Techniek: acculaders
Een motor die je gebruikt, vraagt onderhoud. Bij een accu is het eigenlijk precies andersom: die vraagt juist onderhoud als je hem niet gebruikt. Elk jaar weer merken honderden motorrijders tijdens de eerste zonnige voorjaarsdag dat de accu tijdens de winterstop is overleden, door hem niet op te laden of juist door hem verkeerd op te laden.De accu in een motorfiets is in feite een opslagvat van elektrische energie. Enerzijds wordt dat vat gevuld door de dynamo van het draaiende motorblok, aan de andere kant gaat er energie uit door de elektrische verbruikers zoals de verlichting, ontsteking en injectie. En de elektrische startmotor natuurlijk, om de motor weer te starten na een periode van stilstand. En juist dat laatste is vaak een probleem als die accu slechter wordt: hij houdt de spanning niet goed vast (de stroom lekt er als het ware uit) en zodra je de motor na een maandje stilstand weer probeert te starten, is de restenergie in de accu onvoldoende om het motorblok aan het draaien te brengen. Om dat euvel tegen te gaan, kun je de motor tijdens de periodes van stilstand ‘aan de stroom’ zetten. Dus via een acculader de accu continu op spanning houden, zodat je op die mooie voorjaarsdag het blok met een druk op de knop weer tot leven kunt wekken.Nu heb je echter acculaders en acculaders. Sommige zijn bedoeld om een lege accu in een korte tijd weer vol te krijgen met een flinke stroomstoot, andere laden maar minimaal en zijn juist meer bedoeld om een accu gedurende de wintermaanden op peil te houden. Die kun je dagen of zelfs wekenlang achtereen aangesloten laten; ze worden in de volksmond ook wel ‘druppelladers’ genoemd. Meestal zijn deze druppelladers maar kleine kastjes (soms zelfs vergelijkbaar met een GSM-lader), die je via een permanente aansluitplug op de motor zonder enige moeite kunt aansluiten.De grotere, normale acculaders kunnen een accu in één dag weer helemaal vol laden, maar ze hebben normaal gesproken geen ingebouwde regelaar. Na een aantal uren laden moet je dus niet vergeten de lader weer van de accu halen, anders kun je de accu zelfs ‘overladen’. En die kan daar absoluut niet tegen en gaat dan alsnog kapot.Voordat we dieper ingaan op de acculader en op een permanente aansluiting op de motor, kijken we eerst even naar de theorie achter accu’s. Het laden door de dynamo en ontladen door stroomgebruikers is een chemisch proces waarbij loodperoxide, lood en zwavelzuur omgezet worden in loodsulfaatoxide en water. En omgekeerd. Door dit laad- en ontlaadproces slijt een accu langzaam tijdens het gebruik. In MotoPlus nr. 5/2007 keken we al uitgebreid naar het inwendige van een loodaccu, zoals die over het algemeen in voertuigen wordt gebruikt. Bij dit type accu’s is het erg belangrijk dat de spanning en het vloeistofniveau altijd goed op peil zijn, controleer dat dus ook regelmatig.Bij droogstaande loodplaten en/of een te lage spanning gedurende langere tijd treedt er namelijk sulfatering op en dit is meteen de belangrijkste oorzaak van het kapot gaan van een accu.Tijdens het normale ontlaadproces ontstaan er zachte loodsulfaatkristallen op de positieve en negatieve loodplaten van een accu. Wanneer deze sulfaatkristallen gedurende langere tijd aanwezig zijn op de loodplaten, zullen zij zich omzetten in harde sulfaatkristallen. Zachte sulfaatkristallen zullen tijden het laadproces verdwijnen, maar harde sulfaatkristallen echter niet meer. Zij nestelen zich definitief op de poreuze loodplaten en hierdoor neemt de accucapaciteit sterk af.Een hardnekkig misverstand is dat men denkt dat het goed is voor een accu om deze af en toe flink te ontladen en daarna weer flink vol te laden. De cyclus van het ontladen en het laden verkort echter juist de levensduur. Juist als de spanning onder een bepaald niveau komt, treedt er namelijk sulfatering op en kan de accucapaciteit behoorlijk afnemen. Met het ‘actieve ontladen’ (door bijvoorbeeld een lampje aan te sluiten op de accupolen) wordt dus eigenlijk juist het tegendeel bereikt van wat iedereen zou willen: de accu ‘actief’ houden. Voor je het weet trek je de accu veel te leeg, waardoor het proces van de onomkeerbare sulfatering in gang is gezet. Zelfs als je de accu bij het starten te leeg trekt ontstaat er al loodsulfaat. Zeker als direct daarna maar een heel klein stukje gereden wordt en de accu dus niet weer volledig wordt opgeladen door de dynamo. Dan zullen er harde kristallen ontstaan en neemt de accucapaciteit snel af. Als de sulfatering zich eenmaal heeft ingezet, is er eigenlijk geen weg meer terug. Ook flink aan de acculader zetten helpt dan niet of nauwelijks, dat is dan in feite net zoiets als het wassen van je handen met je handschoenen nog aan: zinloos dus. Het fabeltje van het ontladen-laden stamt van de nikkel-cadmium-batterijen zoals die bijvoorbeeld in GSM’s en accuboormachines worden gebruikt. Die hebben een zogenaamd ‘memory-effect’ en kunnen het beste pas opgeladen worden nadat ze eerst volledig leeg zijn gemaakt. Anders krijg je er namelijk niet de volle lading in. Maar in voertuigen zitten geen nikkel-cadmium-batterijen maar loodaccu’s en die werken volgens een heel ander principe en daarvoor is het diep ontladen juist funest!Gewoon de moto in ene hoekje zetten en niets doen aan een accu dus, is dat het beste? Nee, dat ook weer niet. Op zich zou dat oké zijn, ware het niet dat elke accu ook uit zichzelf spanning verliest. Ook als er geen enkele verbruiker aangesloten is daalt de accuspanning vanzelf en kan die spanning dus onder de kritische grens komen, waarna sulfatering optreedt! Die zelfontlading van een accu varieert tussen de 1% en de 60% per maand, maar door de bank genomen mag je stellen dat een gemiddelde motoraccu van 12 Ah binnen 2 maand één derde van zijn capaciteit verliest. Daarbij geldt wel dat hoe ouder de accu is, hoe groter de zelfontlading ook zal zijn.Sulfatering treedt op wanneer de accuspanning grofweg onder de 9,6 volt daalt en om dat te voorkomen, is het verstandig om de accu van een stilstaande motorfiets dus regelmatig op te laden. Want die kritieke grens kan dus al binnen een maand bereikt zijn. Doe je dan niet, dan zetten de sulfaatkristallen zich af en neemt de capaciteit onherroepelijk af. En er is nog een reden om de accu ook in de wintermaanden goed vol te houden: een lege accu kan al kapotvriezen bij -7º C; goed opgeladen accu’s kunnen het wel tot -68º C volhouden!Laden met een acculader dus, dat voorkomt dat de accuspanning te ver daalt. En daarmee komen we op het eigenlijke onderwerp van dit artikel: de laders zelf.Nu heb je acculaders in vele soorten en maten. In feite is elke acculader een soort omvormer, die van 230 volt wisselstroom uit het stopcontact een gelijkstroom van ongeveer 14 volt maakt. En door dat aan te sluiten op de accu, zal de accu weer vol raken. Laden met een nog hogere spanning (boven de 14,4 volt om precies te zijn) is onverstandig, omdat de accu hierdoor te warm kan worden en het accuzuur kan gaan koken (borrelen). Dit is slecht voor het inwendige van een accu en zal de levensduur verkorten. Ook voor de aangesloten elektronica is een te hoge spanning funest. Dit maakt de zogenaamde snelladers (die een lege accu met een enorme stroomstoot in heel korte tijd weer vol proberen te krijgen om in elk geval te kunnen starten) ongeschikt voor relatief kleine motoraccu’s.Om de verhitting en dus het koken bij het laden te voorkomen is het verstandig om het opladen geleidelijk te laten verlopen. Dus met een niet te hoge spanning (weergegeven in Volt) of een te hoge stroomsterkte (weergegeven in Ampère). Als vuistregel mag je hanteren dat de laadspanning tussen de 13,8 en 14,1 volt moet liggen (daarop zijn ook de spanningsregelaars op een motor, die de dynamospanning afregelen, afgesteld), terwijl de maximale stroomsterkte op ongeveer 25% van de accucapaciteit moet liggen: een 12 Ah-accu moet dus geladen worden met maximaal 3 Ampère.Een gewone standaard acculader laadt over het algemeen met een vaste stroomsterkte. Deze zijn echt bedoeld om een lege accu in een aantal uren weer vol te laden, waarna je hem echt uit moet zetten omdat hij anders de accu overlaadt en het accuzuur gaat koken.Beter zijn dus de automatische acculaders, zeker voor motorfietsaccu’s waarvan de capaciteit meestal maar klein is. Deze laders worden doorgaans ‘druppelladers’ genoemd, omdat ze de accu niet in één keer vol proberen te stouwen, maar de accu eerst voorzichtig vol laden en daarna met een kleine dosering druppelsgewijs vol houden, zonder dat er kans van overladen bestaat. Daarom kan een goede druppellader dus ook probleemloos dagenlang of wekenlang aangesloten blijven aan de accu. Hij zal de accu immers niet kapot laden omdat hij maar stroom in de accu blijft pompen, zoals een gewone ongeregelde acculader wel zou doen.Zo’n slimme druppellader varieert de laadspanning en de laadstroom ook steeds tijdens de verschillende stappen (zie de schema’s). Vaak begint zo’n goede lader met een herstellading: op deze manier wordt een gesulfateerde accu zo goed mogelijk hersteld, door er in snel tempo wat stroomstoten doorheen te jagen. Vervolgens begint het echte laden (de bulk-lading). De duurdere professionele apparaten kennen hiervoor ook nog een zogenaamde ‘soft-start’. De bulklading zelf wordt gedaan met een constante stroom, terwijl de spanning steeds verder oploopt, naarmate de accu voller raakt. Met deze bulklading raakt de accu voor ongeveer 80% gevuld. De laatste 20% wordt bereikt met de zogenaamde absorptielading: nadat de maximale spanning bereikt is, wordt verder geladen met een constante spanning en een afnemend ampèrage. Na deze absorptielading is de accu in feite geheel vol. De druppellader schakelt nu om naar de pulslading oftewel druppellading. Met korte intervallen wordt de accu met minimale laadstroom niet nog verder geladen, maar wel op peil gehouden, zonder dat er gevaar voor overladen bestaat en deze fase kan zonder problemen weken duren.De duurdere druppelladers kennen tussen de absorptielading en de druppellading nog een soort testcyclus, waarin de lader zichzelf in feite uitschakelt en dan kijkt hoe snel de accuspanning gaat dalen. Aan de hand daarvan bepaalt de lader zelf of de hele cyclus weer van voren af aan gestart wordt, of dat hij met een korte boostlading een diep-ontladen accu weer van nieuwe energie voorziet.Afhankelijk van de uitvoering laten acculaders je middels een ampèremeter of ledjes zien hoe hoog de laadstroom is, hoe het met de accu is gesteld of in welk laadproces de lader zich bevindt.Hoe de uitvoering ook is, een goede druppellader dient het opladen te verdelen in bulk- , absorptie- en onderhoudslading. De spanning dient ook gelimiteerd te zijn om overladen en daarmee schade te voorkomen, maar om sulfatering tegen te gaan moet de lader wel in staat zijn de accu volledig op te kunnen laden. En in de druppelfase is een lage rimpelspanning aan te bevelen om verdamping van accuzuur te voorkomen. Een hoge rimpelspanning veroorzaakt immers een hogere temperatuur in de accu, waardoor het accuzuur alsnog verdampt en de loodplaten droog kunnen komen te staan.Als een accu diep ontladen is, is het beter om deze uit de motor te halen, voordat je hem aan de lader zet. Bij sommige laders zal de herstelmodus namelijk niet opstarten als het circuit merkt dat de accu nog is aangesloten aan het elektrische circuit van de motorfiets.Om de lader aan te sluiten op de accu zijn laders over het algemeen voorzien van klemmen of krokodillenbekken. Daarbij moet de rode klem en dito kabel altijd op de pluspool komen te zitten en de zwarte klem en draad aan de minpool. Let hier dus goed op bij het aansluiten, al zijn de betere acculaders tegenwoordig beveiligd tegen verkeerdom aansluiten: dan geven ze een signaal of ze doen gewoon niets. En ook deze volgorde van aansluiten is het meest verstandig: eerst de rode klem op de pluspool plaatsen en dan pas de zwarte op de minpool. Dan ontstaat er nooit kortsluiting als je tijdens het op de accupool plaatsen toevallig eens met de klem tegen het frame stoot.Mooier en veel handiger dan de aansluiting met de klemmen is een permanente aansluiting op de motor in de vorm van een direct op de accu aangesloten 12-volts- stopcontactje. Bovendien hoef je nu nooit meer bij de accu zelf als je hem wilt opladen en dat is wel zo handig op motoren waar de accu volledig zit ingebouwd.Steeds meer motorfietsen hebben standaard al zo’n 12-volt-aansluitpunt, wat ook gebruikt kan worden voor bijvoorbeeld je GPS-navigatie of voor een lampje of luchtbedpomp. Als jouw motor zo’n stopcontactje heeft, hoef je alleen maar even te controleren of deze aansluiting niet via het contact loopt (werkt hij dus wel als het contact uit staat?), om vervolgens een aansluitplug direct aan de acculader-draden te monteren.Bij veel druppelladers krijg je tegenwoordig zo’n permanente aansluiting meegeleverd en anders kun je die zelf ook heel makkelijk maken met een universeel 12-volt-stopcontactje en een aansluitplug, zoals je die bij elke motorzaak of internetshop kunt kopen. Vergeet daarbij niet om een zekering van 7,5 ampère in de rode draad die je op de pluspool aansluit te monteren, zodat er in geval van kortsluiting niet ernstigs kan gebeuren.Of je nu een permanente aansluiting gebruikt of niet, sluit altijd eerst de acculader aan op de accu en doe daarna pas de 220-stekker in het stopcontact. En bij het ontkoppelen volgen we precies de tegenovergestelde weg: eerst de 220-stekker eruit en pas daarna de aansluitklemmen of permanente aansluiting naar de accu loshalen. Doe je dat namelijk andersom, dan kunnen er vonken ontstaan en als de accu door de hitte onverwijld toch heeft gekookt tijdens het laden, kan hij ontploffen omdat de verdampte accugassen hoogst-explosief zijn! Werken aan de accu blijft dus oppassen geblazen![[BU diagramme]][[Diagram 1]]Eenvoudige druppelladers kennen vier laadfasen: desulfatie, bulk, absorptie en druppelladen. De blauwe lijn geeft de accuspanning weer, de rode lijn de laadstroomsterkte.DesulfatieBulkAbsorptieDruppelladenAccuspanning (Volt)Laadstroom (Ampère)[Text in diagram 1]Herstel van de gesulfateerde accuBulklading onder maximale stroomsterkteAbsorptielading met afnemende stroomsterkteOnderhoudsfase met druppellading[[diagram 2]]Professionele druppelladers hebben meer laadfases om de accu optimaal in goede conditie te krijgen.DesulfatieSoftstartBulkAbsorptieAnalyseBoostAfbouwDruppelladen[text in diagram 2]Herstel van de gesulfateerde accuRustige start laadprocesBulklading onder maximale stroomsterkteAbsorptielading met afnemende stroomsterkteTestfase zonder laadstroomBoostfase om zwaar ontladen accu weer te herstellenRustige afbouw van de laadcyclusOnderhoudsfase met druppellading[[BU bilder]][1]Wat acculaders betreft onderscheiden we de volautomatische druppelladers (op de voorgrond) en de gewone ongeregelde acculaders.[3, Farbe bearbeiten]Volautomatische druppelladers als deze Optimate geven via LED’s aan met welke laadfase ze bezig zijn, of dat de accu daadwerkelijk kapot is.[4]Omdat motoraccu’s vaak weggestopt zijn achter zijkappen of buddyseat, is een permanente aansluiting met een 12-volt-stopcontacte een handige oplossing.[5]Vergeet bij een speciale aansluiting geen zekering op te nemen in de plusdraad, dichtbij de pluspool-aansluiting.[6]De meeste druppelladers worden geleverd met een extra accu-aansluitkabel, die rechtstreeks aan de lader gekoppeld kan worden.[7]De lader is aangesloten en werkt; de accu zit vol.[8]Kleine druppelladers passen direct in het 220-stopcontact en zijn niet groter dan een GSM-oplader.[9]Voor een universele 12-volt-aansluiting is altijd wel een onopvallend plekje te vinden.[10]BMW heeft al jaren zo’n externe 12-volt-aansluiting, de andere merken komen er ook steeds meer mee.[11]Een stopcontactje op je stuur kan meteen dienst doen voor je GPS-navigatie.[12]Een aansluitsetje voor een stopcontactje op de accu kun je bij elke dealer kopen. Of eenvoudig zelf maken.
