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**__Artikel der [[Kategorie Ladetechnik]].__**

====== Ladegerät: Allgemeines für unsere Zwecke ======

Verändert aus: http://www.elweb.de/data/evtechnik/allgemein/technik.htm -> Ladegeräte


===== Anforderungen =====

Um die Batterien aus der Netzwechselspannung zu laden benötigt man ein Ladegerät.
Anforderungen an ein Ladegerät für ein Elektrostraßenfahrzeug:

    * hoher Wirkungsgrad
    * Ladevorgang entsprechend einer Ladekennlinie
    * temperaturkompensiert
    * Anschluß an das normale 230 Volt Haushaltsnetz möglich
    * möglichst wenig Rückwirkung ins Stromnetz
    * maximale Energieentnahme - damit cos phi 1 Stromentnahme (Power factor correction PFC)
    * möglichst wenig Störstrahlung
    * klein
    * leicht
    * rüttelfest
    * feuchtigkeitsunempfindlich
    * .. na und preisgünstig solle es auch sein 

Moderne Ladegeräte sind Schaltnetzteile, sie erfüllen fast alle gestellten Bedingungen. Probleme gibt es oft mit Störstrahlungen und Rückwirkungen in das Stromnetz, die aber auch durch geeignete Maßnahmen ausgeglichen werden können.

===== Ladegerättypen: =====

Gesteuerte Brücke direkt ab Netz.

Diese Art von Ladegerät hat den minimalsten Bauteileaufwand. Die Nachteile sind die starken Rückwirkungen (durch den Phasenanschnitt) ins Netz sowie keine Potentialtrennung zum Netz. Dieses Ladegerät ist nur möglich, wenn die ganze Fahrzeugelektrik schutzisoliert ist, und keine Ladeströme größer dem Netzstrom verlangt werden. - Nicht praktikabel -

==== Transformator mit Gleichrichtung ====

Bei einfachen Batterieladegeräten für den Heimbedarf wird ein Gleichrichter einem relativ "weichen" (Lade) Transformator nachgeschaltet. Die Ladeendspannung entspricht dann annähernd der Leerlaufspannung der Schaltung, ein sogenannter Wa Lader. Diese Möglichkeit ist für das gelegentliche Aufladen von Autobatterien ausreichend, nicht jedoch für eine Batterie die täglich geladen wird.
Transformator mit Zweipunktregelung

Dieses Ladegerät funktioniert im Prinzip wie das vorige mit dem Unterschied, daß die Ladeendspannung überwacht wird und bei Erreichen abgeschaltet wird. Dieses Stellglied kann ein Relais oder ein Halbleiter sein. Befriedigende Ergebnisse bringt auch diese Bauart noch nicht, da annähernd der volle Ladestrom bis zur Ladeendspannung gefahren wird. Eine Abwandlung davon ist das Umschalten auf einen Vorwiderstand zur [[Erhaltungsladung]]. - Nichts für die Serie -

==== Transformator mit gesteuerter Brücke ====

Durch eine gesteuerte Gleichrichterschaltung bekommt man eine Möglichkeit die Ausgangsspannung und damit den Ausgangsstrom einzustellen, man kann eine Ladekennlinie "fahren". Diese Art von Ladegeräten wird häufig eingesetzt. Vorteile sind die einfache Bauweise und relativ kostengünstig. Die Nachteile sind hohes Gewicht und hohe Verluste.

==== Primärgetaktete Ladegeräte ====
Zivan NG1 {{ http://www.elweb.de/data/evtechnik/bilder/zivan_ng1_100px.jpg?150x150}}

Primärgetaktete Ladegeräte vereinen maximalen Wirkungsgrad mit minimalem Gewicht. In Computernetzteilen hat diese Bauform schon lange Einzug gehalten. Bei diesen Ladegeräten wird die Netzwechselspannung zunächst gleichgerichtet und danach wieder über einen Zerhacker mit hoher Frequenz in einen Wechselstrom umgewandelt. Dieser hochfrequente Strom läßt sich mit einem relativ kleinen und leichten Übertrager (Transformator) mit sehr guten Wirkungsgraden in eine niedrigere Wechselspannung umwandeln. Auf der Sekundärseite wird der Wechselstrom dann wieder gleichgerichtet. Eine Steuerung der Ausgangsspannung ist mit dem Taktverhältnis des Zerhackers möglich. Bei diesen Ladegeräten gibt es verschiedene Schaltungsmöglichkeiten:

   * Sperrwandler (DAUG1)
   * Gegentaktwandler (Hypercon)
   * Durchflußwandler (BRUSA) 

Verschiedene Schaltnetzteile haben zwar einen sehr guten Wirkungsgrad, aber sie geben gleichzeitig eine sehr hohe Störstrahlung ab. Beim Einbau zusätzlicher Filter sinkt der Wirkungsgrad, so daß hier ein Kompromiß gefunden werden muß.

Neuste Schaltnetzteile mit PFC haben eine gesteuerte Brücke als Gleichrichter am Eingang um die maximale Energie aus dem Netz zu entnehmen und gleichzeitig die Störstrahlung gering zu halten.


==== Motorelektronik als Ladegerät ====

Eine sehr klevere Idee ist die Halbleiter der Motorelektronik als Ladegerät zu nutzen. Statt dem Drehstrommotor wird das Drehstriomnetz angeschlossen. Bei dieser Konstellation kann mit sehr hohen Ladeströmen geladen werden.

===== Anschluß des Ladegerätes an das Stromnetz =====

{{ http://www.elweb.de/data/komponenten/stecker/k_cee_s.GIF}}
==== Stecker ====

CEE Stecker 230V 50HzAlle Bedingungen in Bezug auf Wetterfestigkeit, Sicherheit und einfache Handhabung erfüllt der CEE Stecker für 240 Volt 50 Herz. Dieser blaue Stecker hat sich bereits international im Campingbereich bewährt. Für den Anschluß an normale Schutzkontaktsteckdosen läßt sich ein Adapterkabel vorschalten. Elektrotankstellen mit offenen Steckdosen, wie z. B. in Stuttgart, sind mit CEE Steckdosen ausgerüstet. Der TÜV wird diesen Steckertyp voraussichtlich zur Pflicht machen.

===== Leitung =====

Als Leitung bewährt sich z. B. eine leichte Gummischlauchleitung oder eine sogenannte Ölflexleitung (z. B. Fa. Lapp), da die Leitung täglich bewegt wird und den Wettereinflüssen ausgesetzt ist. Die Leitung sollte eine Mindestlänge von 5 Metern außerhalb des Fahrzeuges haben. Der Querschnitt der Leitung richtet sich nach der Anschlußleistung des Ladegerätes oder weiteren 230 Volt Verbrauchern im Fahrzeug wie z. B. eine 230 Volt Standheizung o.ä..

==== Anschluß der Leitung ====
{{ http://www.elweb.de/data/ax/ax_lade.GIF}}

  * Die einfachste Möglichkeit ist es, die Anschlußleitung direkt im Innenraum an das Fahrzeug anzuschließen und die Leitung durch eine Aussparung in der Tür herauszuführen. Dies führt aber regelmäßig zu Kabelsalat an der Stelle an der das Kabel liegt.
  * Eine schöne Lösung vom PSA Konzern Spezialstecker mit KlappeDie zweite Möglichkeit ist es, eine Steckvorrichtung an der Fahrzeugaußenhaut oder in der Stoßstange zu montieren.
  * Die dritte Lösung ist eine automatische Kabelaufrollung wie z. B. beim Staubsauger. Durch eine Klappe am Kühlergrill kann der Stecker herausgezogen werden. (So gesehen beim Golf Citystromer). Als Losfahrschutz bei ausgerollter (eingesteckter) Leitung kann an die Klappe ein Endschalter montiert werden, der bei offener Klappe die Motorsteuerung sperrt und damit ein Losfahren verhindert. 

==== Losfahrschutz ====

Damit das Fahrzeug nicht in Gang gesetzt werden kann während es aufgeladen wird, ist ein Losfahrschutz erforderlich.

Die einfachste Möglichkeit ist den Motorsteuerungskreis über einen Kontakt zu führen, der bei "Netz ein" öffnet und damit die Steuerung blockiert. Dies hat jedoch den einen Nachteil, daß das Fahrzeug bereits fährt, wenn das Kabel ausgesteckt ist aber noch außerhalb des Fahrzeuges liegt.

Eine weitere Möglichkeit ist eine Vorrichtung, bei der man den Stecker des Ladekabels in eine am Fahrzeug befestigte Quittier-Steckdose stecken muß um den Schutz zu quittieren.

Die eleganteste Möglichkeit ist die im vorherigen Kapitel beschriebene "Staubsaugerlösung" in Kombination mit einem Endschalter an der "Entnahmeklappe". Das Fahrzeug kann erst fahren, wenn das Kabel ganz eingerollt ist und die "Entnahmeklappe" geschlossen ist.

===== Ladekennlinien nach DIN 41772 =====

Jeder Batterietyp muß nach einer bestimmten Ladekennlinie geladen werden. Diese Ladekennlinie setzt sich meisten aus verschieden Zeitabschnitten mit verschiedenen Ladearten zusammen. Diese Ladearten werden mit Buchstaben gekennzeichnet.

I = Konstantstromladung

U = Konstantspannungsladung

W = Ladung mit konstanter Leistung

o = autmatische Änderung der Ladekennlinie

a = manuelle Änderung der Ladekennlinie

Ladekennlinie Typ I bedeutet daß mit konstantem Strom, U mit konstanter Spannung und W bedeutet, daß mit konstanter Leistung geladen wird. Das angehängte a bedeutet daß der Ladevorgang nach einer bestimmten Zeit oder nach einem anderen Kriterium zu beenden ist. Wenn zwei gleiche Grundformen im Ladeablauf nacheinander gehängt weden, und dabei die geregelte Größe geändert wird, so kennzeichnet dies ein o.

==== I Kennline (CC = constant current) ====

Bei dieser Kennlinie wird mit konstantem Strom geladen... das kann aber nicht ewig so gehen - irgendwann ist voll.
Ia Kennlinie

Bei dieser Kennlinie wird mit konstantem Strom bis zu einem bestimmten Zeitpunkt geladen, z. B. bis zur Erwärmung des Akkus.

NC Batterien

==== U Kennlinie (CV= constant voltage) ====

Es wird mit konstanter Spannung geladen. Der Ladestrom stellt sich je nach Innenwiderstand des Akkus sowie nach Gegenspannung der Akkuzellen ein. Meistens begrenzt aber das Ladegerät den maximalen Ladestrom, so daß es ich letztlich doch um eine IU Kennlinien handelt

==== IU Kennlinie ====

Die Batterie wird zuerst mit dem maximal eingestelltem Strom, bis zu einer Ladegrenzspannung geladen. An dieser Stelle reduziert sich der Strom soweit, daß die Spannung nicht weiter steigt. Zuletzt fließt nur noch ein Erhaltungsladungsstrom.

Bei Erreichen des "U" Punktes sind 80 % Kapazität erreicht. Einige Batteritypen lassen sich so nur unzureichend aufladen, bzw sie verlieren an Kapazität

-Blei-Gel-Batterien

-Blei Flies Batterien

-NC Batterien

-(Blei-Säure-Batterien) möglich aber nicht sinnvoll, da keine genügende Säuredurchmischung entsteht.

==== Wa Kennlinie ====

Es wird mit konstanter Leistung geladen, bei steigender Batteriespannung geht der Ladestrom zurück. Anwendung bei Autobatterieladegeräten für den Heimbereich.

-Blei Säure, Blei Gel bei gelegentlichem Aufladen

==== WoWa-Kennlinie ====

Ladung erst mit hoher Anfangsleistung, dann mit niedriger Leistung.

==== IoIa-Kennlinie ====

Ladung erst mit hohem Anfangsladestrom, dann mit niedrigerem Strom.

-NC Batterien.

==== IUIa-Kennlinie ====

Ladung mit konstantem Strom, danach mit Konstantspannung, dann wieder mit geringerem Strom bis zur Volladung.

-Blei-Säure-Batterien

==== IUoU-Kennlinie ====

Zuerst Ladung mit konstantem Strom bis zur Gasungsspannung, nach einer bestimmten Gasungszeit Absenkung der Spannung auf [[Erhaltungsladung]].

-Blei-Säure-Batterien

-Blei-Gel-Batterien (maximale Ladespannung beachten)

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