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 Batterien beim Laden  (alles über Batterien)
Bei vielen Bikes geht nichts mehr ohne sie, und vom Trend her wird sich diese Abhängigkeit eher noch verstärken.

Trotzdem vernachlässigen viele Biker die Batterie ihres Bikes.
Die Batterie (oder besser Akkumulator) eines Motorrads besteht prinzipiell aus zwei Bleiplatten, die sich in einem Elekrolyten, klassischerweise Schwefelsäure, gegenüberstehen.

Die Bleiplatten sind eigentlich nicht der Trick, denn aktiv beim Bleiakkumulator ist nur seine Oberfläche, d.h. es ist nicht relevant, wie dick die Platten sind, sondern wie viel Oberfläche sie bereitstellen und wie viel aktive Substanz auf der Oberfläche vorhanden ist.
Bei den grundsätzlichen Bauformen wird zwischen der klassischen Bauform mit flüssigem Elektrolyten und dem sog. Bleigelakku unterschieden.

klassische Bauform


Bei der klassischen Bauform muß/kann ab und an der Säurestand kontrolliert und gegebenenfalls destilliertes Wasser nachgefüllt werden. Diese Batterien haben auch für den Druckausgleich ein kleines Schläuchchen, über das, unter bestimmten Umständen, Batteriesäure ins Freie gelangen kann. Deshalb sollte ein Biker auch unbedingt darauf achten, daß dieses Schläuchchen vorhanden ist und so im Bike geführt wird, daß austretende Säure auf den Boden und nicht auf die Schwinge tropfen kann. Besitzer von Rat-Bikes vergessen den letzten Satz am besten wieder und waschen ihr Bike wöchentlich einmal mit Batteriesäure. Wenn auf der Batterie wartungsfrei drauf steht, und trotzdem Stopfen vorhanden sind und der Elekrtolyt flüssig ist, schadet es nicht, auch diesen zwischen der Min- und Max-Markierung zu halten. (Bei Batterien mit "blickdichtem" Gehäuse handelt es sich vermutlich doch um Gel-Batterien die nicht befüllt werden können.)
Für ganz Sichere gibt es bei der Louise auch einen Überlauftank, der ein bestimmtes Kontingent an Batteriesäure aufnehmen kann, ohne daß etwas nach außen kommt. Bei dieser Lösung steht die Frage "wohin mit dem Behälter" bei vielen Bikes dagegen.
Macht der Akku irgendwann die Grätsche, und es muß ein neuer her, dann bekommt der Doityourself-Schrauber im Zubehörhandel folgendes Equipment: Eine neue, leere Batterie, Batteriesäure in Flaschen, einen Trichter zum Einfüllen der Säure in die Batterie. Diese drei Utensilien kosten jeweils extra.

Tip:


Als ich neulich den Trichter angeboten bekam, habe ich dankend abgelehnt, da ich ja noch das ultimative "Louis-Trichter-Sortiment" zu Hause hatte. Daheim angekommen habe ich mich erst einmal in den Bauch gebissen, daß selbst der kleine Trichter einen zu dicken Auslaß hat, für die fummelig kleinen Einfüllöffnungen. Daraufhin habe ich einen passenden Schrumpfschlauch über den Trichterauslaß gesteckt und diesen dort aufgeschrumpft. Den Schlauch habe ich so lange geschrumpft, bis er komfortabel in die Einfüllöffnung gepaßt hat. Fertig ist das Einfüllequipment für Batteriesäure.
Hilfsmittel
Auf die Spritze bzw. den Trichter wurde ein handelsüblicher Schrumpfschlauch geschrumpt.
 

Tip:


Beim Einfüllen der Säure, die nicht ungefährlich ist, entsteht starke Hitze, die die Säure in der Batterie kochen und schäumen läßt. Deshalb empfehle ich, vorsichtig und langsam die Säure einzufüllen. Nicht gleich sofort auf die Sollmarken auffüllen, denn wenn dann die Reaktion einsetzt, drängen die Gasblasen die Säure wieder aus der Batterie und der Schreibtisch ist versaut.
Lieber in mehreren Durchgängen die Säure auffüllen.

Tip: Säurefänger


Auch dann "prickeln" kleine Säurespritzer, vergleichbar mit Mineralwasser aus den Einfüllöffnungen, bis sich der Akku beruhigt hat. Wem das zu blöde ist, sich die Batterie und den Tisch mit Schwefelsäure vollsabbern zu lassen nimmt ein Kleenex,Papiertaschentuch, Küchenrollenpapier und legt es leicht angefeuchtet auf die Einfüllöffnungen. Durch die Feuchtigkeit werden die Säurespritzer gleich nach dem Auftreffen auf das Tuch verdünnt. Außerdem hält das Teil besser auf der Batterie.
Überflüssig zu sagen, daß das Tuch später nicht für andere Sachen (in der Küche?) wiederverwendet sondern sorgfältig entsorgt wird :-)

Tip: Nivellierer


Wer all zu stürmisch die Säure in die Batterie kippt, füllt auch einmal zuviel Säure in eine Zelle. Mir ist das jedenfalls passiert! Dann stehst Du da mit Deinem Trichter! Zum Glück gibt es in jeder Apotheke Spritzen für allerlei Bedarf. Ich habe immer welche im Haus, da die Teile wirklich praktisch sind. Jetzt kommt der Trick: eine Spritze (20ml) nehmen und einen passenden Schrumpfschlauch (5-6mm Durchmesser, 50 mm lang) auf die Spritzenöffnung schrumpfen. Ob eine normale Injektionsnadel das gleiche tut, weiß ich nicht, befürchte aber, daß diese von der Säure zerfressen werden kann, und zu tief eingetaucht unter Umständen die metallische Nadel auch einmal einen Kurzschluß zwischen den Platten verursachen kann.
Mit der so manipulierten Spritze kann man jetzt gefahrlos in die Kammer der Battierie eintauchen und Batteriesäure nach belieben herausziehen oder auch auffüllen, und das mit einer nie geahnten Präzision.
Mit der gleichen Spritze, kann man übrigens auch super später das destillierte Wasser nachfüllen. Genau so präzise!
 

Gel-Bauform


Bei der Gel-Bauform ist bei der käuflich erworbenen Batterie gleich auch der Elekrolyt dabei. Dieser ist in einer genialen Anordnung pro Zelle genau abgefüllt. Diese Anordnung wird wie in der Anleitung über die Zellenöffnungen gesetzt und durch einen beherzten Druck geöffnet. Diese Befüllungstechnik finde ich super, da sie für Nichtchemiker meiner Ansicht nach die Problematik der Säurebefüllung minimiert.
Der Elektrolyt tritt so in die Batterie ein und vermischt sich mit einem Gelbildner zu einer gelförmigen Masse. Diese kann nicht mehr auslaufen. Die Batterie wird anschließend (nach dem ersten Ausgasen) mit einem Verschlußstreifen für immer Versiegelt. Gel-Batterien sind wirklich wartungsfrei und können z.B. auch überkopf betrieben werden. Besondere Tips beim Befüllen habe ich nicht.

Anschließend muß jede Batterie erst einmal nachgeladen werden. Wie, das steht in der Anleitung der Batterie.
Das Laden bestimmt neben der Lagerung auch die Lebensdauer der Batterie, und Motorradbatterien sind ja nicht besonders billig.

Ladegeräte vom Baumarkt verdienen eigentlich ihren Namen nur bedingt. Sie bestehen in der Regel aus einem fetten Trafo, einem passenden Brückengleichrichter und das war´s dann auch schon in der Billigausführung. Das, was an den Klemmen eines solchen Ladegerätes herauskommt, ist ein stark welliger Gleichstrom, der weder einen konstanten Strom noch eine konstante Spannung aufweist. Um das ganze benutzterfest zu machen liefern viele Ladegeräte dieser Bauform 13.6V im Leerlauf. Damit kann der Endbenutzter das Ladegerät auch einmal 30 oder 50 Stunden an der Batterie haben, ohne daß diese abkocht.
Der Nachteil ist, daß mit 13.6V keine Endladung erreich wird sondern die Batterie allenfalls auf 60-70% der Kapazität geladen wird. Aber das merkt der Benutzter ja nicht. Die Welligkeit des Stroms schadet vor allem Bleigel-Akkus.

Varta empfiehlt neben diversen Ladetechniken die IU-Ladung von Bleiakkumulatoren. Dies bedeutet, daß das, was das Ladegerät liefert, sowohl strom- als auch spannungsbegrenzt ist. Ein zu hoher Strom verkürzt zwar die "Ladezeit", führt aber dazu, daß sich die aktive Oberfläche nur sehr schlecht ausbilden kann. Die Folge vom "Schockladen" ist eine verminderte Kapazität und langfristig eine Schädigung der Batterie

Anmerkung:
Die Geschichte mit der Batterie ist ja sowieso eine recht oberflächliche Sache. Wenn eine Batterie geladen wird, so laufen alle chemischen Prozesse an der Oberfläche der Platten ab. Das bedeutet, daß auch lediglich der unmittelbar an der Oberfläche vorhandene Elekrolyt reagiert. Durch die Lade-Reaktion erhöht sich lokal (mikroskopischer Bereich) die Säuredichte (Konzentration). In diesem Zusammenhang wird von einer "inneren" Säuredichte und einer "äußeren" Säuredichte gesprochen. Die "äußere" Säuredichte ist die Dichte, die mit einem Batteriesäureprüfer gemessen werden kann. Die "innere" Säuredichte ist die Säuredichte, die, wenn sie zu hoch ist, die Oberfläche schädigt und auch die Säuredichte die den momentanen Zustand des Ladeprozesses wiedergibt. Beide Säuredichten können sich während des Ladens oder Entladens stark unterscheiden. Deshalb immer wieder auch der Tip:

*Wenn es möglich ist, den Ladevorgang immer wieder mal unterbrechen, damit sich die konzentriertere "innere" Säure wieder mit der schwächeren "äußeren" Säure mischen kann. Das geschieht durch die Ströhmung des Elekrolyts, durch die braunsche Wärmebewegung und durch das Ausgleichsbestreben bei Konzentrationsgefällen durch Mutter Natur. Schütteln ersetzt diese Effekte nur sehr unvollständig.

*Beim Anleiern des Bikes, d.h. wenn es einfach nicht anspringt, hat das Pausieren zwischen den Versuchen zwei Effekte:
1. Durch den Reaktionsvorgang wird Wärme frei und eine tiefgekühlte Batterie hat einfach weniger Leistungsbereitschaft. Diese Wärme verteilt sich nur langsam auf die ganze Batterie.
2. Die Säure unmittelbar an den Elekroden hat durch die Reaktion gegenüber dem restlichen Elekrolyt eine sehr niedige Säuredichte. Molekular gesehen ist die Batterie erst einmal platt und ausgelutscht. Gibt man dem Elekrolyten Zeit, sich wieder konzentrationsmäßig auszugleichen, hat der nächste Startversuch wieder mehr "Power"

Aber nun zu meinem Ladetipps:
 


Tip: Ladegerät 1

Labornetzteil
Ein Ladegerät, das sowohl einen einstellbaren Strom als auch einen einstellbare Spannung hat, ist als Labornetzteil im Handel erhältlich. Zum Teil gibt´s z.B. bei Conrad Elekrtronik auch mal Sonderangebote. Diese "Ladegeräte" können 6V- und 12V-Batterieen laden. Sie beherrschen (Schnell-), Normal- und Erhaltungsladung und kennen auch noch eine IU-Ladekennlinie. Was will man mehr?
Da zuviel Strom ohnehin nicht gut ist, reicht ein Labornetzgerät mit den Eckdaten z.B. 30V 1..2 Ampere, Stromregelung völlig aus. Beim normalen Laden sollte der Ladestrom 1/10 der Kapazität nicht übersteigen. In manchen Büchern wird sogar zum Faktor 1/20 geraten, um die Batterie zu schonen.
bei einer durchchnittlichen Motorradbatterie mit 12Ah sind das 600mA.
Vorgehensweise für 12V-Batterien:
Gegebenenfalls die Säurestände auf Maximum auffüllen
Netzteil auf 14.4Volt Spannung einstellen, Strom zurück drehen.
Den Akku richtig gepolt an das Netzteil hängen. Nun den Stromregler so lange hochdrehen, bis 600mA angezeigt werden.
Das Netzteil wird bei beginn des Ladevorgangs in der Stromregelung betrieben, d.h. es liegen nicht sofort 14.4V an der Batterie an, sondern das Netzteil zieht die Batterie langsam an der Spannungskennlinie hoch. Bei 14.4V begrenzt dann die Spannungsregelung und verhindert daß die Batterie als "Wasserkocher" fungiert. Bei 14.4V ist der Ladevorgang beendet. Nun sollte der Akku vom Netzteil getrennt werden, da ab jetzt die elektrische Energie nicht mehr zum Laden, sondern nur noch zum Kochen und zum Gasen der Batterie genutzt wird. Gut ist dieser Vorgang für die Batterie auch nicht.
Letzter Punkt ist auch die Schwachstelle dieser Lösung: Man muß immer wieder einmal nach der Batterie sehen und die Klemmspannung messen.
Wird die Batterie längere Zeit nicht mehr benutzt, entlädt sie sich durch die "Selbstentladung" selbst. Die Selbstentladung hängt neben dem Zustand und der Art der Batterie auch von der Wärme und auch von der Helligkeit der Umgebung ab. Deshalb wird oft geraten, die Batterien an einem kühlen, frostfreien (und nicht zu hellen) Ort zu überwintern.
Trotzdem kann es mit der Entladung recht eng werden und eine tiefentladene Batterie ist eine geschädigte Batterie. Das kann so weit gehen, daß die Batterie gar keinen Strom mehr annimmt.
Sicher ist man, wenn die Batterie mit einer permanenten Erhaltungsladung gefüttert wird. Dazu wird das Netzteil auf 13.6V eingestellt (das ist die Baumarktspannung :-)). Damit kommt die Batterie gut über den Winter.

Besitzer mehrerer Bikes (und damit mehrerer Batterieen) können mit einem Netzteil auch mehrere Batterien per Erhaltungsladung überwintern. Wichtig dabei ist, daß die Batterieen nicht einfach parallel geschaltet werden. Jede Batterie muß mit einer Diode (Scottky, weil niedriger Spannungsabfall) und einem Widerstand entkoppelt werden. Die Diode verhindert einen Rückfluß bei Ausfall es Netzteils und die Widerstände pegeln unterschiedliche Klemmspannugen aus (können vielleicht auch entfallen, aber schaden tut´s nicht).
 
 


Tip (nur 12V, nur bedingt):

Fertiger Bausatz
Die Beobachtung der Batterie beim Laden ist nicht jedermanns Sache. Deshalb kann man mit einer kleinen Zusatzschaltung dieses Manko beheben. Die Schaltung ist bei Conrad-Elektronik als "Lade-/Entladeautomatik" als Fertigplatine erhältlich. Die Schaltung ist nichts anderes wie ein Spannungskomparator mit Hysterese. Da die Hysterese von Haus aus nicht besonders gut eingestellt ist, empfehle ich, VR1 durch ein Spindeltrimmer mit 2,5kOhm und R4 durch einen Spindeltrimmer mit 100kOhm zu ersetzen. Mit einer Versuchsbatterie werden die Trimmer nun so eingestellt, daß die Schaltung bei einer Batteriespannung von 14.4 Volt die Ladung unterbricht und bei 11Volt die Ladung wieder aktiviert.
Die Einstellung ist zugegebenermaßen etwas fummelig, da das Verändern jeden Trimmers immer beide Spannungspunkte verändert. Abhilfe schafft hier nur, selbst eine Schaltung entweder mit zwei Komparatoren und einem Flip-Flop zu bauen oder einen sog. Präzisionskomparator einzusetzen, der intern zwei Komparatoren und ein Flip-Flop enthält. Elektronikbastler werden an dieser Stelle nicken, alle anderen werden sich an dieser Stelle wohl schütteln, da sich Fach-Chinesisch so liest.
Wird die so manipulierte Schaltung zwischen das Netzteil und die Batterie geschaltet, wird der Ladevorgang beim Erreichen von der Endspannung unterbrochen. Dies wird durch die grüne Leuchtdiode auf der Platine angezeigt. Das Ganze ist aber wirklich ein Notnagel, denn schon am nächsten Tag können die Schaltpunkte der Schaltung wieder anders liegen.
  Lade-/Entladeautomatik Conrad Elektronik, 190748-11 35DM (2000)
Ladeautomatik (mit anderem Relais bestücken! 1XUM) Conrad Elektronik, 197912-11 29DM (2000)


Tip (Erweiterung):


Manchmal wird ja empfohlen, die Batterie während der Überwinterung nicht nur zu laden, sondern auch zu entladen.
Im einfachsten Fall wird an die Batterie eine alte Glühlampe z.B. Blinker (12V/21W) gehängt. Beim Entladen sollte der Strom auch nicht zu groß sein, damit die Batterie keinen Schaden nimmt. Das steht aber im krassen Widerspruch zu dem Bedürfnis des Bikers, möglichst nicht zu lange auf die Glühlampe zu glotzen. Das muß er aber bei der Lösung, denn ist die Batterie erst einmal vergessen, wird sie bis zum bitteren Ende entladen - Exitus!
Der oben beschriebene "Lade-Controller" kann das verhindern. Auf der Platinenrückseite an der Stelle des Relais befindet sich ein Pin, der keine offensichtliche Funktion hat - bis jetzt. An diesen Pin wird ein Kabel gelötet. Dieses führt über einen Schalter (mindestens 2 Ampere)   an eine 21W Blinkerglühlampe. Der zweite Pol der Lampe wird auf Masse (Minus) gelegt.
Fertig ist der Lade/Entlade-Controller. Ist der Schalter geschlossen, so passiert folgendes:

Das Ladegerät lädt die Batterie bis zur Endladespannung. Der Controller trennt nun das Netzteil von der Batterie. Statt dessen verbindet er (über das gleiche Relais) die Batterie mit der Lampe. Die Batterie wird nun wieder entladen. unterschreitet die Klemmspannung der Batterie den unteren Wert des Controllers (11V), so wird die Lampe wieder abgetrennt und das Ladegerät wieder mit der Batterie verbunden. Wer es nicht so hell will, kann statt der Glühlampe auch einen Hochlastwiderstand mit 6 Ohm und 24W nehmen. Achtung, das Teil wird heiß, da es ja die ganze Energie in Wärme umsetzt.

Ist der Schalter geöffnet, so lädt der Controller den Akku voll auf und trennt ihn dann vom Netzteil. Der Akku wird nicht entladen.

Tip (Erweiterung der Erweiterung):


Wie viel Saft steckt eigentlich in der Batterie? Brauch ich eine neue? Aus der Entladezeit bei der obigen Schaltung kann in etwa abgeschätzt werden, wie es um die Batterie bestellt ist. Dabei muß immer von einer vollständig geladenen Batterie ausgegangen werden!
Wieder zwei Möglichkeiten: Man setzt sich neben den Controller und mißt die Stunden, die die Glühlampe leuchtet. Dann die Stundenzahl mit dem Strom (überschlägig, da nicht 100% Konstant) multipliziert ergibt das was an Kapazität real aus der Batterie gezogen wurde. Beispiel: 4Stunden, 21W-Glühlampe=1.75A ergibt 7Ah.
Da die Batterie ja nicht komplett ausgenudelt wurde, was ihr ja schaden würde, ist das nicht das, was auf der Packung steht. Es sollte sich aber in der Größenordnung bewegen. 2Ah bei einer 10 Ah-Batterie deutet auf ein baldiges Ende hin.

Uhr
Zweite Möglichkeit: Man kaufe einen Reisewecker der mit einem normalen Quarzwerk und Zeigern und 1,5V Batteriefach (keine Funkuhr, kein digitales Teil). Bei Conrad-Elektronik gibt´s sowas oft in der Grabbelkiste für 3DM.
Aus einer Lochrasterplatine wird ein Rechteck in der Größe einer Mignon- oder Mikrozelle gesägt.

Auf diese Lochrasterplatine wird nun die folgende Schaltung gelötet (wichtig ist die Anordnung der Pins + und -): 

Schaltung   


Schaltplan 
Platine, für Mignon (Typ AA) 52mm x 10mm


Ich habe aus der Bastelkiste folgendes verwendet:

1 Lochrasterschnipselchen 52mm x 10mm (=Mignon)
4 Dioden 1N4001
1 Widerstand 1k
2 Lötfahnen
2 Kabel

Diese Schaltung wird statt der Batterie in den Wecker eingelegt und fungiert als Spannungsversorgung

Die beiden Kabel werden parallel zur Entladungs-Glühlampe geschaltet.

Vorgehensweise beim Messen der Kapazität:
Die Zeiger der Uhr werden auf 12Uhr gestellt. Diese Position ist der Nullpunkt.
Nun wird der Strom eingeschaltet. Wenn der Controller vom Laden in zum Entladen schaltet, läuft die Uhr los. Sie läuft so lange, bist die Entladungslampe wieder abgeschaltet wird. Nun kann bequem die Entladezeit minutengenau abgelesen werden.
Das geht natürlich nicht bei digitalen Weckern oder bei Funkuhren!

Tip: Was der Wecker noch so alles drauf hat
Die Ladezeit, wenn sie interessiert, kann mit der gleichen Uhr ermittelt werden. Dazu wird die Uhr nicht parallel zur Glühlampe sondern parallel zur Relais-Wicklung angeschlossen.
Parallel zum Akku angeschlossen zeigt der Wecker sogar noch eine Zeit: die aktuelle Uhrzeit wenn vorher einmal eingestellt. Mit Fug und Recht kann man also diesen Wecker als Multifunktionswecker bezeichnen - und das für 3DM und ein paar Bauteilen.

Tip: High-End-Kompaktlösung
Einen supertollen Kompaktlader zum Selbstbau wurde in der Zeitschrift ELEKTOR Mai 1999 vorgestellt. Dieser Arbeitet ebenfalls nach der IU-Kennlinie, senkt aber nach dem Laden automatisch die Spannung auf 13.6V (Erhaltung) ab.
Die Schaltung ist ausdrücklich für Gel-Akkus geeignet.

Ansicht des Schaltplans hier klicken 

Die IU-Kennlinie wird hier durch den Spannunsregler L200 realisiert. Über einen Stromfühler (R4) wird beim Unterschreiten des Ladestroms unter einen fest eingestellten Wert über BD711 die Spannung abgesenkt.
Ein Pferdefuß: Einige Bauteile müssen dem jeweiligen Akku angepaßt werden, es ist also kein "Universallader". Die Schaltung selbst ist aber genial und berücksichtigt sogar noch die Temperatur, bei der geladen wird.

Die Platine ist beim ELEKTOR-Platinenservice als EPS99003/-1 erhältlich.

Literatur: ELEKTOR 5/1999 Seite 20ff

Zum Schluß noch ein Paar Links:

Varta
Yuasa
Infos über Batterien (und die Chemie)
Elektor