Technik – Ladetechnik
Strom ist eine spannende Sache
Jedes Fahrzeug stellt eigene, spezifische Ansprüche an die Ladung der Starter- bzw. Versorgungsbatterie. Nicht zuletzt wegen seiner inzwischen über 30-jährigen Erfahrung werden VOTRONIC-Geräte daher von Herstellern und Erstausrüstern der verschiedensten Fahrzeugkategorien bereits ab Werk eingesetzt. Natürlich ist auch ein Ersatz bestehender (fremder) Komponenten oder deren Unterstützung möglich, wenn sich z.B. die technische Konzeption des Fahrzeugs verändert oder andere Ansprüche an Technik und Qualität gestellt werden.
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Die Batterie ist das zentrale Element einer Fahrzeugelektrik. Ihr gilt die größte Aufmerksamkeit, Wartung und Pflege und vor allem: Sie muss korrekt geladen werden. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit zwei Batteriekreisen, wie z.B. in Sonderfahrzeugen, Rettungswagen, Reisemobilen, Caravans oder Offroad-Fahrzeugen, wo eine besondere Zusatzbatterie für die Versorgung der mitgeführten elektrischen Geräte, Anlagen und Ausrüstungen zuständig ist. Der Ladezustand dieser Versorgungsbatterie entscheidet darüber, welche Elektrogeräte wie lange eingeschaltet sein können. In Abhängigkeit vom Batterietyp, den Lade- und Entladeprozessen sowie eventuellen Tiefentladungen steht und fällt die Lebensdauer einer Batterie auch mit der angewendeten Ladetechnik. Dies gilt sowohl für den Reisemobilbereich als auch für Einsatzfahrzeuge, wo die elektrische Ausrüstung oftmals über Leib und Leben entscheidet.
Für das Laden einer Batterie ist es wichtig, dass die Ausgangsleistung immer zu 100 % verfügbar ist und dass Ladestrom und Ladespannung über den kompletten Ladezyklus die korrekten Werte einhalten. Dies ist zeitgemäß nur mit Geräten mit moderner Schaltnetzteiltechnik (SMT) zu erreichen, da diese im Gegensatz zu älteren Trafo-Gleichrichter-Geräten sämtliche Netzverwerfungen (Unterspannung, abweichende Frequenz und Sinusform, Einbrüche) komplett und exakt ausregeln können. Die VOTRONIC Automatic Charger in Switch-Mode-Technolgie bieten mit einer exakt definierten IU1oU2-Ladekennlinie eine schnelle, effektive und dabei batterieschonende Ladung für Nass-, Gel- und AGM-/Vlies-Batterien. In Zusammenarbeit mit führenden Batterie- und Fahrzeugherstellern ist ein zuverlässiges Ladetechnikkonzept entstanden, das für eine breite Anwendung konzipiert ist und doch auf die speziellen Anforderungen des Anwenders abgestimmt werden kann. Die Geräte sind für Reisemobile, Caravans, Offroad-Fahrzeuge, Rettungsdienste und Sonderfahrzeuge zur Montage im Fahrzeug konzipiert und insbesondere auch im Industriebereich stationär montiert einsetzbar.
Alle VOTRONIC Automatic Charger zeichnen sich durch große Betriebssicherheit und hohe Einsatzbereitschaft aus. Ihre hochwertige Ladetechnik, robuste Leistungselektonik in Verbindung mit intelligenter Mikroprozessor-Steuerung sorgt für die exakte Einhaltung von Ladespannungen, -Strömen und -Zeiten und somit für eine hohe Batterie-Lebensdauer.
12 V
24 V
Nennspannung (AC)
230 V / 45-65 Hz
230 V / 45-65 Hz
Betriebsspannungsbereich (AC)
190 V-265 V (volle Ladeleistung), kurzzeit (5s) 300 V
190 V-265 V (volle Ladeleistung), kurzzeit (5s) 300 V
Sinusförmige Power-Faktor-Korrektur PFC (CosPhi = 1)
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Verpolungs-/Kurzschluss-Schutz
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Überlast-/Übertemperatur-Schutz
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Parallel-/Pufferbetrieb zur Mitversorgung von Verbrauchern
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Kompensation der Spannungsverluste auf den Ladeleitungen
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Spannungsbegrenzung bei allen Ladearten und Programmen auf
15,0 V
30,0 V
Automatische Batterie-Regenerierung 2x wöchentlich
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Lade-Timer
3-fach
3-fach
Sicherheits-Timer I-/U1-Phase
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Sicherheits-Schalter pro Ladeausgang
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Temperaturgesteuerter drehzahlgeregelter Lüfter
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Temperaturbereich
-20 bis +50 °C
-20 bis +50 °C
Schutzart/Schutzklasse
I / IP2X
I / IP2X
Prüfzeichen
CE
CE
Normen:
EN55014-1; EN 61000-3-2; EN 61000-3-3; EN61000-6-1; EN61000-4-2; EN61000-4-3; EN61000-4-4; EN61000-4-5; EN 61000-4-6; EN 61000-4-11; EN60335-1; EN60335-2-29; EN50498
- Vollautomatischer Dauerbetrieb, ständige Einsatzbereitschaft.
- Die Ladespannungen sind frei von Spitzen und so geregelt, dass eine Überladung der Batterien ausgeschlossen ist. Somit ist auch der störungsfreie Betrieb empfindlicher Verbraucher und die Mitversorgung der am Fahrzeugbordnetz angeschlossenen Geräte gewährleistet.
- Je nach Gerätetyp sind unterschiedliche Ladeprogramme einstellbar (im EPROM hinterlegt), zur optimalen Ladung und Ladeerhaltung von Säure-/Nass-, Gel-/dryfit- und AGM-/Vlies-Batterien in Platten- und Rundzellen-Technologie (z.B. OPTIMA-Batterien).
- Bei Geräten mit eingebautem Ladestromverteiler können einzelne und mehrere Batterien gleichzeitig geladen werden. Es wird automatisch der Batterie(-Bank) mit dem niedrigeren Ladestand die höhere Ladeleistung zugeführt. Ab gleichem Ladeniveau wird dann gemeinsam vollgeladen. Dieser eingebaute Ladestromverteiler ermöglicht bei den meisten Votronic Ladegeräten auf Wunsch per Schalterstellung die Wahl eines eigenen Ladeprogramms für Starterbatterien, so dass auch diese mit dem vollen Strom geladen werden und sofort wieder startbereit sind. Es können somit auch Kombinationen von Säure-/Gel-/AGM-Batterien gleichzeitig und zusammen mit Starterbatterien geladen werden. Selbst stark unterschiedliche Kapazitäten und Ladezustände der Batterien sind zulässig und werden von diesen Geräten mit eingebautem Ladestromverteiler automatisch berücksichtigt.
- Nahezu alle Ladegeräte besitzen einen in Strom und Spannung reduzierten zusätzlichen Hilfs-(Neben-)Ladeausgang „S“. Dieser kann bei langen Standzeiten der Stützladung und Ladeerhaltung der Fahrzeug-Starterbatterie dienen, so dass diese immer ihre Startfähigkeit behält.
- Die Batterie Voll-Erkennung wertet mehrere Kriterien aus und sorgt für eine sichere und dabei schonende Voll-Ladung mit automatischer Umschaltung auf Ladeerhaltung. Die Geräte erkennen dabei auch automatisch, ob es sich um Ladeströme für die Batterie(n) handelt oder nur um Versorgungsströme von angeschlossenen Verbrauchern. Somit wird auch eine unnötig lange Ladung einer bereits vollen Batterie vermieden (Gasung, Batteriebelastung).
- Die gleichzeitige Mitversorgung von angeschlossenen Verbrauchern während der Ladung und Ladeerhaltung (Parallel-/Pufferbetrieb) ist vorgesehen und wird von den Ladegeräten berücksichtigt. Zum Schutz der Verbraucher werden die Spannungen bei allen Lade- und Betriebsarten limitiert.
- Die Temperaturkompensation (vollautomatische Nachführung der Ladespannung zur Batterie-Temperatur) bewirkt bei Kälte eine bessere Vollladung der schwächeren Batterie, bei sommerlichen Temperaturen wird unnötige Batteriebelastung und -gasung vermieden. Sie ist bei Votronic Ladegeräten auch an den jeweiligen Batterietyp /Ladekennlinie angepasst. Zur Sicherheit erfolgt bei Batterie-Temperaturen über 45°C eine Abregelung der Ladeleistung und bei 50°C (Überhitzung der Batterie) die Abschaltung des Ladestroms mit automatischer Rückkehr bei Abkühlung.
- Der automatische Ausgleich der Spannungsverluste auf den Ladekabeln sorgt für die exakte Einhaltung der Ladespannungen an der Batterie. Bei den leistungsstarken Geräteversionen ist wahlweise auch der Anschluss von Spannungsfühlerleitungen möglich, z.B. bei sehr langen Ladeleitungen empfohlen.
- Kurze Ladezeiten und hohe Kapazitätseinlagerung.
- Sichere und schonende Vorladung auch von tief- und tiefstentladenen Batterien.
- Bei langen Standzeiten sorgt eine automatische Batterie-Regenerierung zweimal wöchentlich für den Abbau leistungsmindernder Säureschichten in der Batterie.
- Übersichtliche Betriebszustandsanzeige durch Leuchtdioden.
- Für volle Ladeleistung erfolgt die Gerätekühlung durch Konvektion sowie temperatur- und drehzahlgesteuerte Lüfter. Reicht dies nicht mehr aus, so wird versucht bei sehr hohen Temperaturen (z.B. widrige Einbau- und Kühlverhältnisse) noch weiter mit allmählich abgeregelter Leistung zu laden.
- Die Silent Run-Funktion sorgt für eine geräuschoptimierte Arbeitsweise bei Nachtbetrieb und versetzt auf Knopfdruck den Kühllüfter in eine gleichmäßig niedrige Flüsterdrehzahl bei etwas verringerter Ladeleistung (Nachtabsenkung).
- Die Netzteil-Funktion ermöglicht die Weiterversorgung der Verbraucher auch ohne Batterie, z.B. bei Batteriewechsel, Wartung oder Notbetrieb.
- Die Equalization-Funktion kann bei Nassbatterien unterschiedliche Ladestände der einzelnen Zellen, hervorgerufen durch unzureichende Ladung oder Tiefentladung, mit einer IUIU-Ladekennlinie wieder auf gleiches Ladeniveau bringen. Eine Frischzellenkur für die Batterie, daher nur manuell bei Bedarf auszulösen.
- Mit der „Power Limit“-Funktion kann die netzseitige Eingangsleistung und somit die Ladeleistung der leistungsstarken Ladegeräte notfalls niedriger eingestellt werden. Dies ermöglicht den Betrieb auch an schwach abgesicherter Landversorgung an Campingplatz oder Marina sowie leistungsschwächeren Generatoren
- Alle Votronic Ladegeräte sind netzseitig mit einer Schaltung zur sinusförmigen Stromaufnahme versehen (PFC) und arbeiten in Switch-Mode-Technologie (SMT). Sie verkraften daher auch starke Abweichungen von Netzspannung, Netzfrequenz und Sinusform und ermöglichen somit noch volle Ladeleistung unter widrigen Umständen auch am hinteren Ende einer schwachen Netzversorgung.
- Die SMT-Technologie liefert „echten“ Gleichstrom ohne Brummanteile, Stromspitzen o.ä. Dies verhindert unnötige Batterie-Erwärmung und erlaubt den störungsfreien Betrieb auch empfindlicher Verbraucher während des Ladebetriebs.
- Eingebaute Bordnetzfilter erlauben den problemlosen Parallelbetrieb mit Lichtmaschinen, Motor- und Windgeneratoren, Solaranlagen etc. an einer Batterie.
- Intelligente Mikroprozessor-Steuerungen in SMD-Technik zusammen mit robuster Leistungselektronik sorgen für hohe Betriebssicherheit. Dazu gehören auch im Hintergrund arbeitende Sicherheitstimer, die im Fehlerfalle (z.B. Zellenschluss in der Batterie) die einzelnen Ladephasen abbrechen und somit einen sicheren Zustand herstellen können.
- Überwachungsfreie Ladung, serienmäßiger Schutz gegen Überlastung, Überhitzung, Überspannung, Verpolung, Kurzschluss und Überladung durch einen Sicherheitsschalter pro Ladeausgang. Dadurch tritt auch keine Batterie-Rückentladung bei Netzausfall ein, die Batterien können immer mit dem Ladegerät verbunden bleiben.
- Vollständiger Selbsttest aller Gerätefunktionen inkl. der angeschlossenen Temperatur-Sensoren.
- Solide isolierte Anschlussklemmen ermöglichen kräftige Batteriekabel großen Querschnitts.
- Voll isolierte Geräte Ein- und Ausgänge.
Leistungsstärke und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit werden durch den Einsatz moderner SMT-Technik in Verbindung mit robuster Leistungselektronik erreicht. Die kompakte Bauform, das stabile Aluminium-Gehäuse und das geringe Gewicht runden das überaus positive Profil der VOTRONIC Ladegeräte ab.
Welche Batterie ist die richtige?
Um dem Anwender eine Hilfe bei der Erstellung einer Energiebilanz zu geben, kann folgende Beispielrechnung für jeden beliebigen Verbraucher herangezogen werden:
Beispiel:
2 Halogenleuchten à 12 V (Volt) / 30 W (Watt): Leistung (gesamt)
60 W geteilt durch Spannung 12 V = Stromstärke 5 A (Ampere)
Nutzungsdauer/Tag in Stunden (h) z.B. 4 h x 5 A = 20 Ah
Führt man diese Berechnung für jeden Verbraucher durch und addiert die Ergebnisse, erhält man die benötigte Gesamtkapazität. Dieser Wert wird bei Verwendung von Nassbatterien mit dem Faktor 1,7, bei AGM/Vlies-Batterien mit dem Faktor 1,4 und bei Gel-Batterien mit dem Faktor 1,3 multipliziert. Daraus ergibt sich die Nennkapazität (in Amperestunden Ah), die die eingesetzte Batterie mindestens haben sollte.
Normale Startbatterien sind nicht für zyklische Belastungen ausgelegt und als Bordbatterie nicht zu empfehlen. Für die anfallenden Belastungen in Reisemobilen, Einsatzfahrzeugen und Booten sind ausschließlich zyklenfeste Batterien geeignet.
Welcher VOTRONIC Lader ist der richtige?
Die Geräte der Baureihe „Pb“ sind mehr für den Freizeitbereich wie Reisemobile und Offroad-Fahrzeuge konzipiert, während die „VAC“-Baureihe eher auf die Anforderungen von Einsatzfahrzeugen zugeschnitten sind, um hier die Einsatzbereitschaft zu gewährleisten. Zur Dimensionierung des Ladegerätes wurde lange Zeit die empfohlene Ladeleistung mit 10 % der verwendeten Batteriekapazität (Ah) angegeben.
Beispiel:
Batterienennkapazität 100 Ah, davon 10 % = 10 A Ladestrom sollte das Ladegerät liefern.
Durch erhöhten Komfort und Zunahme an elektrischen Verbrauchern im Fahrzeug sind heute etwa 14 % realistischer. Denn diese zusätzlichen Verbraucher (Kühlschrank, Licht, TV etc.) müssen während des Batterieladens mit versorgt werden, was die effektive Ladeleistung reduziert. Folglich muss dieser Verbrauch bei der Dimensionierung der Ladekapazität des Ladegerätes mit bis zu 40 % berücksichtigt werden, um eine ausreichend schnelle und dabei batterieschonende Ladung zu erreichen. Grundsätzlich sollte man das Ladegerät nie „zu klein“ wählen, denn überladen werden kann die Batterie nicht und die Zahl der elektrischen Verbraucher nimmt in der Regel ständig zu.
Rechenbeispiel:
Batterienennkapazität 100 Ah, davon 14 % = 14 A Ladestrom, die das Ladegerät liefern sollte.
Stichwort "Tiefentladung"
Nicht zu unterschätzen bei einer schnellen Alterung oder vorzeitigem Ausfall der Batterie ist neben der Mangelladung durch ein ungeeignetes Ladegerät die Tiefentladung.
Oft hervorgerufen durch nicht ausgeschaltete Verbraucher, „heimliche“ Entladung im mA-Bereich trotz ausgeschaltetem Hauptschalter durch z.B. Kriechströme bei Feuchtigkeit, elektromagnetische Absperrventile bei Heizungen oder „stille“ Verbraucher wie Uhren, Kontrollbords und Geräte, die sich im Standby-Betrieb (Bereitschaftsbetrieb) befinden.
Das VOTRONIC Lieferprogramm beinhaltet diesbezüglich diverse Batterieüberwachungsgeräte, wie z.B. Battery-Computer und Battery Protector (Tiefentladeschutz), um einer drohenden Tiefentladung der Versorgungsbatterie vorzubeugen. Spätestens beim Ersatz der Batterie ist es ratsam, das vorhandene Stromversorgungskonzept zu überprüfen und eine Energiebilanz aufzustellen, um die eventuell nachträglich eingesetzten Verbraucher ebenfalls zu berücksichtigen.