Akkumulatoren

Bleiakkus

Allgemein

Bleiakkus haben eine lange Historie. Ihre Nachteile sind das hohe Gewicht und die geringe Energiedichte. Dem gegenüber steht im Rollerbetrieb ein günstiger Preis und eine relativ einfache Handhabung. Die einzelnen Akkus besitzen 12V Nennspannung und werden in Serie und parallel geschaltet, um auf die erforderliche Spannung und Kapazität zu kommen. Es gibt heute verschiedene Arten von Bleiakkus. Im Elektroroller werden heute nur noch Blei-Gel und AGM (Blei-Vlies) eingesetzt, wobei AGM-Akkus in jeder Lage betrieben werden können. Beide Typen sind wartungsfrei und müssen nicht nachgefüllt werden. Blei-Säure spielt im Traktionsbetrieb keine Rolle mehr.

Pflege und Wartung

Neue Bleiakkus sollten vorsichtig eingefahren werden. Man spricht hier auch von "formieren". Mindestens die ersten 5 Ladezyklen sollte max. 60% der möglichen Kapazität entnommen werden. Hierbei gilt eine Leerlaufspannung von 10,8V als entladen, während 13,8V einen vollen Akku kennzeichen. Das Ladegerät sollte auf Bleiakkus ausgelegt mit 14,4 Volt Ladeschlussspnnung sein, damit dann eine passende Lade-Kennlinie verwendet wird um den Accu mit 13,8 Volt Konstantspannung zum Ende des Ladevorganges bis auf Idealerweise Null Ampere den Vorgang abschliesst. Weiterhin sollten Bleiakkus nicht tiefentladen (unter 10,8V) und nach Möglichkeit kurzfristig wieder aufgeladen werden. Wird ein entladener Akku längere Zeit nicht aufgeladen, bilden sich im Inneren Sulfatkristalle, die seine Kapazität verringern. Auch ein "eingefahrener" Bleiakku sollte maximal zu 80% (auf lediglich 11,5V) entladen werden, um die nominale Lebensdauer (von z. B. 250 Entladezyklen) zu erreichen. Bleiakkus haben keinen "Memory-Effekt" und können (sollten) auch nach kurzer Fahrt wieder geladen werden.

Lithium-Akkus

Allgemein

Lithium-Akkus haben über den Einsatz bei Handys und Notebooks auch den Weg in Elektroroller gefunden. Trotz eines hohen Anschaffungspreises und einer etwas höheren Komplexität bieten sie handfeste Vorteile. Ihre Energiedichte ist wesentlich höher und sie wiegen oft weniger als die Hälfte vergleichbarer Bleiakkus. Weiterhin können sie höhere Lade- und Entladeströme verkraften. Üblicherweise werden Lithium-Ionen und Lithium-Eisen-Phosphat eingesetzt. Letzterer ist eine Weiterentwicklung und besitzt eine höhere Lebensdauer, ist hochstromfähig und weniger empfindlich bei niedrigen Temperaturen. Bei extremer Kälte mit Minusgraden kommt die Leistungsfähigkeit von Lithium-Akkus aber generell an ihre Grenzen.

Pflege und Wartung

Lithium-Akkus sollten nach Möglichkeit mit "Balancern" bzw. einem "Batterie-Managementsystem" (BMS) betrieben werden, das Spannungsunterschiede der Zellen ausgleicht und verhindert, dass einzelne Zellen zu tief oder zu hoch geladen werden. Hier gilt auch, dass ein Ladegerät mit passender Kennlinie für Lithium-Akkus verwendet werden sollte. Dieser Akkutyp kennt ebenfalls keinen "Memory-Effekt" und ist im Gegensatz zu Bleiakkus nicht so empfindlich, wenn er nicht sofort wieder aufgeladen wird. Auch bei einer regelmäßigen Energieentnahme von. 90% der Nennkapazität erreichen Lithium-Akkus hohe Lebensdauern. Der max. Ladestrom beträgt bis zu 1C (Datenblatt beachten!), d. h. ein Akku mit 40 Ah kann ggf. mit 40 A geladen werden.

Lebensdauer von Akkus

Ladezyklen und Entladetiefe

Die Angaben der Hersteller zur Lebensdauer der Fahzeugakkus sind oft verwirrend und von Fachbegriffen gespickt, die sich auf den ersten Blick nicht erschließen. In der Regel wird die Akkulebensdauer in Ladezyklen angegeben. Verwunderlich ist es aber, wenn z. B. ein Fahrzeughersteller im Prospekt eine Lebensdauer eines Lithium-Ionen Akkus mit 1.000 Ladezyklen angibt. Ein Anderer, der Akku-Zellen des gleichen Zellen-Herstellers verwendet, aber nur von 700 Zyklen redet. Schaut man in die Datenblätter der Akku-Zellen liest man dann z. B. 700 cycles DOD 100%. Im Labortest des Zellherstellers hat der Zelltyp dann also 700 Ladezyklen mit 100% Entladetiefe (deep of discharge = DOD) überlebt. Wobei diese Zyklenzahl nur aussagekräftig ist, wenn auch die verbliebene nutzbare Restkapazität von z. B. 70% angegeben wird. Mit veringerter Entladetiefe z. B. DOD 80% (Entladung von 100% auf 20% SOC = state of charge) nimmt die Zyklenlebensdauer in der Regel rapide zu. Und da sich in diesem Bereich ja die übliche Nutzung abspielt, wird teilweise auch mit diesen (höheren) Zyklenzahlen geworben . Bei teuren Lithium-Akkus können die Hersteller zudem in der Schutzelektronik des Akkus (BMS) den Bereich der Spannung eingrenzen, in dem der Akku betrieben wird, um dessen Gesundheit vor Effekten der Überladung und Tiefentladung zu schützen. Wird dem Akku in der gewöhllichen Nutzung nur etwa 50% der Energie entnommen (DOD 50), bevor wieder geladen wird, nutzt man den Akku zwar nur zu 50% aus. Die Anzahl dieser 50%-Zyklen, die der Akku dann überleben kann, liegt aber gewöhnlich bei deutlich mehr als 200% jener Zahl, die für DOD 100 verspochen wird (im Beispiel also vielleicht 2.000 Zyklen). Insofern ist dieses Ladeverhalten bezogen auf den Akku-Verschleiß wirtschaftlich sinnvoll(wenn entsprechende Lademöglichkeit vorhanden ist).

Bei Blei-Akkus werden die Angaben zur Zyklen-Lebensdauer in der Regel für DOD80% angegeben, da tiefere Entladung deren Leben drastisch verkürzt. Lithium-Akkus sind da weniger empfindlich und vertragen das eine oder andere Ausfahren der kompletten Reichweite.

Die Anzahl der Ladezyklen, die der Akku im realen Leben und über viele Nutzungsjahre hinweg übersteht, wird aber wohl deutlich geringer liegen, als die bei idealen Laborbedingungen (z. B. 25°C) ermittelte Herstellerangaben.