Methoden und Kompetenzen - Ladeverfahren

Für die Ladung von elektrochemischen Energie-speichern genügt es nicht diese durch das Einprägen eines elektrischen Stroms bis zu einer gewissen Spannungsgrenze aufzuladen. Vielmehr erfordert jede Speichertechnologie ein eigenes Ladeverfahren, um dann in der Anwendung auch den großmöglichsten Teil der Ladungssmenge auch wieder entnehmen zu können.

• Im Wesentlichen kann man zwischen 3 Ladeverfahren Unterscheiden:
• Konstantstrom / Konstantspannung, IU-Ladung
• Konstantstrom / Konstantspannung mit 2 Ladeendspannungsniveaus, IUU0-Ladung
• Konstantstrom / Konstantspannung – Konstant-strom mit begrenzter Ladedauer oder begrenzter Ladezeit, IUIa-Ladung

Schwerer wird es, wenn es um die Ladung von in Serie geschalteten Energiespeichern geht. In der Hauptlade-phase haben hier alle Zellen nahezu die gleiche Spannung. Im Übergang in die Konstantspannungsphase wird auf die Gesamtspannung geregelt, wobei einzelne Zellen voller als andere sein können und ihre Spannung stark ansteigt (Schädigungsgefahr). Die übrigen Zellen müssen dann in der Spannung absinken. Intelligentes Ladungsmanagement mit Einzelzellüberwachung ist notwendig.

Zur Detektion einer „Vollladung“ wird i.a. die Spannung des Energiespeichers herangezogen. Bei NiCd und NiMH-Batterien, müssen auch andere Kriterien zur Bestimmung des Ladeendes verwendet werden. Als Ladeverfahren wird ein reines Konstantstromladeverfahren eingesetzt, wobei der Temperaturverlauf und der Spannungsverlauf beobachtet werden müssen. Während der Ladung erhöht sich durch den Temperaturanstieg der Innendruck der Zellen. Die Spannung geht zunehmend in Gasungsspannung über. Ein weiterer Temperatur-anstieg läst die Gasungsspannung wieder absinken. Anhand des -dV/dt Kriteriums lässt sich der Punkt der Volladung erkennen.