Copyright 2015: Jürgen D. Henning Nicht kommerzielle Nutzung ist

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Nicht kommerzielle Nutzung ist gestattet!
Funktions- und Kapazitätstest von Bleibatterien mit Bordmitteln
Natürlich haben Firmen, die Batterien verkaufen und warten wunderschönes Equipment, um eine
Batterie prüfen und bewerten zu können. Aber wer wird seine Bleibatterie von der Solaranlage
abklemmen und mit dem Auto zur Fachfirma bringen wollen, wenn es auch anders geht? Es geht
darum mit einfachen Mitteln festzustellen, ob die Batterie noch etwas taugt und ungefähr wie viel.
Das 'ungefähr' steht hier, weil es viele Einflussfaktoren gibt, die das Ergebnis verfälschen können.
Das fängt bei der Genauigkeit der Messgeräte an und hört bei der Temperatur auf. Wenn man etwa
die Last über einen Wechselrichter anschließt, dann geht auch dessen Wirkungsgrad mit in die
Rechnung ein. Es gibt also viele mögliche Stellschrauben, um das Ergebnis qualitativ zu verbessern
und jeder muss für sich entscheiden, wie viel Aufwand er dafür treiben will.
Es geht also um folgende Situationen:
- ein Batteriemörder möchte wissen, ob er schon erfolgreich war (Ironie!)
- man möchte auf die Schnelle prüfen, ob der Batteriemonitor korrekt arbeitet
- man hat keinen Batteriemonitor, möchte aber trotzdem den State of Health wissen
- man kann günstig eine gebrauchte Batterie kaufen, möchte sich aber nicht auf die Worte
des Verkäufers verlassen; also muss ein Schnell-Check her.
Es geht letztlich um die Eingruppierung einer Batterie in die Kategorien 'sehr gut' (Kappa > 80%),
'gut' (Kappa > 60%), 'kann man noch verwenden, bis der Bleipreis gestiegen ist' (Kappa > 30%) und
'schlicht Schrott' (Kappa < 30%).
Notwendige Messgeräte
Wenn man eine verschlossene Batterie hat (wartungsfrei), dann braucht man nur ein einfaches
Multimeter (10 bis 20 Euro). Wenn man eine geschlossene Batterie hat, dann braucht man
zusätzlich einen sogenannten Säureheber (der korrekte Name ist Aräometer), den man für 5 bis 15
Euro im Kfz-Zubehörhandel bekommt; wenn man die Werte genauer wissen möchte, dann kann
man sich auch ein Aräometer aus dem Aquariumsbereich für +/- 35 Euro kaufen.
Die absolute Genauigkeit eines einfachen Multimeters wird bei 2% liegen und die Genauigkeit
eines einfachen Säurehebers wird eher schlechter sein. Was uns aber deutlich hilft ist der Umstand,
dass die relative Genauigkeit wesentlich höher ist.
Wenn man etwa eine Zelle hat, die real eine Spannung von 2,200 Volt hat, dann könnte das
Messgerät beispielsweise 2,204 anzeigen. Wenn die nächste Zelle real 2,211 Volt hat, dann wird das
Messgerät sehr wahrscheinlich 2,215 Volt anzeigen. Absolut betrachtet beträgt der Messfehler 2%,
aber wenn es einem um die Unterschiede zwischen zwei Zellen geht oder um den Unterschied von
'vorher' und 'nachher', dann ist die Messgenauigkeit wesentlich höher. Ähnliche Betrachtungen
gelten für den Säureheber.
Bei einem Batterietest muss man möglichst genau wissen, wie stark die Batterie belastet wird.
Wenn an der Batterie ein Wechselrichter mit Display hängt, dann kann man es dort ablesen (oder
sogar später aus dem Log auslesen). Ansonsten muss man sowohl den Strom als auch die Spannung
messen, man braucht also ein zweites Multimeter. Das Problem dabei ist, dass einfache Multimeter
maximal einen Strom von 10 Ampere vertragen, weshalb man meistens noch einen Shunt benötigt.
Ein Shunt ist ein niederohmiger hochstromfähiger Widerstand, der mit dem Verbraucher in Reihe
geschaltet wird. Ein Strom, der durch einen Widerstand fließt, erzeugt über den Widerstand eine
Spannung (das berühmte U = R * I von Herrn Ohm). Man kann Shunts für verschiedene maximale
Ströme kaufen und die Spannung über den Shunt liegt beim Maximalstrom zwischen 50 mV und
200 mV. Für die Nutzung mit einem Multimeter sollte man einen Shunt wählen, der dann 100 mV
oder 200 mV liefert.
Ein wenig Batterielehre
Ein Problem bei Batterien ist, dass sich bei ihnen (auch bei einer Belastung mit einem konstanten
Widerstand) sowohl die Klemmenspannung als auch der Strom mit der Zeit verändern; ohne sowohl
Strom und Spannung zu messen kann man also nicht wissen, wie viel Energie der Batterie
entnommen oder eingespeichert wird. Wenn eine neue Batterie ausgeliefert wird, dann hat sie eine
Nennkapazität, die in Ah (Amperestunden) angegeben wird. Normalerweise würde man die
Kapazität allerdings in kWh (Kilowatt-Stunden) angeben; hierzu muss man aber Spannung und
Strom miteinander multiplizieren und das Ergebnis noch mit der verstrichenen Zeit; das war den
Leuten früher zu kompliziert, weshalb auch heute noch sehr viel mit Ah gearbeitet wird.
Die chemischen Hauptreaktionen in einer Bleibatterie finden an/auf/in den Elektroden statt. Die
eine Elektrode besteht aus Bleischwamm und die andere aus Bleidioxidschwamm. Beide Elektroden
haben (meistens) ein Grundgerüst aus massivem Blei, um einen besseren Stromtransport zu
ermöglichen. Beide Elektroden werden von verdünnter Schwefelsäure umspült (bei Gel-Batterien
entfällt das umspülen völlig, denn die Schwefelsäure wird mit Hilfe von Silikat zu einer
puddingartigen Masse gemacht; bei AGM-Batterien wird die Säure mittels Glasfasermatten fixiert,
was das Strömen stark behindert, aber nicht völlig unterbindet).
Wird die Batterie entladen, dann bilden sich an beiden Elektroden Bleisulfat-Kristalle und der
Schwefelsäure wird der Schwefel entzogen, wodurch die Säure weiter verdünnt wird. Wird die
Batterie wieder geladen, dann wird das Bleisulfat wieder abgebaut und wieder zu
Elektrodenmaterial und zu Säure, die weniger stark verdünnt ist.
Für jedes Elektron, das durch das Kabel fließen soll, braucht es zunächst eine chemische
Einzelreaktion an der einen Elektrode, die das Elektron sowie ein Wasserstoffion freisetzt. Wenn
das Elektron und das Ion bei der anderen Elektrode ankommen, findet eine zweite chemische
Reaktion statt, in die Ion und Elektron eingehen. Für jedes Elektron, das durch das Kabel fließt,
werden also entweder zwei Bleisulfat-Moleküle gebildet (entladen) oder aufgelöst (laden).
Schwefelsäure ist deutlich schwerer als Wasser (1,84 Kilogramm pro Liter) und kann in jedem
beliebigen Verhältnis mit ihm gemischt werden. Da die Säure beim Entladen verbraucht wird, wird
das Elektrolyt leichter. Da pro geflossenem Elektron zwei Schwefel-Moleküle der Säure entzogen
werden, haben wir also einen absolut linearen Zusammenhang zwischen der Säuredichte und der
geflossenen Strommenge und somit (bei konstanter Spannung) der Energiemenge.
In der Praxis wurde eine Faustformel für PzS-Batterien (Staplerbatterien) entwickelt, die einen
linearen Zusammenhang zwischen Säuredichte und der Batteriespannung aufzeigt (der 'Versatz' von
0,84 kann von Hersteller zu Hersteller und zwischen verschiedenen Batterietypen variieren):
Ruhespannung = Säuredichte + 0,84
Beim Laden wird die Säure in der schwammartigen aktiven Oberfläche der Elektrode verbraucht.
Damit weitere chemische Reaktionen stattfinden können, muss also Säure von außerhalb der
Elektrode in den 'Schwamm' kommen und das geht nur per Diffusion (Wanderung durch
Wärmebewegung). Beim Laden hat man den umgekehrten Effekt (zu viel Säure innerhalb der
Elektrode). Diesen Effekt kann man von Außen mit einem Voltmeter nachweisen, indem man direkt
nach einer (Ent-)Ladung die unbelastete Spannung der Batterie misst; diese nähert sich dann
asymptotisch der Ruhespannung. Je nachdem, wie genau man die messen möchte, sollte man der
Batterie mindestens 15 Minuten Ruhe gönnen, aber auch eine Stunde könnte zu wenig sein.
Die Vorbereitung für den Kapazitätstest
Es gibt diverse Einflüsse auf die Kapazität einer Batterie. Ein direkter Einfluss ist etwa die
Temperatur (einer kalten Batterie kann man weniger Energie entnehmen, als einer warmen). Man
sollte den Kapazitäts- und Funktions-Test möglichst bei Raumtemperatur machen (wenn man eine
PzS wirklich genau messen möchte, dann muss man sie auf 30°C temperieren, denn das ist eine der
Standardprüfbedingungen der DIN EN60254). Dann gibt es den ganz normalen Verschleiß (die
aktiven Oberflächen der Elektroden werden im Laufe der Lebensarbeitszeit immer kleiner);
zusätzlich gibt es Kapazitätsminderungen durch Zerstörungen (teils unvermeidlich meist jedoch
aufgrund von Tiefentladungen) oder durch Sulfatierung; echte Fehler gibt es natürlich auch noch.
Für einen aussagekräftigen Test über die gesamte Batterie müssen zunächst alle Zellen möglichst
auf den gleichen Zustand gebracht werden (also gleiche Leerlaufspannung und gleiche Säuredichte;
bei den wartungsfreien Batterien muss man sich auf gleiche Spannung beschränken). Also misst
man zunächst die Spannungen von allen Zellen und (so man kann) die Säuredichten. Wenn die
Spannungen der einzelnen Zellen mehr als 1-2% voneinander abweichen, sollte man die Zellen
zunächst aneinander angleichen.
Dies kann man entweder mit einer Ausgleichsladung machen (die Batterie wird mit einer Spannung
geladen, die so hoch ist, dass in den Zellen mit einer etwas höhere Spannung vermehrt Elektrolyse
statt findet; wenn alle Zellen gleich stark gasen, dann ist die Ausgleichsladung abgeschlossen).
Ersatzweise kann man einzelne Zellen gezielt entladen oder zusätzlich laden, was parallel zum
laufenden Betrieb geschehen kann; diese Methode benötigt mehr Zeit, stresst die Batterie aber
überhaupt nicht.
Wie lange man gezielt Nachladen oder Entladen muss, bestimmt sich aus der Nennkapazität der
Zelle. Wie man in der gleich folgenden Tabelle sehen kann, beträgt der Spannungshub zwischen
voller und leerer Bleibatterie 0,2 Volt. Nehmen wir an, wir hätten eine 100 Ah Batterie und eine der
Zellen hat eine Spannung, die um 0,02 Volt zu hoch ist; die in ihr gespeicherte Energiemenge ist
also 10% höher als man eigentlich haben möchte. Die Spannung der Zelle beträgt überschlägig 2
Volt; wenn wir die Zelle mit einem Strom von einem Ampere entladen wollen (dann kann man das
leichter rechnen) dann ergibt sich aus U = R * I, dass wir einen Widerstand mit 2 Ohm benötigen.
Aus P = U * I bestimmen wir, dass in dem Widerstand dann 2 Watt umgesetzt werden, wir brauchen
also einen entsprechenden Leistungswiderstand. Da wir 10 Ah aus der Zelle entfernen wollen ergibt
sich direkt, dass wir den Widerstand 10 Stunden an der Zelle lassen müssen.
Wenn eine Zelle gezielt nachgeladen werden soll, dann kann man ein kleines Labornetzteil
benutzen. Wir nehmen an, dass wir eine Zelle haben, in der 10 Ah fehlen. Wir stellen die Spannung
des Netzteils auf 2,4 Volt (gerade unterhalb der Gasungsspannung) und stellen die Strombegrenzung
auf 1 Ampere ein. Falls in dieser Zeit keine Ausgleichsladung gemacht wird, werden die 2,4 Volt nie
erreicht; folglich fließt die ganze Zeit ein Strom von 1 Ampere in die Zelle und nach 10 Stunden
wäre der Ausgleich vollzogen.
Das gezielte Laden und Entladen kann parallel zum normalen Betrieb durchgeführt werden. Beim
Entladen wird die Zelle um ein Ampere weniger belastet als alle anderen Zellen; wird die Batterie
geladen, dann wird die Zelle mit einem Ampere mehr geladen, als die anderen Zellen. Das ist
nichts, was den normalen Betrieb beeinflusst oder gar die einzelne Zelle aufheizen könnte.
Wenn alle Zellen nach Außen hin gleich zu sein scheinen, dann muss die Batterie als letzte
Vorbereitungsmaßnahme für den Test voll geladen werden.
Im wissenschaftlichen Sinne ist eine Bleibatterie voll, wenn man auf den Elektroden kein Bleisulfat
mehr findet. Im praktischen Betrieb kann man diesen Status nie erreichen, denn jede Batterie hat
eine Selbstentladung, bei der per Elektrolyse das Wasser aufgespalten wird und die hierzu
notwendige Energie wird dabei der Batterie entnommen, was zur Erzeugung von Bleisulfat führt.
Die Selbstentladung liegt allerdings nur in der Größenordnung < 3% der Nennkapazität pro Monat.
Die so gebildete Sulfatmenge kann man also vernachlässigen.
Wenn man eine Batterie lädt, dann hat man zunächst die Bulk-Phase (man schiebt so viel Strom in
die Batterie, wie man kann bzw. darf), dem folgt die Absorptionsphase (die Spannung erhöht sich
langsam bis knapp unter die Gasungsspannung) und zum Schluss hat man die beliebig lange
Erhaltungsladung. Die Absorptionsphase wird beendet, wenn der Strom auf 1% der Nennkapazität
abgesunken ist (100 Ah Batterie => 1 Ampere Ladestrom). Anschließend ist die Batterie im
technischen Sinne voll.
Die nachfolgende Tabelle soll nur einen Anhaltspunkt liefern. Maßgeblich sind immer die
technischen Daten, die der Hersteller ins Datenblatt geschrieben hat. Mit 'Spannung' ist die
Leerlaufspannung gemeint.
SOC in %
Spannung in Volt
Säuredichte in kg/l
100
2,13
1,29
90
2,11
1,27
80
2,09
1,25
70
2,07
1,23
60
2,05
1,21
50
2,03
1,19
40
2,01
1,17
30
1,99
1,15
20
1,97
1,13
10
1,95
1,11
0
1,93
1,09
Bevor nicht alle Zellen eine Ruhespannung von 2,13 Volt (minus ein wenig) erreicht haben, macht
ein Kapazitätstest nicht sehr viel Sinn (es gibt eine Quick-And-Dirty-Methode, bei der man darauf
verzichten kann; wird gleich beschrieben). Wenn man eine geschlossene Batterie hat, dann sollte die
Säuredichte mindestens 1,28 kg/l betragen; liegt der Wert deutlich tiefer, dann hat man eine stärkere
Sulfatierung der Batterie (die Sulfatkristalle haben die Eigenschaft, dass die größeren Kristalle auf
Kosten der kleineren wachsen; wenn Kristalle so groß geworden sind, dass sie bei einer normalen
Ladung nicht mehr aufgelöst werden können, spricht man von Sulfatierung).
Jegliche Sulfatierung der Elektroden kann durch eine hinreichend lange Ladephase wieder aufgelöst
werden; es stellt sich hierbei nur die Frage, ob man so viel Zeit hat. Die Ladespannung sollte so
eingestellt sein (bei allen Bleitypen), dass gerade eben keine stärkere Gasung auftritt (deutlich
wahrnehmbares Blubbern bei Flüssigsäure ist akzeptabel, leichtes Zischen bei den wartungsfreien
Batterien wäre gerade eben zu viel). Diese Art zu laden wird in Technikerkreisen als
Schnarchladung bezeichnet, denn zwischen Beginn und Ende der Maßnahme können etliche Nächte
liegen, die man schnarchend verbringt (meine Interpretation). Bei den Flüssigsäure-Batterien kann
man den Erfolg per Säureheber überprüfen; bei den wartungsfreien Batterien geht das nicht. Bei
ihnen ist der Zyklus: Aufladen, Kapazitätstest machen, enttäuscht das Ergebnis betrachten, eine
noch längere Schnarchladung in der Hoffnung machen, dass der Kapazitätsverlust durch
Sulfatierung bedingt ist, und den nächsten Kapazitätstest machen. Wartungsfreiheit hat also auch
deutliche Nachteile, wenn die Batterie nicht absolut korrekt behandelt wurde.
Im letzten Schritt der Vorbereitung muss man sich elektrische Verbraucher suchen, die in Summe
möglichst genau eine Entladung der Batterie innerhalb von 10 Stunden bewirken würden (bei
Batterien, die tatsächlich in einen Stapler eingebaut werden sollen, würde man eine Entladung auf 5
Stunden ansetzen; da es hier um Photovoltaikanlagen geht, begnügen wir uns mit 10 Stunden).
Wenn man einen Inselwechselrichter hat, dann eignen sich regelbare Staubsauger und alte
Glühlampen sehr gut als Last; da der WR die Wechselstromseite (und somit den Verbrauch) regelt,
stört es die Verbraucher nicht, wenn die Batteriespannung sinkt. Man hat also einen extrem
gleichmäßigen Energieverbrauch. Hat man diese Möglichkeit nicht, dann kann man sich mit alten
Autoscheinwerfern (12 Volt Batterie) oder LKW-Scheinwerfern (24 Volt Batterie) eine passende
Last zusammen stellen. Bei dieser Last kann der Verbrauch natürlich nicht nachgeregelt werden und
das Ergebnis ist somit etwas ungenauer (kann man aber herausrechnen).
Peukert und der Spannungssack
Im nächsten Kapitel wird beschrieben, wie man mit einem rund einstündigen Test die Kapazität
einer Batterie zumindest abschätzen kann. Hierbei können zwei Effekte für Überraschungen sorgen.
Der Herr Peukert untersuchte den Effekt, dass Batterien eine kleinere Kapazität haben, wenn sie mit
einem relativ hohen Strom belastet werden. Die Elektroden bestehen ja beide aus einem
schwammartigen Material, in dem es viele winzige 'Kavernen' gibt. Wenn jetzt Elektrodenmaterial
zu Sulfat gewandelt wird, dann müssen frische Säuremoleküle per Diffusion von Außen her
nachgeliefert werden. Wird mit einem relativ hohen Strom entladen, dann reicht die Zeit nicht,
damit die Säuremoleküle tief in das Kavernensystem eindringen können. Also werden sie schon
zuvor umgewandelt. Das Ergebnis ist, dass die Eingänge verstopfen und somit sehr viel weniger
aktive Fläche zur Verfügung steht und eine kleinere Fläche bedeutet eine kleinere Kapazität.
Da sich der Peukert-Effekt auch bei relativ kleinen Strömen bemerkbar macht, kann man ihn nicht
vermeiden. Also sollte man bei einem Batterietest mit einem Strom arbeiten, der den realen
Bedingungen in der Anlage nahe kommt; folglich sollte der Strom maximal so stark sein, dass er die
Batterie in 10 Stunden entladen würde.
Bei Batterien, die immer mit ziemlich hohen Strömen geladen werden, kann es zu einer
Passivierung der Elektrodenoberflächen kommen. Durch diese Passivierung erhöht sich der
Innenwiderstand der Batterie. Wird die Batterie dann belastet, sackt die Spannung zunächst sehr
viel stärker ab, als man erwarten würde. Nach einiger Zeit ist die Passivierung weitgehend beseitigt
und trotz gleichbleibender Last erhöht sich die Klemmenspannung der Batterie wieder.
Anschließend sollte sie linear mit der Zeit abnehmen. Wenn man also einen der Schnelltests macht
und eine erste Abschätzung ergibt, dass die Batterie deutlich unter den erwarteten Werten liegt, dann
sollte man (so man die Zeit hat) auf den normalen Test umschwenken.
Reiner Kapazitäts-Schnelltest
Diesen Test kann man in relativ kurzer Zeit machen (knapp über eine Stunde), allerdings gibt er
einem nicht unbedingt Auskunft über alle Batteriefehler.
Die Beschreibung geht davon aus, dass man eine genau passende Last an die Batterie anlegen kann.
Dann zeichnet man ein Achsenkreuz mit einer positiven x-Achse (die sollte genau 10 cm lang sein)
und einer positiven y-Achse (gleiche Länge). Die x-Achse teilt man in Zentimeter auf und
beschriftet sie mit 1, 2, ... bis 10; diese Zahlen stehen für die Stunden, die eine vollständige
Entladung benötigen würde. Die y-Achse wird, entsprechend der Tabelle oben, mit den Prozenten
der State of Charge beschriftet. Zieht man eine Linie von der 100 auf der y-Achse zur 10 auf der xAchse, dann hat man die ideale Entladekurve einer Batterie mit 100% Nennkapazität.
Jetzt interessiert uns, wie die ideale Entladekurve der zu testenden Batterie aussieht. Da die Batterie
geladen ist, sollten alle Zellspannungen bei 2,13 Volt liegen. Jetzt schalten wir die zuvor bestimmte
Last auf die Batterie und warten eine Stunde; danach trennen wir die Last wieder ab und warten 15
Minuten (oder bis sich die Batterie-Spannung nicht mehr ändert). Dann teilen wir die Spannung
durch die Anzahl der Zellen (das ist dann die durchschnittliche Zellenspannung); mit dieser gehen
wir in die obige Tabelle und lesen den zugehörigen SoC-Wert ab (eventuell linear interpolieren).
Dann setzt man bei der Koordinate, die sich aus der Entladezeit und dem gerade abgelesenen SoC
ergeben eine Markierung. Anschließend zieht man von der 100%-Marke auf der y-Achse eine
Gerade durch diese Markierung und verlängert sie so, dass sie die x-Achse schneidet. Wenn man
diesen Stundenwert mit 10 multipliziert, dann hat man die Restkapazität der Batterie in Prozent.
Man kann diesen Test auch ein wenig erweitern, indem man nicht nur vor der Belastung die ganzen
Zellenspannungen und Säuredichten misst, sondern auch einmal danach. Dann berechnet man für
alle Zellen die Differenz sowohl bei der Spannung als auch bei der Säuredichte. Diese Differenzen
sollten für alle Zellen identisch sein. Wenn sie es nicht sind, ist jetzt die Zeit darüber nachzudenken,
was der Grund sein könnte.
Quick-And-Dirty-Kappatest
Diesen Test kann man machen, wenn man eine fremde Batterie begutachtet und keine Zeit hat. Wie
beim Schnelltest misst man von allen Zellen die Spannung und die Säuredichte. Ein Vergleich mit
der obigen Tabelle zeigt einem, ob Spannung und Säuredichte zumindest ungefähr zusammen
passen. Man kennt die Nennkapazität und sowohl die Spannung als auch die Säuredichte sagen
einem, wie der aktuelle Ladezustand sein sollte. Wir bekommen also zusätzlich zwei vermutete
aktuelle Kapazitäten geliefert, die aber nicht unbedingt stimmen müssen.
Dann belastet man die Batterie eine Stunde lang mit bekannter Last und misst nach einer Wartezeit
von 15 Minuten wieder die Zellspannungen und die Säuredichten. Aufgrund der Last und der Zeit
kann man berechnen, wie viel Energie aus jeder Zelle entnommen worden sein muss.
Jetzt kommen wir zu der versteckten Kernaussage, die in der obigen Tabelle versteckt ist. Bei der
Zellspannung liegen zwischen voll und leer 0,2 Volt und bei der Säuredichte liegen zwischen voll
und leer 0,2 kg/l. Diese beiden '0,2' entsprechen jeweils 100%. Wir haben also für die Berechnung
der tatsächlichen Kapazität zweimal die gleiche Formel als Dreisatz:
0,2
Delta
--------- = -----------100
x
oder
100 * Delta
x = ------------------0,2
Das 'x' ist jetzt die Angabe in Prozent, wie weit der SoC (State of Charge) bei einer gesunden
Batterie abgesunken sein würde. Nehmen wir mal an, der Wert von x wäre 20 und unsere
Berechnung aus Nennkapazität und 'Belastung mal Zeit' hätte ergebe, dass bei einer gesunden
Batterie nur 10% entnommen worden wären.
Also bleibt eine letzte Formel:
entnommene Prozent berechnet
SoH = ------------------------------------------ * 100
entnommene Prozent gemessen
In dem Beispiel wäre das (10 / 20) * 100 = 50% SoH bzw. Restkappa.
Diese Information hätte man für jede einzelne Zelle zweimal, nämlich einmal elektrisch und einmal
chemisch. Wenn da gravierende Unterschiede sind, sollte man eingehend darüber nachdenken.
Wenn man eine wartungsfreie Batterie hat, dann hat man jeweils nur einen Wert und muss bei
Abweichungen raten, was er einem verraten könnte.
Funktionstest
Ein Batterie-Funktionstest ist eigentlich nichts anderes als ein Kapazitätstest, nur dass man die
Batterie wirklich quält. Viele entladen ihre Batterien im laufenden Betrieb nur bis auf 50% DoD;
PzS-Batterien kann man problemlos bis auf 70% oder auch 80% DoD entladen, ohne dass sie einer
deutlich schnelleren Alterung unterliegen. Bei Entladungen über 80% DoD hinaus setzt eine
verstärkerte mikromechanische Belastung der Batterie ein (das Sulfat beansprucht mehr Volumen
als das Aktivmaterial, wodurch dort verstärkte Rissbildung einsetzt; dies kann dazu führen, dass
Teile des Aktivmaterials elektrisch nicht mehr erreichbar sind, also zu Inaktivmaterial wird; ob es in
den Batteriesumpf absackt ist unerheblich für diesen Effekt). Um das zu verhindern, darf die
Zellspannung nie unter 1,93 Volt absinken.
Der Vorteil des verlängerten Verfahrens ist, dass die Messgenauigkeit höher ist, denn man hat einen
höheren Hub. Unabhängig davon, welche Variante der beiden obigen Tests man zeitlich verlängert,
muss man regelmäßig die Zellspannungen messen. Wenn auch nur eine Zelle unter 1,93 Volt
absackt, dann sollte man den Test sofort abbrechen, denn sonst schickt man die Zelle auf jeden Fall
über den Jordan (vielleicht wäre sie noch zu retten). Normalerweise sollte der Test beendet werden,
wenn man bei 1,97 Volt (20% SoC) angekommen ist.
Wie schon zuvor gesagt deutet alles, was bei konstanter Last nicht linear verläuft auf irgendwelche
Probleme hin und bei geschlossenen Batterien hat man bessere Chancen, diese Probleme zu
identifizieren. Aber das ist ein anderes Thema!