Alarmschwellen sinnvoll setzen

Ein Alarm hat genau eine Aufgabe: eine Handlung auslösen, die sonst zu spät käme. Jede Warnung, auf die niemand reagieren kann oder muss, verringert die Wirkung aller übrigen. Deshalb ist die wichtigste Entscheidung nicht, wo eine Schwelle liegt, sondern welche Schwellen es überhaupt gibt.

Welche Alarme wirklich gebraucht werden

Ein brauchbarer Satz umfasst vier bis sechs Schwellen. Mehr wird nicht gelesen.

Was hier fehlt, ist ebenso wichtig: keine Meldung für jeden Ladevorgang, keine für jedes Erreichen von 100 Prozent, keine für Zwischenstände. Diese Ereignisse sind Normalbetrieb.

Die Schwelle für den Ladezustand

Sie richtet sich nach der Technologie, nicht nach dem Gefühl. Blei sollte im Dauerbetrieb nicht unter die Hälfte entladen werden — dort gehört die Warnung hin. LiFePO4 verträgt 80 bis 90 Prozent Entladetiefe, hier ist eine Schwelle bei etwa 20 Prozent sinnvoll.

Der Sinn dieser Werte ist nicht, kurz vor dem Ende zu warnen, sondern früh genug, um in Ruhe zu handeln. Wer bei 20 Prozent gewarnt wird, hat bei einer 300-Ah-Lithiumbatterie-Bank noch rund 60 Amperestunden — genug für eine Nacht, aber nicht mehr für eine unbegrenzte Zeit. Bei 5 Prozent ist die Warnung eine Meldung, keine Entscheidungshilfe.

Spannungsschwellen als zweite Ebene

Die Spannungsalarme sind keine Konkurrenz zum Ladezustand, sondern seine Absicherung. Sie greifen genau dann, wenn die Amperestunden-Zählung falsch liegt — etwa weil ein Verbraucher am Shunt vorbeifließt oder lange nicht synchronisiert wurde.

Die untere Schwelle gehört deutlich unter die normale Betriebsspannung unter Last, sonst löst sie bei jedem Anlauf einer Pumpe aus. Bei LiFePO4 hat sie nur begrenzten Wert, weil die Spannung bis kurz vor Schluss stabil bleibt; sie warnt dort spät, aber immerhin.

Die obere Schwelle wird häufig vergessen und ist die wertvollere von beiden. Eine zu hohe Spannung bedeutet einen defekten Regler oder ein falsch eingestelltes Ladegerät — ein Zustand, der eine Batterie-Bank innerhalb von Stunden ruiniert und der sonst niemandem auffällt.

Temperatur

WarnungBei LiFePO4 ist die untere Temperaturgrenze kein Komfortthema. Wird unterhalb des vom Zellhersteller genannten Grenzwerts geladen, lagert sich Lithium metallisch ab statt sich einzulagern. Der Kapazitätsverlust ist dauerhaft und von außen nicht erkennbar. Entladen bleibt bei Kälte zulässig — Laden nicht.

Ein Temperaturalarm allein reicht dabei nicht aus, wenn niemand an Bord ist. Wo eine Anlage unbeaufsichtigt aus Solar lädt, muss die Ladefreigabe temperaturabhängig gesperrt werden — der Alarm ist dann die Anzeige dazu, nicht der Schutz.

Die obere Grenze ist ebenfalls relevant: Eine Batterie-Bank, die im Sommer in einem geschlossenen Stauraum sitzt, wird deutlich wärmer als der Raum daneben. Hohe Temperatur beschleunigt die Alterung erheblich.

Hysterese und Verzögerung

Zwei Einstellungen entscheiden darüber, ob ein Alarm ernst genommen wird.

Die Verzögerung verhindert, dass kurze Ereignisse auslösen. Ein Bugstrahlruder zieht die Spannung für Sekunden weit nach unten, ohne dass etwas nicht in Ordnung wäre. Einige Sekunden Verzögerung filtern das zuverlässig heraus.

Die Hysterese bestimmt, wann der Alarm wieder erlischt. Liegt der Rückstellwert direkt an der Auslöseschwelle, schaltet die Meldung im Sekundentakt an und aus, sobald der Wert dort pendelt. Ein Abstand von einigen Prozent beziehungsweise einigen Zehntelvolt beendet das.

Quittieren und weitergeben

Ein Alarm, der sich nicht quittieren lässt, wird stummgeschaltet — und damit dauerhaft unwirksam. Sinnvoll ist eine Quittierung, die den akustischen Teil beendet, die optische Anzeige aber bestehen lässt, solange die Ursache besteht.

Wo eine Anlage längere Zeit unbeaufsichtigt bleibt, gehören die kritischen Schwellen nach außen gemeldet. Ein Alarm, den nur ein Display im geschlossenen Fahrzeug oder Boot anzeigt, hilft im Winterlager niemandem. Das ist der eigentliche Grund, Messwerte auf ein Bussystem und von dort auf ein Mobilgerät zu geben — nicht der Komfort, sondern die Erreichbarkeit im Fehlerfall.

Typische Fehler

• Zu viele Schwellen. Wer bei jedem Ereignis warnt, erzieht zum Wegdrücken.
• Schwelle zu spät. Eine Warnung bei 5 Prozent Restkapazität lässt keine Wahl mehr.
• Obere Spannungsgrenze nicht gesetzt. Der Fall, der die Batterie-Bank am schnellsten zerstört, wird als einziger nicht überwacht.
• Keine Verzögerung. Jeder Anlaufstrom löst aus.
• Kein Rückstellabstand. Der Alarm flattert und wird abgeschaltet.
• Temperaturalarm statt Ladesperre. Bei unbeaufsichtigtem Laden im Frost schützt nur eine Sperre, keine Meldung.