Das Akkupack als Bauteil: Kontakte, Verpolungsschutz und die dritte Leitung

Nimm den Akku ab und betrachte seinen Anschlussblock genau, wie auf dem Foto auf dieser Seite. Die meisten modernen Akkus kennzeichnen die Kontakte. Schreib auf, was deiner aufweist. - **B+ / B−** — die beiden äußersten, schwersten Lamellen. Alles, was der Motor zieht, fließt hier durch. Sie sind aus genau diesem Grund breiter und dicker als die übrigen. - **TH** — der Abgriff des Thermistors. Schritt 4 misst ihn. - **ID** — ein Widerstand nach B−, dessen Wert dem Ladegerät verrät, welche Chemie und Kapazität der Akku hat. So kann ein einziges Ladegerät mehrere Akkus sicher versorgen. - **C1, C2, C3, C4** — Abgriffe zwischen den in Reihe geschalteten Zellen, damit ein intelligentes Ladegerät oder ein Balancer jede Zelle einzeln auslesen kann und nicht nur die Gesamtspannung. Sprosse 7 handelt ausschließlich davon, warum das wichtig ist. Messen Sie die Geometrie mit der Schieblehre, solange der Akku in der Hand liegt: Lamellenbreite, Lamellendicke, Einstecktiefe und Rippenabstand. Betrachten Sie danach die **Codierung** — die asymmetrischen Rippen und die Verriegelung. Der Akku kann physisch nicht in das falsche Werkzeug eingesetzt werden, nicht verkehrt herum eingesteckt werden und sich unter Vibration nicht lösen, und nichts davon hängt davon ab, dass der Benutzer etwas liest. Messen Sie mit dem Multimeter die Spannung an jedem Kontakt gegen B− und notieren Sie, welche eine stabile Spannung zeigen, welche nichts anzeigen und welche etwas Ungewöhnliches anzeigen. Kurzschließen Sie nichts: Ein 18-V-Akku liefert über hundert Ampere in eine Schraubendreherklinge, und die Klinge verschweißt sich.

Mit einem gewöhnlichen Messgerät im Widerstandsbereich können Sie einen 2-mΩ-Kontakt nicht ablesen, denn die eigenen Messleitungen des Geräts haben einen größeren Widerstand als das. Messen Sie ihn so, wie er tatsächlich gemessen wird: **einen bekannten Strom hindurchschicken und die Spannung darüber ablesen**. Stellen Sie das Labornetzteil auf konstanten Strom ein – 2 A sind völlig ausreichend und sicher – und leiten Sie ihn durch das Kontaktpaar zwischen Akku und Werkzeug, mit eingesetztem Akku und ausgeschaltetem Schalter des Werkzeugs. Legen Sie das Messgerät direkt an die beiden Punkte beidseits der Verbindung, so nah am Kontakt, wie Ihre Messspitzen reichen. Der Widerstand ist die gemessene Spannung geteilt durch den eingestellten Strom. Dies ist eine Vierleitermessung: Strom- und Spannungsleitungen sind getrennt, daher fällt der Leitungswiderstand heraus. Führen Sie dies zuerst an einem sauberen Akku und dann an einem vernachlässigten durch. Reinigen Sie anschließend die Kontaktlamellen des vernachlässigten Akkus mit Isopropylalkohol auf einem fusselfreien Tupfer, lassen Sie ihn trocknen und wiederholen Sie die Messung. Die Verbesserung ist meist beträchtlich, und es ist die wirksamste Reparatur, die man an einem verbrauchten Werkzeug vornehmen kann. Übernehmen Sie den Wert in Schritt 3 und sehen Sie nach, was er bei 40 A kostet. Eine Verbindung, die 25 mΩ misst, ist keine grenzwertige Verbindung; sie ist auf dem Weg zu einem geschmolzenen Klemmenblock. **Nicht** versuchen, dies bei laufendem Werkzeug durchzuführen, und B+ zu keinem Zeitpunkt mit B− überbrücken.

Stelle das Messgerät auf Widerstand zwischen **TH** und **B−** an einem Akku, der bei Raumtemperatur gelegen hat. Du solltest einen Wert in der Größenordnung von 10 kΩ ablesen. Das ist der Thermistor des Akkus, und er ist gegen eine Zelle im Inneren gedrückt. Beweise nun, dass es ein Thermistor und kein einfacher Widerstand ist. Erwärme den Akku vorsichtig – ein paar Minuten normale Arbeit oder ein Heißluftgerät auf der niedrigsten Stufe, gut entfernt gehalten und hin- und herbewegt, niemals an einer Stelle stillgehalten – und beobachte, wie der Widerstand **fällt**. Kühle ihn ab und beobachte, wie er steigt. Notiere drei Paare aus Temperatur und Widerstand, wobei du die Temperatur mit dem Infrarot-Thermometer auf dem Gehäuse neben dem Klemmenblock misst. Dann wiederhole dasselbe mit einem losen 10-kΩ-NTC aus dem Thermistor-Kit, den du in Eiswasser und in warmes Wasser legen und sauber messen kannst. Zwei Fixpunkte und die Beta-Gleichung aus Schritt 3 ergeben eine Kalibrierung, die gut genug ist, um den dritten Wert vorherzusagen. Warum dieser Pin existiert: Beim Laden einer kalten Lithium-Zelle scheidet sich metallisches Lithium an der Anode ab, statt interkaliert zu werden. Das ist dauerhafter Schaden und irgendwann der Ausfall von Stufe 9. Das Laden einer heißen Zelle beschleunigt jede Nebenreaktion, die sie hat. Das Ladegerät muss es wissen; es kann es nicht aus der Spannung erraten, und ein billiges Bauteil im Akku liefert die Antwort. **Niemals** ein Heißluftgerät auf einem Lithium-Akku auf einer anderen Stufe als der niedrigsten verwenden, und bei 50 °C aufhören. Du demonstrierst eine Steigung, nicht die Prüfung einer Grenze.

Sie werden keinen Akku öffnen – ein abrutschender Schraubendreher über einer Zellen-Lasche ist ein Kurzschluss von hundert Ampere oder mehr, und bei einem Lithium-Akku bedeutet das Feuer. Sie können aber dasselbe aus losen Zellen aufbauen und genau sehen, wie es zusammengesetzt ist. Setzen Sie vier 18650-Zellen in einen Halter für vier Zellen. Das ist ein *4S*-String: vier in Reihe, 14,4 V Nennspannung. Verdrahten Sie es so, wie ein Pack verdrahtet würde: 1. **B+** vom Pluspol der oberen Zelle, **B−** vom Minuspol der unteren Zelle, beide in dickem Draht – mindestens 14 AWG für einen Strom in Werkzeuggröße. 2. Ein **Abgriff von jeder Zellenverbindung**, in dünnem Draht, herausgeführt zu einem Stecker. Dies sind die Pins C1–C4 aus Schritt 1. 3. Ein **10 kΩ NTC**, angeklebt an die Mitte der mittleren Zelle, sein anderer Anschluss an B−. Das ist TH. Messen Sie B+ gegen B−, dann jeden Abgriff gegen B−, und prüfen Sie die Rechnung: Die Abgriffe sollten jeweils um ungefähr eine Zellenspannung ansteigen. Jeder Abgriff, der aus der Reihe fällt, hat Ihnen etwas Reales mitgeteilt, und Schritt 7 handelt genau davon. In einem Serienpack bestehen die Reihenverbindungen in der Produktion überhaupt nicht aus Draht: Sie sind **Nickelstreifen, die punktgeschweißt** an die Zellenenden angebracht werden. Geschweißt statt gelötet wird, weil die Hitze beim Löten einer Zellenlasche die Zelle direkt unter der Verbindung beschädigt, und weil ein geschweißter Streifen einen deutlich niedrigeren und viel besser reproduzierbaren Widerstand hat als ein Lötklecks. Wenn Sie das Punktschweißgerät haben, üben Sie nur an Streifen und Schrott-Zellenenden; Zelle-zu-Zelle-Schweißen ist eine eigene Fertigkeit und ein eigenes Risiko, und die Widerstandsmessung aus Schritt 2 ist der Weg, um eine gute Schweißstelle von einer nur hübschen zu unterscheiden.

**Zuschreibung, ehrlich dargelegt.** Das aufsteckbare Akkupack taucht im Markt für professionelle Werkzeuge um **1978** auf, wobei Makitas 3,6-V-Akkuschrauber meist als das erste breit verkaufte Beispiel genannt wird; Black & Decker bewegte sich in derselben Zeit auf demselben Feld. Eine einzelne Patentnummer wird hier nicht behauptet: Die Quellen widersprechen sich, und das Merkmal ist eher eine Konvergenz als eine einzelne Anmeldung. Dokumentiert und wichtig ist die Anordnung – ein verriegelter, gecodeter Mehrpolstecker, der den Energiespeicher vom Werkzeug trennt. **Warum sie die Branche veränderte und nicht nur das Werkzeug.** Sobald das Akkupack ein Bauteil ist, wird die *Plattform* zum eigentlichen Produkt. Ein Hersteller legt sich auf eine Spannung und einen Stecker fest, und jedes spätere Werkzeug dieser Familie kostet dann nur noch den Preis eines nackten Werkzeugs. Deshalb vermehrten sich die Kontakte: ID, damit das Ladegerät weiß, was es vor sich hat, TH, damit es weiß, ob es schneller laden darf, und die Zellabgriffe, damit das Pack gepflegt werden kann und nicht nur gefüllt wird. **Ehrliche Grenzen.** Der Stecker ist der schwächste Teil eines Akkuwerkzeugs und war es immer. Er nutzt sich ab, korrodiert, lockert sich, und er ist der übliche Grund, warum ein Akku 'kaputtgeht', obwohl die Zellen in Ordnung sind. Er ist außerdem absichtlich proprietär – dieselbe Codierung, die verhindert, dass ein falscher Akku eingesteckt wird, verhindert auch, dass ein kompatibler eingesteckt wird, was eine kommerzielle Entscheidung im Gewand der Sicherheit ist. Und die Kontakte, die einen Akku intelligent machen, machen ihn zugleich nur mit dem Ladegerät des Herstellers reparierbar – genau dieser Teil dieser Stufe verdient eine Debatte statt Bewunderung.