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am 10. Juli 2006
Dr. Wolfgang Weydanz, Dr. Andreas Jossen: Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen

"Modern" darf hier durchaus wörtlich genommen werden, denn dieses Buch ist erst Anfang 2006 erschienen.

Zu den Autoren:

Dr. Wolfgang Weydanz war unter anderem an der Entwicklung eines neuartigen Lithium-Polymer-Systems beteiligt und managed derzeit die Forschungsabteilung der Firma Sanyo Component Europe, wo seine Hauptaufgaben die Entwicklung von neuen Materialien für Lithium-Ionen Batterien sowie Technologiebewertung im Bereich Batterien und Brennstoffzellen sind.

Dr. Andreas Jossen ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), leitet dort die Gruppe Batteriesystemtechnik und befaßt sich unter anderem mit neuartigen Lademethoden sowie Methoden zur Batteriezustandsbestimmung.

Man kann also davon ausgehen, daß diese beiden Autoren genau wissen, wovon sie schreiben.

Zum Inhalt:

Kapitel 1 beschäftigt sich auf 29 Seiten mit den Grundlagen aufladbarer und nicht aufladbarer Batterien. Auf die den verschiedenen Technologien zugrunde liegenden Unterschiede wird hier nur flüchtig eingegangen, da diese in den drei folgenden Kapiteln detailliert beschrieben werden. Der Schwerpunkt dieses Kapitels liegt auf technologieübergreifenden Dingen wie Historie, prinzipieller Aufbau, Funktionsweise, thermisches Verhalten, Alterung, Wärmehaushalt, Kapazität oder auch Optimierung für bestimmte Anforderungen.

Die folgenden drei Kapitel bieten Informationen zu den drei heutzutage hauptsächlich eingesetzten Batteriearten, nämlich Bleibatterien (28 Seiten), alkalische Batterien (NiCd / NiMH, 35 Seiten) und Lithiumbatterien (50 Seiten). Hier werden dem Leser Geschichte, Anwendungen, Konstruktionsprinzipien, verwendete Materialien, Lade- und Entladeeigenschaften, Lagerung, häufig auftretende Probleme und vieles mehr nahegebracht.
Besonders hilfreich für Endanwender ist die Sektion am Ende jedes Kapitels, die stichwortartig die wichtigsten Punkte wiedergibt, die man zur Erzielung einer langen Lebensdauer seiner Akkus beachten sollte.

Kapitel 5 widmet sich auf den nächsten acht Seiten dem Recycling von Batterien. Es birgt eine Reihe von Fakten und Tabellen, die teilweise niederschmetternd sind. So erfährt man hier beispielsweise, daß von den im Jahr 2004 in Deutschland in den Verkehr gebrachten dreiunddreißigtausend Tonnen Batterien nicht einmal ein Drittel dem Recycling zugeführt wurde. Obwohl mittlerweile jedem bekannt sein dürfte, daß die meisten Batterien aus Umweltschutzgründen nicht mehr über den Hausmüll entsorgt werden dürfen, landeten in diesem Jahr über zwanzigtausend Tonnen davon an Orten, an denen sie nicht hätten entsorgt werden dürften. Das entspricht etwa dem Gewicht von zweiundzwanzigtausend Autos vom Typ Golf 2, die (Stoßstange an Stoßstange hintereinander geparkt) fast neunzig Autobahnkilometer füllen würden.

Kapitel 6 befaßt sich auf den nächsten 50 Seiten mit der Batteriesystemtechnik, die das Bindeglied zwischen Batterie und Anwendung darstellt. Sie umfaßt alle Aufgaben und Funktionen, die zum zuverlässigen Betrieb und zur Gewährleistung einer möglichst langen Lebensdauer von Batterien notwendig sind.
Hier finden sich z B. für die verschiedenen Batterietypen detaillierte Informationen zu Spannungs-, Lade-, Entlade- und Temperaturüberwachung. Diverse bekannte und eine Reihe von weniger bekannten Ladeverfahren werden ausführlich erklärt und deren Vor- und Nachteile erläutert. Hier wird auch immer wieder auf Laderegler-ICs verwiesen und diese kurz beschrieben.
Die letzten zehn Seiten dieses Kapitels widmen sich der Batteriezustandsbestimmung, d. h. der verschiedenen Verfahren zur Gewinnung von verläßlichen Informationen über den Lade- und Alterungszustand einer Zelle.

Kapitel 7 geht auf den nächsten 20 Seiten auf das Prüfen von Batterien ein. Nachdem die meisten Hersteller in ihren Datenblättern (so man denn überhaupt welche bekommt) oft eher wirklichkeitsfremde Werte angeben, ist eine genaue Kenntnis der Eigenschaften von Zellen, die man kommerziell einzusetzen gedenkt, unumgänglich.
Meine eigene Erfahrung mit einem Laptop eines bekannten Herstellers, dessen Akkus sich so gar nicht mit der eingesetzten Ladeschaltung vertragen mochten, haben mir die Notwendigkeit dieser Kenntnis einst laut und beeindruckend deutlich bewiesen.
Zu Beginn des Kapitels wird die niederschmetternd hohe Anzahl von nationalen und internationalen Normen erläutert, die es im Bereich Batterien gibt, wobei im wesentlichen auf Prüf- und Sicherheitsnormen eingegangen wird. Danach werden kurz Meßmethoden für Entladeeigenschaften, Selbstentladung, Verhalten nach Tiefentladung, Wirkungsgrad, Leistungsdaten, Widerstand sowie Impedanz erläutert. Besonders im Hinblick auf die Einflüsse der Impedanz gibt es häufig Mißverständnisse, deshalb ist es sehr zu begrüßen, daß deren einzelne Effekte und ihr Unterschied zum Gleichstromwiderstand ausführlich behandelt werden.
Eine Vorstellung verschiedener Meß- und Prüfgeräte beschließt dieses Kapitel.

Das vorletzte Kapitel führt den Leser auf 17 Seiten in die Auslegung und das Design von Batteriepacks ein. Nach einer generellen Betrachtung über den richtigen Zelltyp finden sich hier vor allem Informationen zu richtiger Dimensionierung und richtigem Laden von zu einem Pack zusammengeschalteten Zellen, gefolgt von kurzen Erläuterungen vorgeschriebener Sicherheitstests sowie von Verpackungs- und Transportvorschriften.

Das 17 Seiten umfassende Kapitel 9 beschließt das Buch mit Informationen über andere Arten der Spannungsversorgung. Hier werden vor allem Dünnschicht- und Brennstoffzellen sowie Kondensatoren beschrieben, gefolgt von (sehr kurzen) Ausflügen in den Bereich direkter, mechanischer oder thermischer Energiespeicherung.

Persönliche Bewertung:

Der Titel dieses Buches ist ein klein wenig irreführend. Obwohl es im Vergleich zu vielen anderen Büchern über dieses Thema einen deutlich stärkeren Praxisbezug hat, war es das Ziel der Autoren, dem Leser nicht nur zu verdeutlichen, was im praktischen Betrieb gut oder schlecht ist, sondern auch die hierfür verantwortlichen physikalischen und chemischen Gründe zu erläutern.
Die meisten Leser werden diese Strategie zu schätzen wissen. Wer jedoch einfach nur möglichst schnell wissen will, was er tun muß, um seine gerade gekauften Akkus möglichst sicher und lange zu betreiben, findet diese Informationen zwar auch, aber nicht in kompakter Form, sondern verteilt über alle Kapitel.

Für Menschen jedoch, die bereits ein gewisses Grundwissen über Akkus haben und gerne mehr wissen wollen, ist dieses Buch wie maßgeschneidert. Ich besitze nicht ein einziges Buch dieser Art, das dem Leser eine solche Fülle von Informationen über die vier heutzutage überwiegend zu findenden Batterietechnologien anbietet, ohne dabei langweilig und ermüdend zu wirken. Den Leser erwarten auf 284 Seiten immerhin (wenn ich mich nicht verzählt habe) 26 Schwarzweißfotos, 115 Formeln, 26 Tabellen, 104 Kurven und Diagramme sowie 86 sonstige Abbildungen. Das diese sich bis auf wenige Ausnahmen stets auf der Seite befinden, wo sie im Text erwähnt werden, ist erfreulich, zeitsparend und bei weitem nicht der Normalfall.

Sehr interessant sind immer wieder die Beispiele aus der Praxis. Oder hätten Sie gewußt, daß sich die Oberfläche einer Batterie der Größe Mignon, die nach Volladung mit 1A weitergeladen wird (was bei Billigladern durchaus vorkommen kann), auf über 100 Grad erwärmen muß, um die überflüssige Ladeenergie wieder loszuwerden?
Auch interessant z. B. die Tatsache, daß ein bei 40 Grad gelagerter NiMH Akku binnen vier Wochen fast drei Viertel seiner Ladung durch Selbstentladung verliert. Der gleiche Akku, im Januar geladen und danach im Kühlschrank aufbewahrt, hätte erst im Oktober den gleichen Entladestand.

Der Index ist für die meisten Fälle ausreichend, könnte aber durchaus ausführlicher sein. So sucht man z. B. den im Buch erwähnten Polyswitch (ein vielfach in Batteriepacks eingesetztes Schutzelement) vergeblich, ebenfalls fehlt der Begriff des Pastierens. Auch Indexeinträge der verschiedenen im Buch beschriebenen Laderegler-ICs könnten dem Leser einiges an Zeit sparen.

Nachdem der ehrenwerte Beruf des Lektors heutzutage ausgestorben scheint (und weil ich ein elender Pedant bin), wurde das Buch auch im Hinblick auf Schreib-, Druck- und Grammatikfehler einer kritischen Betrachtung unterzogen. Diese sind zwar vorhanden (wobei die "Gefahr von Kurzschüssen" auf Seite 77 mein absoluter Favorit ist), aber weder überdurchschnittlich häufig noch sonderlich störend. Was den Lesefluß von Sprachpuristen dennoch hin und wieder stocken läßt, ist die eher eigenwillige Art der Kommasetzung bzw. -nichtsetzung.
Glücklicherweise erscheint dieses Buch in sehr kleinen Auflagen und kann daher kurzfristig aktualisiert werden. Ebendies in der nächsten Auflage zu tun haben die Autoren zugesichert, so daß alle Kommas in Kürze dort und nur dort zu finden sein dürften, wo sie hingehören. Abgesehen davon schmälert solch ein allenfalls kosmetisches Problem den hohen Nutzwert dieses Buches nur sehr geringfügig. So geringfügig, daß es (das Buch, nicht das Problem) mittlerweile einen Platz in der vorderen Reihe meines Batteriebuch-Regals bekommen hat.
11 Kommentar| 36 Personen fanden diese Informationen hilfreich. War diese Rezension für Sie hilfreich?JaNeinMissbrauch melden
am 15. September 2008
Sehr gute Balance (nach meinem Geschmack) zwischen dem erforderlichen Mass an Theorie (um eine Batterie zu verstehen muss man die Chemie verstehen) und Anwendung. Beeindruckend umfassendes Werk. Sollte Standardlektüre für E-Entwickler sein. Von mir 5*****. Klar geschrieben, unpretentiös, anwendungsfreundlich, wirklich fachkundig.
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am 4. Mai 2012
Ich kann es jedem empfehlen der sich mit Li-Ionen-Akkus beschäftigen will und nicht gleich den englischen Schinken "Handbook of Batteries" zur Hand hat. Es ist ausführlich was die Chemie angeht und zeigt auch typische Ladeverfahren und die Problematik der Entsorgung. Für den reinen Praktiker ist es vielleicht etwas zu Chemielastig, aber die Ladeverfahren und die Berechnungstheorie sind auch für Ihn eine große Hilfe.
Leider steht nichts zu Modellen und Simulation drin.
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am 29. April 2016
Das Buch beschreibt Batterietechnologien bis 2006. Diese werden sehr gut verständlich aber mit der nötigen wissenschaftlichen Tiefe beschrieben. Dabei wird auch der praktische Einsatz berücksichtigt. Alles in allen ein gutes Buch für jeden Interessierten.
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am 12. November 2013
Ein absolut gelungenes Buch. Perfekt um sich einen Überblick zu verschaffen mit vielen schönes Grafiken die sehr zum Verständnis beitragen.
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am 4. August 2014
Der Titel "Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen" klingt für mich nach einer Bauanleitung für Hobby-Bastler. Ich habe das Buch vor längerer Zeit gekauft, als wir das erste Projekt zur Kühlung von Lithium-Ionen-Batterien hatten und ich eine schnelle, aber dennoch fundierte Einführung in die vielen Aspekte der Batterietechnik gebraucht habe. Diesen Zweck hat das Buch zu 100% erfüllt.

Es erklärt sämtliche relevanten Grundlagen, ohne jedoch zu stark auf die Details der Elektrochemie einzugehen. Die "Flughöhe", die dieses Buch hat, ist "System und Anwendung". Es wird anhand sehr vieler x-y-Diagramme (wir Ingenieure lieben x-y-Diagramme!) aufgezeigt, wie die Zusammenhänge beim Laden, Entladen etc. verschiedener Batterietypen und -konstruktionen sind.

Leider ist das Buch mittlerweile nicht mehr 100% modern, da insbesondere seit 2010 sehr viel auf diesem Fachgebiet passiert ist. Die Autoren werden diese Tatsache jedoch sicherlich hinnehmen und hoffentlich zum richtigen Zeitpunkt eine neue, überarbeitete Ausgabe veröffentlichen.

Dr.-Ing. David Wenger, Wenger Engineering GmbH, Ulm
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am 3. August 2010
Ein aktuelles, gut geschriebenes Buch, geeignet sowohl für Anfänger als auch für fortgeschrittenen Entwickler der batteriebetriebenen Systeme. Das Buch enthält wertvolle theoretische und praxisorientierten Informationen.
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