Ladespannung 12 Volt Gel Batterie

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
eines schon mal vorweg: Ich bin absoluter Elektroniklaie, also vielleicht stimmen nicht immer alle Begriffe so auf Anhieb, die ich verwende und vielleicht stelle ich einiges auch verdreht dar - bitte um Nachsicht.

Mein Thema:
Ich lebe in einem Land, wo es öfter Stromausfälle gibt. Dafür habe ich mir ein Batteriepack basteln lassen, bestehend aus 6 Batterien der Marke Panasonig, Model LC-R127R2P Gel. Die sind so zusammen geschaltet das die 7.5 Ah zusammen 45 Ah ergeben.

Mit diesem Pack betreibe ich bei Stromausfall einen Laptop (ca. 40 Watt), einen LCD-Bildschirm (etwa 20 Watt) und ein paar Boxen (zusammen 10 Watt) um noch ein wenig programmieren zu können oder abends einen Film zu sehen.

Nun wusste ich leider nie, wann ich aufhören sollte, denn die Batterien dürfen ja wohl nicht sehr tief entladen werden.

Daher habe ich mir ein Voltmeter der Firma BAAS (Model BA20) besorgt, dass mir die Volt bis auf 2 Stellen hinter dem Komma anzeigen kann.

Nun war ich erst mal erstaunt, dass mir das Gerät bei geladenem Batterie Pack 12,99 V angezeigt hat. Ich dachte immer nach vollendeter Ladung müsste die Spannung bei 13.8 V liegen.

Geladen wird das Pack mit einem Ladegerät der Marke CTEK (Multi XS 3600) bei einem Ladestrom von 3.6 Amp.

Wenn ich dann alles Geräte am laufen habe, dann werden mir bei vollem Pack 12,1 bis 12,2 V angezeigt.

Soviel zu den Voraussetzungen - nun zu meinen 2 Fragen:
a) sind 12,99 V für das geladene Pack ok oder sind die Batterien schon zu alt? (habe die seit ca. 2 1/2 Jahren, sind aber nicht im Dauereinsatz, sondern eben nur bei Stromausfall. Ich würde mal sagen so im Durchschnitt 3 x pro Woche für jeweils 2 Stunden)

b) bei welchem Volt-Wert sollte ich den Betrieb einstellen, damit die Batterien nicht zu tief entladen werden?

Für eventuelle Antworten vielen Dank schon mal
Andreas!

#2

Hallo Andreas,

Dafür habe ich mir ein Batteriepack basteln lassen, bestehend aus 6
Batterien der Marke Panasonic, Model LC-R127R2P Gel. Die sind
so zusammen geschaltet das die 7.5 Ah zusammen 45 Ah ergeben.

Also eine Parallelschaltung aus 6 Stück 12 V-Akkus, das lässt sich schon mal sehr schlecht mit einem Gerät laden, weil sicherlich nicht jeder der 6 Akkus seine eigene Ladeüberwachung hat. Somit wird womöglich der schwächste beim Laden am meisten belastet und damit noch schwächer.

Mit diesem Pack betreibe ich bei Stromausfall einen Laptop
(ca. 40 Watt), einen LCD-Bildschirm (etwa 20 Watt) und ein
paar Boxen (zusammen 10 Watt) um noch ein wenig programmieren
zu können oder abends einen Film zu sehen.

Nun wusste ich leider nie, wann ich aufhören sollte, denn die
Batterien dürfen ja wohl nicht sehr tief entladen werden.

Wie bringst du denn die Akkuspannung auf das Niveau der versorgten Verbraucher? Ist da ein 230-V-Zwischenkreis per Wechselrichter und dann die Standardnetzteile der Geräte dran?

Nun war ich erst mal erstaunt, dass mir das Gerät bei
geladenem Batterie Pack 12,99 V angezeigt hat. Ich dachte
immer nach vollendeter Ladung müsste die Spannung bei 13.8 V
liegen.

Ja, aber nur solange die Ladespannung noch anliegt. Sobald man die Ladung beendet hat, sinkt die Spannung auf eben knapp 13 V, das ist in Ordnung.

Wenn ich dann alles Geräte am laufen habe, dann werden mir bei
vollem Pack 12,1 bis 12,2 V angezeigt.

Wo misst du das? Direkt an den Akkupolklemmen oder eher etwas entfernt davon?

a) sind 12,99 V für das geladene Pack ok oder sind die
Batterien schon zu alt?

Siehe oben.

b) bei welchem Volt-Wert sollte ich den Betrieb einstellen,
damit die Batterien nicht zu tief entladen werden?

Vom Datenblatt her dürfte eine Betriebsdauer von etwa 4 Stunden bei den angegebenen Verbrauchern nach vollgeladenem Akku möglich sein.

Die Spannung darf dabei bis knapp 10 V (unter Last) abfallen. Allerdings ist dein Akku dann wirklich bis aufs letzte leer und hält nur 300 solcher Zyklen durch. Wenn du schon nach 2 Stunden ein Ende setzst, hält er dafür 200 Zyklen mehr durch.

MfG,
Marius

#3

Hi Marius,
vielen Dank fuer Deine schnelle und hilfreiche Antwort. Hier noch ein paar Sachen dazu:

  • Das mit dem Ladeverhalten war mir so nicht bekannt. Aber da habe ich ja wohl auch keine andere Möglichkeit, oder?

Wie bringst du denn die Akkuspannung auf das Niveau der
versorgten Verbraucher? Ist da ein 230-V-Zwischenkreis per
Wechselrichter und dann die Standardnetzteile der Geräte dran?

Zwischen dem Akkupack und den Verbrauchern befindet sich noch ein Inverter um die 12V auf 220 V zu bringen. Sorry, das hatte ich vergessen zu schreiben. Leider komme ich an den so schlecht ran im Moment (ist verbaut), so dass ich Dir nichts über das Model oder die Leistung sagen kann. Es ist allerdings schon ein etwas betagteres Gerät!

Wo misst du das? Direkt an den Akkupolklemmen oder eher etwas
entfernt davon?

Nein nicht direkt an den Polen. Ich habe zwei extra Kabel, die von den Polen an eine Steckdose führen, über die ich die Batterien mit dem Ladegerät verbinde. Habe dazu einen Stecker an die eine Seite des Ladegerätes angebracht. Das gleiche habe ich an dem Voltmeter gemacht - einen Stecker dran, der dann anstelle von Klemmen mittels der Steckdose mit der Batterie verbunden wird. Aus Deiner Frage höre ich heraus, das das für den Volt-Wert einen Unterschied macht, oder? Wäre es besser, direkt an den Klemmen zu messen?

Mfg
Andreas!

#4

Hallo !

Ich nehme an,Du betreibst das im sog. Bereitschaftbetrieb,also Ladegerät ist ständig am Akku dran(darf auch so sein,weil bei 13,8 V Festspanung es nicht überladen werden kann!).
Das ist auch angebracht,denn bei nur 3,6 A Ladestrom(Anfangsladestrom!) ist der Akku nach rechnerisch 45 Ah : 3,6 A = 12,5 Std. noch nicht ganz voll. Er soll ruhig dranbleiben.

Die Spannung hat man dann am Akku dran,allerdings wenn man den Lader abnimmt,dann sinkt die Akkuspannung leicht ab.
Sie liegt dann so bei 13 V und weniger(Leerlauf ohne Last)

Bei Belastung sinkt sie dann ab und wann man Schluss machen sollte um die Tiefentladung zu vermeiden,sagt ein Blick auf den Spannungsmesser.
Der sollte aber direkt am Akku dran sein,also extra Kabel bis an die Akkuklemmen. Man umgeht so den geringen Spannungabfall an den Akkuleitungen bis zum Spannungswandler.
Da fallen je nach Kabeldicke/Länge einige Zehntelvolt ab,die den Spannungswert sonst verfälschen würden.
Bei Unterschreiten von ca. 1,8 V/Zelle = 10,8 V beim 12 V Block sollte man die Entladung beenden.

MfG
duck313

#5
  • Das mit dem Ladeverhalten war mir so nicht bekannt. Aber da
    habe ich ja wohl auch keine andere Möglichkeit, oder?

Naja, doch und zwar eine einzige Batterie zu nehmen, die gleich die gewünschte Kapazität in sich beherbergt. Das ist auch wesentlich weniger Aufwand mit der Verdrahterei, also nach Ableben der bisherigen Konstruktion würde ich das auf jeden Fall vorziehen.

Zwischen dem Akkupack und den Verbrauchern befindet sich noch
ein Inverter um die 12V auf 220 V zu bringen. Sorry, das hatte
ich vergessen zu schreiben. Leider komme ich an den so
schlecht ran im Moment (ist verbaut), so dass ich Dir nichts
über das Model oder die Leistung sagen kann. Es ist allerdings
schon ein etwas betagteres Gerät!

Der bezieht für sich selbst ja auch noch eine gewisse Verlustleistung. Die hatte ich allerdings vorhin schon Pi mal Fensterkreuz mit einkalkuliert.

Wo misst du das? Direkt an den Akkupolklemmen oder eher etwas
entfernt davon?

Nein nicht direkt an den Polen. Ich habe zwei extra Kabel, die
von den Polen an eine Steckdose führen,

Was ist „eine Steckdose“? So eine wie im Auto?

über die ich die
Batterien mit dem Ladegerät verbinde. Habe dazu einen Stecker
an die eine Seite des Ladegerätes angebracht. Das gleiche habe
ich an dem Voltmeter gemacht - einen Stecker dran, der dann
anstelle von Klemmen mittels der Steckdose mit der Batterie
verbunden wird. Aus Deiner Frage höre ich heraus, das das für
den Volt-Wert einen Unterschied macht, oder? Wäre es besser,
direkt an den Klemmen zu messen?

Also geht ab den Polen eine Leitung zum Inverter und eine separate zu der „Steckdose“, wo je nach Zustand Lader oder Voltmeter dran kommen? Dann kann das so bleiben. Es wäre nur ungünstig, wenn du an derselben Leitung die Spannung misst, die zum Hauptverbraucher, dem Inverter, führt (z. B. an dessen Klemmen). Denn wo nennenswerte Ströme fließen, fällt auch immer eine Spannung ab, Also käme bei voller Last vielleicht ein Wert am Voltmeter an, der ein halbes Volt oder mehr unter der Wirklichkeit, direkt am Akku, liegt. In diesem Fall wäre das aber entscheidend. Was hast du denn für eine Leitung vom Inverter zum Akku? Weißt du den Querschnitt und die Länge? Ersterer sollte möglichst hoch (hier allermindestens 1,5 mm²) und zweitere möglichst kurz sein, sonst geht die wertvolle Leistung schon verloren, wo sie eigentlich nur transportiert werden soll.

Ist direkt hinter einen Akkupol eigentlich eine Sicherung geschaltet? Das wäre definitiv lebensnotwendig, ansonsten fliegt dir womöglich der Akku um die Ohren, wenn mal ein Kurzschluss auftritt oder eine Überlastung stattfindet, bei letzerer könnte auch die Leitung (mithin das Haus) schnell mal abbrennen.

Gruß,
Marius

#6

Hallo und schon wieder mal vielen Dank für die guten Antworten!

Naja, doch und zwar eine einzige Batterie zu nehmen, die
gleich die gewünschte Kapazität in sich beherbergt. Das ist
auch wesentlich weniger Aufwand mit der Verdrahterei, also
nach Ableben der bisherigen Konstruktion würde ich das auf
jeden Fall vorziehen.

Verstanden - aber solche Batterien sind hier ein wenig schwer zu bekommen. Sollten die alten aber mal hinüber sein, werde ich es versuchen.

Was ist „eine Steckdose“? So eine wie im Auto?

Nee, eher so wie an einer Verlängerungsschnur. Ich habe das gelöst, da es für mich am unkompliziertesten zum Wechseln (laden, messen) und am sichersten erschien.

Also geht ab den Polen eine Leitung zum Inverter und eine
separate zu der „Steckdose“, wo je nach Zustand Lader oder
Voltmeter dran kommen?

Genau!

Was hast du denn für eine Leitung vom
Inverter zum Akku? Weißt du den Querschnitt und die Länge?
Ersterer sollte möglichst hoch (hier allermindestens 1,5 mm²)
und zweitere möglichst kurz sein, sonst geht die wertvolle
Leistung schon verloren, wo sie eigentlich nur transportiert
werden soll.

Querschnitt: 2mm, Länge ca. 30cm

Ist direkt hinter einen Akkupol eigentlich eine Sicherung
geschaltet?

Danke für diesen wirklich wichtigen Hinweis. Aber ich kann Dich beruhigen: Da ist eine Sicherung hinter! Die hat 20 Amp - ist das genug?
Danke und Gruß,
Andreas

#7

Nee, eher so wie an einer Verlängerungsschnur. Ich habe das
gelöst, da es für mich am unkompliziertesten zum Wechseln
(laden, messen) und am sichersten erschien.

Und was ist mit der Polung? Was verhindert, dass du es mal versehentlich verpolt zusammensteckst (beim Voltmeter egal, beim Laden allerdings potenziell tödlich für Lader und/oder Akku)?

Querschnitt: 2mm, Länge ca. 30cm

Die Länge klingt unkritisch, aber beim Querschnitt kommen mir Zweifel. Meinst du 2 wirklich Quadrat millimeter (Solche Querschnitte gibt es eigentlich selten…) oder hast du gemessen, wie dick die Leitungsadern sind? Wenn ja, mit oder ohne Isolierung?

Da ist eine Sicherung hinter! Die hat 20 Amp -
ist das genug?

Genug sicherlich, aber vielleicht zuviel. Sollten es echte 2 mm² Kupferquerschnitt sein, geht das in Ordnung.

MfG,
Marius

#8

Hallo Marius,
und auch hier wieder Danke für den sicherlich sehr guten Hinweis mit der Polung. Leider schaffe ich es nicht an alles zu denken, auf das Du - glücklicherweise - kommst. Aber auch hier kann ich Dich beruhigen: Es gibt hier so dreifach Stecker, die man nur in eine Richtung einstecken kann. Da muss man schon Arnold heißen, um die mit Kraft falsch herum einzustecken. Und das stellt mir die Polung sicher!

Bei dem Querschnitt bin ich mir jetzt ein wenig unsicher. Ich werde das morgen mal nachprüfen (jetzt ist es hier leider schon ein wenig spät, denn ich bin Euch ca. 6 Std. im voraus).

Mfg
Andreas!

#9

Hi Duck313,
auch Dir vielen Dank für den aufschlussreichen Beitrag. Nee, ich betreibe das alles nicht im Bereitschaftsdienst, da ich das Ladegerät auch noch für andere Geräte benutze. Aber ich achte schon darauf, die Ladung entsprechend lange zu betreiben (rechnerisch ermittelt!). Darüber hinaus hat das Ladegerät ja auch noch eine Kontrollleuchte, die grün aufleuchtet, wenn der Ladevorgang erfolgreich beendet ist!

Bei Unterschreiten von ca. 1,8 V/Zelle = 10,8 V beim 12 V Block sollte :man die Entladung beenden.

Meintest Du wirklich 10.80 V? Das kommt mir fast ein wenig zu wenig vor. Ich dachte bei ca. 11,2 oder 11,4 sollte man Schluss machen.

An Beide (Marius und Duck313): Bitte nochmal genau bedenken, dass es sich bei den Batterien nicht um ganz normale Bleiakkus handelt, sondern um Gel-Akkus. Aber vielleicht liege ich da ja falsch und es gibt dabei keine Unterschiede. Hatte ich allerdings so gelesen.

Bis denn und Danke
Andreas!

#10

Hallo !

Hast Du das Datenblatt der Akkus zur Hand ?

Hier ist es,suche den Typ heraus,runterblättern bis Seite 11.

Da hat es dann ein Tabelle „Cut off Voltage“ bezogen auf verschiedene Entladeströme.
z.B. Strombereich 0,36 A bis 1,44 A = 10,5 V Schlussspannung.
Hochstromentladung 14 bis 21,6 A = 8,7 V

Wieviel Entladestrom fließt kann man in etwa aus der Leistung(Watt) der Geräte hinter dem Wandler abschätzen.
Also Watt : 12 V = Entladestrom (plus Mehrbedarf des Wandlers usw.)

Unter dem Diagramm ist die Lebensdauerkurve

http://www.industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ACJ…

MfG
duck313

1 Like
#11

Dann hoffe ich mal, dass niemand auf die Idee kommt, den Stecker, wo der Ausgang des Laders angeklemmt ist, in eine unter Spannung stehende Netz-Steckdose zu stecken!

#12

Hi Duck313,
sorry dass ich erst jetzt dazu komme zu antworten - war mal wieder kein Strom!

Ja, das Datenblatt hatte ich schon, nur konnte ich leider nicht all zu viel mit den Daten anfangen. Dank Deines Beitrages hat sich das jetzt ein wenig geaendert.

Vielen Dank - bin schon wieder ein wenig schlauer!

mfG
Andreas!

#13

Hallo Duck313,
jetzt muss ich mich doch noch einmal melden. Habe mir das Datenblatt nochmal genauer angesehen und werde nicht so ganz schlau daraus.
Also nach meiner Rechnung würde das so aussehen:
7.5 Ah pro Batt. * 6 Stück = 45 Ah

Das wiederum macht dann eine Wattleistung von
12 V * 45 Ah = 540 Watt

Wenn ich jetzt meine Verbraucher zusammen rechne
Laptop 40 Watt + Monitor 20 Watt + Boxen 10 Watt = 70 Watt
Dazu noch ein wenig für den Inverter mit ~ 10 Watt dann komme ich auf rund 80 Watt.

Dies geteilt durch 12 V ergibt 6,66 A Entladestrom

Damit würde ich dann ja laut Tabelle nur auf ca. 45 Minuten kommen, bis ein Cut off von 10.8 V erreicht wäre - das ist aber reichlich wenig, oder? Also ich habe bisher die Batterien immer so um die 2 Std laufen gelassen und damit halten die nun schon ca. 2,5 Jahre.

Bestimmt habe ich da einen Fehler gemacht. Vielleicht kannst Du mir dabei noch ein wenig helfen. Wahrscheinlich verstehe ich die Tabellen nicht so ganz.

Meine Rechnung habe ich bisher immer folgendermaßen aufgemacht:
540 Watt gesamt / 80 Watt (Verbraucher) = 6,75 Std. Max. Leistung

Das wären natürlich 100 % Entnahme und damit der Tod der Batterien.
Wenn ich aber nur ca. 30 % entnehme dann komme ich auf
6,75 Std * 30 % / 100 % = ~ 2 Std

Oder - die Amp zugrunde gelegt:
45 Ah / 6,66 Entnahmestrom = 6,75 Std
Davon dann 30 % sind auch ca. 2 Std.

Vielen Dank
Andreas!

#14

Hallo !

Das Datenblatt gilt natürlich NUR für 1 Batterie a 12 V/ 7,2 Ah.

Alle Daten zur entnehmbaren Strommenge über die Zeit muss man durch 6 Batterien teilen,die Du ja benutzt.
Der Entnahmestrom teilt sich doch idealerweise auf 1/6 des Gesamtstrom auf,jede Einzelbatterie liefert von der Menge von ca. 6 A nur den Anteil von 1 A.
Deshalb muss man auch die Zeiten laut Tabelle mal 6 nehmen.

Interessant ist sicher auch die Angabe der sinkenden Kapazität bei höherem Strom. Die 7,2 Ah gelten nur für einen Entladestrom von 1/20 der Nennangabe = 7,2 Ah : 20 = 0,36 A. Dann kann man das 20 Std. lang entnehmen bis Entladeschluss.
Als Beispiel beträgt die Kapazität bei Stromentnahme von 1 C = 7,2 A nur noch 4,9 Ah.
Die Tabelle berücksichtigt das schon.

Alle Daten beziehen sich auf 25 °C Umgebungstemperatur.
Ist es wärmer,dann sinkt die Kapazität mehr oder weniger deutlich ab,je wärmer und je mehr Laststrom umso niedriger ist die Kapazität.
Die dritte Tabelle rechts zeigt es .
Das ist in der Tabelle der Zeiten nicht enthalten !

MfG
duck313

#15

Hi Duck313,
ok - das macht es klarer und vertreibt meinen Schrecken. Ich werde das nachher mal durchspielen.

An alle:
Danke für die Beiträge - das war sehr hilfreich für mich!

Schöne Zeit noch
Andreas!