Grundsätzliches was man über Batterien wissen kann, aber nicht unbedingt muss, sind funktionsrelevante Begriffe wie Innenwiderstand (auch Ausgangswiderstand), Temperaturabhängigkeit.
Sehr schöne Artikel hierzu finden sich bei wikipedia.de.
https://de.wikipedia.org/wiki/Ausgangswiderstand
https://de.wikipedia.org/wiki/Starterbatterie
Gehen wir mit dieser Grundkenntnis mal davon aus, dass eine neue Motorradstarterbatterie einen Kälteprüfstrom von 100A schafft. Das heißt dass bei -18°V ein Kurzschlussstrom gemessen werden kann, der nur vom Innenwiderstand der kalten Batterie abhängt. Der Verinfachung halber wollen wir mal von 12,5V Leerlaufspannung ausgehen. Somit ergibt sich der Innenwiderstand einer neuen Batterie bei -18°C zu 12,5V/100A = 0,125Ohm.
Eine neue Batterie wird also selbst bei größter Kälte einen Motorradanlasser (meist kleine Einzelhubräume und mehrere Zylinder) treiben können.
Man muss aber bedenken, dass bei einer Entnahme von 100A in diesem Zustand die Batteriespannung vollständig(!) am Innenwiderstand der Batterie abfällt - ergo ist die außen messbare Spannung 0V (das ist bei Kurzschlüssen nicht weiter Verwunderlich da Null Ohm * beliebig hoher Strom immer Null ergibt). Mit 0V wird die ECU nicht arbeiten und ein Startvorgang ist dann unmöglich - auch wenn der Anlasser dreht!Entnimmt man nur 50A wird an der Batterie in diesem Zustand eine Spannung von 6,25V gemessen - da 0,125Ohm*50A eben 6,25V am Innenwiderstand abfallen. Mit etwas Glück arbeitet dann die ECU und es wird gezündet.
Gehen wir also weiter und unterstellen der immernoch neuen Batterie einen Innenwiderstand, der bei frühlingshaften Tourstarttemperaturen von 5°C oder mehr um Faktor 5 günstiger liegt, also bei 0,025 Ohm.
Wenn wir nun den Starter betätigen und 100A Strom ziehen fallen am Innenwiderstand 100A*0,025Ohm also 2,5V ab. Die an der Batterie messbare Spannung beträgt noch 10V und wir wollen hoffen, dass das noch reicht um Fahrzeugelektronik und Zündspulen hinreichend zu versorgen. Müsste aber eigentlich reichen. Einigermaßen stabil ausgelegte Elektronik versagt oft erst unterhalb 5V, so dass Zündzeitpunkte noch korrekt bestimmt werden können.
Ein Problem könnte sein, dass der Starter im Einschaltvorgang einen erhöhten Strom zieht - beispielsweise für 1ms oder so 400A - so fällt die Batteriespannung für einen Augenblick auf 2,5V zusammen (Innenwiderstand 0,025 * 400A sind halt mal 10V) und infolge dessen schaltet sich die ECU aus. Während nun der Anlasser weiter Strom zieht, anfängt zu drehen und damit die Stromaufnahme mit der Zeit auf beispielhafte 100A sinkt folglich die Batteriespannung zunimmt, muss die ECU booten und findet hoffentlich bald den richtigen Zündzeitpunkt. Uff, geschafft!
Nun lassen wir die Batterie altern. Der Kälteprüfstrom wird auf 50A schwinden, der Innenwiderstand also bei 0,25 Ohm liegen und der Innenwiderstand im "normalen" Temperaturfenster ist dann auch entsprechend höher bei 0,05 Ohm. Das klingt undramatisch.
Aber der Anlasser bekommt dann maximal 250A (bei diesem Strom bricht die Batteriespannung auf 0V zusammen). Er wird also sehr viel langsamer andrehen, sofern er es überhaupt schafft. Anfgenommen er schafft es, wird sich mit zunehmender Anlasserdrehzahl die Batteriespannung erholen und bei dem fiktiven Normalstrom von 100A fallen 5V am Batterieinnenwiderstand ab - 7V bleiben für ECU und Zündanlage - sollte grade noch funktionieren.
Erwärmen wir nun die Batterie, so dass der Innenwiderstand von 0,05 Ohm auf 0,04 Ohm abfällt (z.B. indem die Batterie durch 10A Dauerstrom einige Zeit vorbelastet wird - 10A über 0,05 Ohm setzen immerhin 0,5 Watt Wärmeleistung über dem Innenwiderstand frei), ergibt sich ein maximaler Kurzschlussstrom von über 300A statt 250A. Und nach Erreichen der Anlassernenndrehzahl und und Anlassernennstrom von 100A ergibt sich eine Batteriespannung von 8,5V, was für ECU und Zündanlage schon viel freundlicher aussieht und einen wesentlich geschmeidigeren Startvorgang erlauben kann.
Stellt sich die Frage: Wie schnell bekommen wir mit 0,5W die Batterie warm?
1g Wasser benötigt etwa 4,2J um sich um 1 Grad zu erwärmen - Batteriesäure dürfte ähnlich liegen, die Metalle in der Batterie deutlich drunter (spezifische Wärmekapazität). Bei 0,5 Watt erzeugen wir in etwa 9 Sekunden 4,2 Joule Wärme und erwärmen ein Gramm Batteriesäure um ein Grad. In zwei Minuten, erwärmen wir also 120s/(9s/g) rund 13 g Batteriesäure um ein Grad... wenn man nur die Metalle betrachtet, kriegt man damit vielleicht irgendwas um 50 Gramm Blei um ein Grad aufgeheizt... alles nicht der Rede wert...
Und weil ich ehrlich bin: mein Eindruck ist, dass man eine Batterie mit praxistauglich geringem Innenwiderstand in drei Minuten nicht wirklich warm bekommt.
Weil ich aber die Erfahrung gemacht habe, dass "Vorglühen" den Startvorgang verbessert, muss ich mich jetzt in die Recherche stürzen, welche elektrochemischen Effekte in Batterien auftreten, die dazu führen, dass eine Batterie nach kurzer Vorbelastung einen geringeren Innenwiderstand zu haben scheint. Dass man aber auch aus allem eine Doktorarbeit machen muss!
Was aber jedem deutlich geworden sein sollte, ist der Umstand, dass eine Verringerung des Innenwiderstands um 0,01 Ohm durchaus praxisrelevante Vorteile mit sich bringt (8,5V stat 7V Bordspannung im beschriebenen Fall) - auch wenn das nach eher nach marketingtechnischem Hokuspokus klingt.
Boah war das jetzt OnTopic. Der Frühstückstee ist leer. Jetzt geht's auf'd Gass.
