NIEUWE GENERATIE ACCULADERS HOUDT REKENING MET LAADCYCLUS

Veiligheid voor elektronica is van primordiaal belang

De acculader, een instrument voor elke garage, is het laatste decennia sterk geëvolueerd. Dit in de eerste plaats door het enorme aanbod van verschillende accutypes. Garages dienen meer rekening te houden met de elektronica van moderne wagens. Accu's uit moderne wagens hebben dan ook een zwaar leven. Zelfs wanneer de wagen in rust is, moet de accu actief blijven, want diverse componenten dienen onder stroom te blijven staan. De nieuwste generatie van acculaders heeft intelligente interfaces die gebruiksvriendelijk en multifunctioneel zijn. Zo zijn er veel verschillende modellen op de markt, elk met een specifiek gebruiksdoel. In dit artikel gaan we dieper in op deze intelligente acculaders en hun techniek.

NIEUWE GENERATIE VAN ACCU'S

De sterke technologische ontwikkeling van het laatste decennium bleef ook bij de ontwikkeling van de moderne wagen niet uit. Elektronica is de nieuwe standaard in deze wagens. Ze worden daarom uitgerust met een accu die de elektronica voldoende kan bevoorraden.

Agm-accu's

De traditionele natte loodbatterijen zijn echter niet krachtig genoeg om deze elektronica te voorzien van voldoende stroom. Ze worden bij de productie van moderne wagens vervangen door AGM-accu's (Absorbed Glass Matt), ook wel gesloten accu's genoemd. Bij deze accu's wordt de elektrolyt op zijn plaats gehouden door middel van een isolator van glasvezel. Hiermee blijft de spanning hoog over het totale spanningsbeeld. De isolator heeft een zeer dunne vorm en laat daardoor toe dat de batterij een compacte vorm kan aannemen, een hoog vermogen kan bereiken en in eender welke positie gemonteerd kan worden. Deze accu's zijn bijvoorbeeld geschikt voor o.a. micro-hybride wagens met o.a. een start/stop-systeem.

Gelaccu's

Bij gelaccu's wordt een siliconensamenstelling bij de elektrolyt toegevoegd die ervoor zorgt dat die niet kan lekken. Het voordeel van deze accu is dat ze onderhoudsvrij is wanneer ze op de juiste manier gebruikt wordt. Deze accu's hebben een uitstekende capaciteit, maar zijn door de hogere inwendige weerstand minder geschikt als startaccu. Zowel bij gel- als bij AGM-accu's is een maximale laadspanning van 14,1 V aanbevolen.

INTELLIGENT LADEN

Oude acculaders dienen binnen een bepaalde tijd afgeschakeld te worden om het overladen te vermijden. De nieuwe generatie van acculaders laat echter toe om een accutype te selecteren via een gebruiksvriendelijke interface. Zo wordt er onder andere een onderscheid gemaakt tussen 6V-, 12V- en 24V-accu's. De acculader past automatisch het aangepaste laadprogramma toe. Het verschil met de oudere generatie van laders is dat ze continu de status van de accu monitoren. Zo wordt de accu geladen met een constante stroom, totdat de maximumwaarden bereikt zijn. De lader schakelt daarna over naar een onderhoudsfase waarbij de verschillen in stroom gecompenseerd worden.

Deze manier van laden verlengt de levensduur van de accu. Er is een acculader op de markt die enkel aangesloten dient te worden en - zonder tussenkomst van de eindgebruiker - de accu analyseert en in reactie hierop de optimale laadstroom en het programma toepast. Sommige laders beschikken over een diagnosefunctie, waardoor zelfs diep ontladen accu's in een goedwerkende toestand teruggebracht kunnen worden.

Condensator

Verschillende componenten zoals ECU's, airbags, telefoonkits, gps'en ... zijn grote verbruikers in de moderne wagens en moeten tijdens het laden van de accu beschermd worden tegen piekbelastingen. Ook handelingen als het upgraden, het testen en het uitlezen van het motormanagement veroorzaken piekbelastingen. Met intelligente hoogfrequentie- en elektronische laders kan de accu geladen worden zonder schade aan te brengen. De lader functioneert dan als een buffer en voorkomt een ontlading. Deze techniek voorkomt ook dat de accustroom zou teruglopen bij bijvoorbeeld het updaten van de gps-software.

Vaste spanning

Intelligente laders zijn uitgerust met een functie die ervoor zorgt dat er een vaste spanning aangehouden wordt, ongeacht de stroomafname, zodat de voertuigspanning boven de communicatiespanning blijft.

ACCULADERS

Er wordt vaak gedacht dat elke lader een accu vol kan krijgen, zolang de laadduur maar lang genoeg is. Helaas zal de accu zo schade ondervinden vanwege een te kleine laadstroom. Dit wordt veroorzaakt door de stratificatie van het zuur. Indien de laadstroom groot genoeg is, zal er voldoende gas ontstaan. Deze gassen zorgen voor een goede zuurvermenging. Het is daarom belangrijk om de juiste lader voor de juiste accu te gebruiken.

 

Ongeregelde lader

Bij de klassieke en ongeregelde lader wordt de netspanning van 220/230 V omgezet naar 12 V via een transformator. Hiermee worden ook alle 50Hz-laders bedoeld. Doordat een ontladen batterij veel stroom vraagt, zal de laadstroom aanvankelijk hoog zijn. Naarmate de accu bijgeladen wordt, zal die dalen. De 50Hz-wisselstroom wordt met diodes gelijkgericht naar gelijkstroom om de accu mee te laden. Dit is echter geen zuivere gelijkstroom en spanning, maar die pulseren enigszins, omdat de netspanningsfluctuaties aan de primaire zijde van de transformator overeenkomstige schommelingen veroorzaken aan de secundaire zijde. Dit wordt rimpelspanning genoemd en veroorzaakt een trillend geluid. De klassieke lader wordt steeds minder vaak gebruikt, omdat hij ongeschikt is voor het laden van AGM- en gelaccu's. Het gebruik van een tijdschakelaar is aan te raden, doordat deze laders blijven doorladen.

Elektronische gestuurde lader

Deze laders maken, net als de klassieke ongeregelde lader, gebruik van een transformator. De elektronische sturing laat toe om een vaste laadstroom in te stellen, wat de levensduur en de kwaliteit van de accu ten goede komt.

Hoogfrequentieladers

Dit type lader wordt vandaag het meest in gebruik genomen, doordat het de spanning kan regelen. De frequentie wordt verhoogd tot 100.000 Hz, waarbij het systeem teruggebracht wordt op een stabiele spanning. De uitgangsspanning wordt niet beïnvloed door de netspanning of door het stroomverbruik in de wagen.

Pas wanneer het toestel aangeschakeld wordt, is er een terugkoppeling en slaat de lader automatisch aan. Hoogfrequentieladers hebben een 'floating'-functie, hierdoor wordt er extra stroom geleverd om de zware verbruikers te voeden, zonder dat het risico bestaat dat de elektronica beschadigd wordt door een overlading van de batterij.

Processorgestuurde meertrapsacculader

Om een loodzwavelzuuraccu te laden, is een laadspanning van 13,8 V voldoende. De accu zal echter maar voor 75% geladen worden. Processorgestuurde meertrapsladers daarentegen zijn in staat om door middel van een nauwkeurige dosering van de laadspanning en de laadstroom, de accu in verschillende stappen tot een volledig geladen accu te brengen. Er zijn toestellen die zowel 6V-, 12V- als 24V-accu's kunnen laden.

KLEMMEN

Om de gebruiksvriendelijkheid te bevorderen, zijn sommige acculaders uitgerust met klemmen zonder hoeken.Dat betekent dat de kabels niet in de knoop geraken en ze dus gemakkelijker en vooral veiliger aan te brengen zijn.

LAADKARAKTERISTIEKEN

De relatie tussen de laadstroom van het laadapparaat, de laadspanning en de laadtijd heet karakteristiek, m.a.w. de tijd die nodig is om de batterij volledig te laden met een bepaald type lader. Deze relatie wordt grafisch weergegeven door een laadgrafiek als het verloop van de laadspanning (U) in volt per cel (V/c) en laadstroom (I) in ampère, en is afhankelijk van de temperatuur.

Men onderscheidt de volgende karakteristieken volgens DIN-normen 41772, 41773 en 41744 (zie onder):

• W = weerstandskarakteristiek waarbij de laadstroom daalt, naarmate de spanning stijgt;
• U = continue laadspanning (volt);
• I = continue laadstroom (ampère);
• a = automatische uitschakeling;
• e = automatisch opnieuw inschakelen;
• o = automatische omschakeling naar een andere karakteristiek;
• p = pulselading in de onderhoudsfase bij een permanente aansluiting.

Zo zijn er verschillende types te onderscheiden. Hieronder worden er enkele onder de loep gehouden:

• W: deze lader voorziet een dalende laadstroom bij een stijgende spanning, afhankelijk van de inwendige weerstand van de accu. Er kan gasontwikkeling ontstaan en daarom is het aan te raden om de lader in een geventileerde ruimte te gebruiken.
• Wa: deze eerste generatie van automatische laders werkt op dezelfde manier als de W-lader, maar met een automatische uitschakeling, waardoor overlading voorkomen wordt. Bij het bereiken van de gasspanning wordt er nog een vaste tijd tot een iets hogere spanning doorgeladen. Dit type is minder geschikt tijdens het gebruik van het boordnet, omdat de spanning ervan sterk fluctueert.
•  WoWa: deze Wa-lader heeft een verhoogde beginlaadstroom. Daardoor is een kortere laadtijd mogelijk. Wanneer er een vaste laadspanning bereikt is, werkt de lader op een lager niveau als een Wa-lader.
• Wu: de tweede generatie van automaten met spanningsbegrenzer laadt met een constante laadstroom tot een vooraf ingestelde laadspanning bereikt wordt, waarna de laadstroom terugloopt. Het volledig laden duurt echter lang, maar overlading is nauwelijks mogelijk. Wanneer de accu te kortstondig aangesloten wordt, zal die nooit vol zijn, wat de levensduur niet ten goede komt. Als die te lang aangesloten is, zal er een verhoogde accutemperatuur ontstaan, wat ook nefast is voor de levensduur van de accu.
• IWUoUoe: deze derde generatie van automaten voor permanente aansluiting meet tijdens de maximale laadstroom een aantal factoren: de capaciteit van de lader ten opzichte van de accu, de temperatuur en de voedingsspanning. Nadat de spanning bereikt is, wordt die aangehouden, waardoor de laadstroom daalt. Nadien schakelt de lader over op een lage onderhoudsspanning.
• IuoUoe: de vierde generatie van automaten voor een permanente aansluiting werkt op dezelfde manier als de derde generatie, maar wordt aangestuurd met een microprocessor, wat een lager energieverbruik als gevolg heeft.
• IuoU: dit is ook een lader van de vierde generatie. Het verschil met IuoUoe is dat die een constante floatspanning heeft en dus minder schadelijker is.

LAADMETHODEN

Conventioneel laden

Om de accu op 100% capaciteit te brengen, wordt er een laadstroom gekozen die 1/10 van de capaciteit bedraagt. De lader kan gelijktijdig één of meerdere accu's laden, en dit met een constante stroom die 80% van de capaciteit kan laden.

Snelladen

Op deze manier wordt er met een veelvoud van de normale laadstroom geladen (circa drie- tot vijfvoudig) om in een zo kort mogelijke tijd een acceptabele ladingstoestand te bekomen. Om overlading te voorkomen, dient men bij het bereiken van de gasspanning (2,35 à 2,4 volt/ cel) op een gereduceerde laadstroom over te schakelen.

Bufferladen

Deze laadmethode houdt in dat zowel de verbruiker als de lader op de accu aangesloten is. De lader levert een zodanige stroom dat de accu praktisch vol blijft. De accu levert stroompieken aan de verbruiker.

Druppelladen

Wanneer een volle accu enige tijd niet meer in gebruik genomen wordt, treedt er zelfontlading op. Die kan 0,015% tot 0,03% per dag bedragen. Druppelladen compenseert deze zelfontlading. De laadstroom bedraagt dan 0,1 A per 100 Ah.

Vereffeningslading

Voor accu's met tractiedoeleinden geldt een cyclische belasting, ofwel een laad/ontlaadbedrijf. Wanneer die met een geregelde acculader geladen wordt, dient de accu viermaal per jaar volledig geladen te worden door een lader die boven de gasspanning komt. Zo zal het zuur beter circuleren, wat de levensduur van de accu ten goede komt.

Parallel- en serieschakeling

Wanneer accu's in parallel- of serieschakeling opgeladen worden, dienen die volledig gelijk te zijn aan elkaar. Zo moeten ze een gelijk voltage, capaciteit, ladingstoestand en inwendige weerstand gebruiken. Bij het parallelladen moet men ervoor zorgen dat de stroom tijdens het laden of ontladen gelijkmatig verspreid wordt over beide batterijen. Zo niet, kunnen er ladingsverschillen optreden.