Smarte Ladegeräte: Wie Ladegeräte von MEAN WELL Lithiumbatterien und Blei-Säure-Batterien laden

Batterien finden als Energiespeicher nicht nur in der Unterhaltungselektronik, in Autos und der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) Verwendung, sondern auch in der E-Mobilität und bei der Speicherung von erneuerbaren Energien. Die unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Batterietypen machen die Auswahl der Batterien und Ladegeräte jedoch nicht einfach.

Bleibatterien punkten mit einer hohen Toleranz bei der Ladespannung, einer hohen Stoßstromfähigkeit, einer breiten Betriebstemperatur und einem niedrigen Preis. Sie werden häufig in Antriebsanwendungen wie Autos und Gabelstaplern oder Notstromsystemen eingesetzt. Ihre Nachteile sind die hohe Selbstentladung und die relativ geringen Lade-/Entladezyklen, weshalb sie sich nicht für Energiespeicheranwendungen eignen.

Li-Batterien sind mit ihrer hohen Lade-/Entladerate, ihrer geringen Selbstentladung und der hohen Energiedichte besser für die längerfristige Speicherung von Energie ausgelegt. Je nach Kathodenmaterial liefern sie unterschiedliche Leistungen: Lithium-Kobalt-Oxid (LCO) ist dank hoher Energiedichte in der Unterhaltungselektronik beliebt. Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) passt dank längerer Lebensdauer und guter thermischer Stabilität zu Energiespeicherlösungen. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie durch thermisches Durchgehen in Brand geraten können und gezielter ge- sowie entladen werden müssen.

• Bleibatterien: Aufgrund der hohen Selbstentladung wird häufig die 3-stufige Lademethode empfohlen. Ein typischer Ladezyklus beginnt mit der Konstantstromstufe – das Ladegerät begrenzt seinen Ausgangsstrom auf den maximalen Nennstrom und erhöht langsam die Ausgangsspannung. Hat die Batteriespannung die maximale Ladespannung erreicht, schaltet das Ladegerät auf die Konstantspannungsstufe um. Es gibt dann seine maximale Nennspannung konstant ab und überwacht seinen Ausgangsstrom. Schließlich wechselt das Ladegerät in die Erhaltungsladestufe, wenn der Ladestrom etwa unter 10% des Nennstroms fällt. In dieser Phase senkt das Ladegerät seine Ausgangsspannung, um eine Überladung zu vermeiden.

• Li-Batterien hingegen halten keine hohe Ladespannung aus und benötigen keine Erhaltungsladung, um ihren Ladezustand aufrechtzuerhalten. Daher werden sie häufig mit einem 2-stufigen Ladeverfahren ohne Erhaltungsladestufe geladen.
Bei großen Lithium-Modulen stellt ein mögliches Ungleichgewicht der Zellen durch Fertigungstoleranzen ein Problem dar, Zellen desselben Moduls können mit unterschiedlicher Spannung oder Stromstärke geladen werden. Da Zellen mit niedrigem ESR (Äquivalenter Serienwiderstand) immer zuerst vollständig ge- und entladen werden, verkürzt das nicht nur die Lebensdauer der Batterie, sondern kann auch zu einem thermischen Durchgehen führen und ein Sicherheitsrisiko darstellen. Um dies zu verhindern sollte die Li-Batterie mit einem Batterie-Management-System (BMS) ausgestattet sein.

Um die Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Sicherheit von Batterien zu gewährleisten, wird empfohlen, die Ladekurve zu optimieren – bei Lithiumbatterien ist das sogar zwingend erforderlich. Die programmierbaren Ladegeräte von MEAN WELL mit PMBus- oder optionaler CANBus-Schnittstelle bzw. mit dem intelligenten Programmiergerät SBP-001 inklusive kostenfreier Konfigurationssoftware bieten Flexibilität sowie eine benutzerfreundliche Schnittstelle für die Anpassung der Ladekurve. Sie eignen sich sowohl für Bleibatterien als auch für Li-Batterien.

• Standardeinstellung: Konstantspannung 48V und max. 1008W (HEP-1000-48)
• Lassen sich mit intelligentem Programmiergerät SBP-001 verbinden
• 3-stufiger Lademodus: Standard-Ladekurve für typische verschlossene Blei-Säure-Batterien mit Boost-Ladespannung von 57,6V und Float-Ladespannung von 55,2V

• Ladespannung und Ladestrom auf 36 bis 60V bzw. 3,5 bis 17,5A für andere Arten von Bleibatterien einstellbar
• 2-stufiger Lademodus: Zum Laden von Li-Batterien mit demselben Einstellungsbereich. Schnellste Ladung durch Optionen CV und CC auf 56V und 17,5A für 20Ah-LiFePO4-Batterien mit max. Ladespannung von 56V

• Ladestrom senkbar, um Temperaturanstieg zu verhindern, Spannung reduzierbar, um mögliche Überladung zu vermeiden.

Bei Fragen rund um das Thema Batterien und Stromversorgung berät unser technisches Vertriebsteam .