Ladegerät

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Ladegerät für Akku-Einzelzellen

Steckernetzteil mit Mobiltelefon (Ladeschaltung beim Akkumulator im Telefon)

Ladegerät für 12V-Starterbatterien

Ladegerät ohne Netztrennung für Knopfzellen einer Hörhilfe (ca. 1969)

Ein Ladegerät ist ein Gerät, welches eine elektronische Schaltung (Ladeschaltung) enthält, welche zum Aufladen von Akkumulatoren (elektrochemischen Energiespeichern, im folgenden kurz: Akkus) verwendet wird.

Die meisten Ladegeräte werden an 230- oder 115-V-Steckdosen betrieben, einige an 12-V-Zigarettenanzünder-Buchsen. Manche nutzen auch Solarzellen (beispielsweise iSun Solarlader, ICP Solarpanel Flex) oder handbetriebene Generatoren (z. B. EVERlight Voyager) zur Energieversorgung.

Viele Akkus reagieren empfindlich auf Tiefentladung, Überladung und Überhitzung. Nur Ladeverfahren, die die kritischen Parameter kontrollieren, garantieren eine hohe Lebensdauer der Akkus.

Zwei Gruppen von Ladegeräten lassen sich unterscheiden:

[Bearbeiten] Einfache Ladegeräte

Sie laden einen Akku mit konstantem Strom (z.B. Nickel-Cadmium-Akkus) oder konstanter Spannung (z.B. Bleiakkus). Sie besitzen keine weiteren Einrichtungen zur Steuerung, Überwachung und Beendigung des Ladevorgangs oder im besten Fall eine Abschalteinrichtung, welche nach einer bestimmten Zeit den Ladevorgang beendet. Für viele Akkus sind Ladezeit und Ladestrom angegeben, sodass die Ladung annähernd richtig erfolgen kann. Schnelladung und eine Ladezustandsüberwachung sind nicht möglich. Der Ladezustand eines offenen Bleiakkus kann anhand einer Messung der Säuredichte erfolgen.

Durch Überladung und Überhitzung kann sich die Lebensdauer eines Akkus erheblich verringern -- spätestens nach dem 4. zerstörten Akkusatz hätte sich ein elektronisches Ladegerät amortisiert.

[Bearbeiten] „Intelligente“ Ladegeräte

Diese verfügen über eine komplexere Ladeschaltung (Elektronik) oder gar einen eingebauten Mikrocontroller und können aufwendigere Ladeverfahren realisieren, beispielsweise die Ladung des Akkus mittels Stromimpulsen. Eine exakte Erkennung der Volladung des angeschlossenen Akkus aufgrund des Gasungsbuckels (siehe hierzu Ladeverfahren) erlaubt die sichere Schnellladung ohne die Gefahr schädlicher Überladung. Weitere Möglichkeiten sind zum Beispiel automatische Entladung der Akkus vor Ladebeginn, eine Cycle- / Alive- Funktion (mehrmaliges Laden und Entladen zur Regeneration der Zelle) oder das automatische Umschalten auf Erhaltungsladung nach Ladeende.

Gute Ladegeräte für einzelne Zellen besitzen eine Einzelschachtüberwachung oder überwachen zumindest die Akku-Zellen paarweise. Bei der Einzelschachtüberwachung wird der Zustand einer jeden Akkuzelle genau analysiert und der Ladestrom/ die Ladespannung dem Akkuzustand entsprechend angepasst. Bei Paarladern hingegen werden zwei Zellen gleichermaßen überwacht. Legt man in diesen zwei unterschiedliche Zellen ein (einen beinahe leeren sowie einen nahezu vollen Akku), wird der volle Akku längere Zeit überladen (oder der leere Akku nicht vollständig aufgeladen). Teils erkennt das Ladegerät den Gasungsbuckel auch nicht mehr richtig, wobei dann beide Zellen massiv überladen werden - falls nicht weitere Sicherheitsmaßnahmen wie eine Timer-Abschaltung oder die Temperaturüberwachung den Ladevorgang beenden. Über mehrere Ladevorgänge gesehen zerstört dies das elektrochemische System im Akku und macht die Zelle unbrauchbar. Sie verliert an Kapazität und ist nicht mehr belastbar. Durch eine massive Überladung kann sich im Inneren des Akkus durch Gasbildung Druck aufbauen. Wird er zu groß, löst er ein Sicherheitsventil aus, sodass Gase und Elektrolyt austreten. Das ist eine Sicherheitsfunktion, um den Akku vor Explosion bzw. Bersten zu schützen.

[Bearbeiten] Ladeschaltungen

Lader bestehen oft aus einem separaten Steckernetzteil und einer im Gerät beim Akku untergebrachten Ladeschaltung - das Steckernetzteil liefert in diesem Fall nur die Rohspannung für die Ladeschaltung. Das ist insbesondere bei Lithiumionen-Akkus üblich, da deren Ladeschlussspannung und Temperatur ansonsten nicht exakt genug gemessen werden kann. Das Steckernetzteil transformiert lediglich die Netzspannung auf eine niedrigere Wechsel- oder Gleichspannung, beispielsweise auf 9 Volt. Manchmal ist die Lade-Elektronik in den Akku selbst integriert. Die auch bei Mobiltelefonen verwendeten Lithiumionen-Akkus besitzen jedoch meist lediglich eine interne Schutzschaltung, die bei Übertemperatur, Kurzschluss oder Überspannung abschaltet - sie sollte nicht zur Laderegelung benutzt werden. Weiterhin enthalten diese Akkus oft einen separat herausgeführten Temperatursensor, der von der Ladeschaltung ausgewertet wird.

Auch Starterbatterien in Kraftfahrzeugen werden mit einem Laderegler aus der Lichtmaschine geladen. Hierbei steuert der Laderegler den Erregerstrom der Lichtmaschine, um lastunabhängig die Ladeschlussspannung (beim 12-V-Bordnetz sind dies 13,8 bis 14,2 Volt) zu regeln.