Akku-Ladeverfahren

Einleitung

Als Ladeverfahren werden die verschiedenen Strategien der Steuerung von Strom und Spannung beim Aufladen von Akkumulatoren bezeichnet. Das Ladeverfahren und seine Umsetzung haben erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer eines Akkumulators.

Im Wesentlichen wird mit
(*) Konstantstrom
(*) Pulsstrom
(*) Konstantspannung
oder einer Kombination dieser Methoden aufgeladen.

Konstantstrom-Ladeverfahren

Die Akkumulatoren werden dabei mit einem über die gesamte Ladezeit konstanten Strom geladen. Um eine Überladung zu vermeiden, muss ein geeignetes Verfahren zur Abschaltung bei Vollladung angewendet werden. Diese in einfachen Ladegeräten angewandte Methode der langsamen 14-stündigen Ladung war lange Zeit das einzige einfach zu realisierende Ladeverfahren, ist jedoch heute nicht mehr Stand der Technik. Das gilt insbesondere für NiMH-Akkumulatoren, die gegenüber Überladung sehr empfindlich sind. Bei einer Erwärmung auf mehr als 40 °C verringert sich irreversibel ihre Ladekapazität.
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Pulsladeverfahren

Im Prinzip wird mit Konstantstrom geladen, nur dass stromlose Pausen eingeelgt werden. Die Ladespannung kann in den stromlosen Pausen zwischen den Pulsen gemessen werden, dadurch tritt keine Verfälschung des Messergebnisses infolge Übergangs- und Leitungswiderständen auf. Durch Variation des Puls-/Pausenverhältnisses können auf einfache Art verschiedene Phasen des Ladens realisiert werden, ohne den konstanten Ladestrom während der Pulse ändern zu müssen. Die Erhaltungsladung wird in Form von kurzen Strompulsen mit langen Pausen durchgeführt und ist gegenüber der Dauerladung mit geringem Strom vorteilhaft.
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Konstantspannungs-Ladeverfahren

Bei diesem Verfahren wird die Ladespannung UL über die Zeitdauer tL konstant gehalten. Bei fortschreitender Aufladung sinkt der Ladestrom bis auf einem von der Akkukapazität abhängiger Reststrom zum Ausgleich der Selbstentladung.
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Abschaltkriterium „−ΔU-Verfahren“

Mit zunehmender Aufladung sinkt der differentielle Widerstand des Akkumulators, die an ihm abfallende Spannung (Quellenspannung) steigt jedoch. Bei Erreichen der Vollladung kann die zugeführte Energie nicht mehr chemisch gebunden werden, die Quellenspannung steigt nicht weiter, der Akkumulator erwärmt sich. Mit jedem Grad mehr sinkt jedoch der differenzielle Widerstand weiter, die Ladespannung sinkt nun wieder. Mögliches Kriterium für die Beendung des Ladens ist das Absinken der Ladespannung nach dem Erreichen des Maximums. Üblich sind hierbei 10–20 mV pro Zelle. Rechts abgebildet: Spannungsverlauf einer Entladung und Ladung eines 800-mAh-NiCd-Akkus (Zeitangabe in Sekunden).

Quellen und weiterführende Informationen
-> https://de.wikipedia.org/wiki/Ladeverfahren