Batterieschnelltestmethoden und wie sie funktionieren.

Wir betrachten nun die verschiedenen Methoden, um Batterien zu testen und bewerten ihre Stärken und Grenzen. Es ist wichtig zu wissen, dass die Messresultate des Innenwiderstandes bei jeder Methode anders ausfallen, auch wenn dieselbe Batterie gemessen wird. Keine der Messungen ist richtig oder falsch. Zum Beispiel, eine Zelle ergibt höhere Widerstandwerte mit einer DC-Last-Methode als mit einem 1000Hz-AC-Signal. Das heisst nur, dass die Batterieleistung besser ist bei einer Wechselstromlast als bei einer Gleichstromlast. Die Hersteller akzeptieren alle Abweichungen, mit der Einschränkung, dass alle Messungen mit demselben Typ von Messgerät durchgeführt worden sind.

Methode mit Gleichstrom- (DC) Last: Die rein ohmsche Messung ist die älteste und die zuverlässigste Methode. Das Gerät legt während weniger Sekunden eine Last an. Der Laststrombereich ist von 25 bis 70A, je nach Batteriegrösse. Der Spannungsabfall geteilt durch den Strom ergibt den Widerstandswert. Die Messungen sind sehr zuverlässig und wiederholbar. Die Hersteller garantieren Widerstandsmessungen im 10-Micro-Ohm-Bereich. Während des Tests wärmt sich das Gerät auf und eine Abkühlung ist nötig, zwischen der Messung und dem weiteren Gebrauch.

Die DC-Last mischt R1 und R2 vom Randles Modell in einen einzigen, kombinierten Widerstandswert und ignoriert die Kapazität. C ist eine sehr wichtige Komponente der Batterie und beträgt 1,5 Farad per 100Ah Zellenkapazität.

Figur 2:Methode mit DC-Last Der tatsächliche Aufbau des Randles Modells kann nicht gesehen werden. R1 und R2 erscheinen als einen ohmschen Wert.

Die AC-Leitfähigkeits-Methode: Anstelle einer Gleichstromlast injiziert das Messinstrument ein Wechselstromsignal in die Batterie. Eine Frequenz zwischen 80 und 100 Hz wird verwendet, um die Reaktanz klein zu halten. Bei solchen Frequenzen sind induktive und kapazitive Reaktanz vergleichbar, was eine minimale Strom- und Spannungsverschiebung zur Folge hat.Die Hersteller von AC-Leitfähigkeits-Messgeräten garantieren Batteriewiderstandsmessungen im 50-Micro-Ohm-Bereich. AC-Leitfähigkeitsmessungen erhielten Aufschwung um 1992. Die Instrumente sind klein und erwärmten sich nicht während der Messung.

Die Einfrequenztechnologie sieht die Komponenten des Randles Modells als eine, komplexe Impedanz, genannt das Z-Modul. Der grösste Anteil kommt von der Leitfähigkeit des ersten Widerstandes.

Figur 3: AC-Leitfähigkeits-Methode Die einzelnen Komponenten des Randles Modells können nicht unterschieden werden und erscheinen als verschwommene Einheit.

Multifrequenz-Elekrochemische-Impedanz-Spektroskopie (EIS): Cadex Electronics hat eine Schnelltestmethode entwickelt, die auf EIS basiert ist. Das Messinstrument, mit dem Namen Spectro™, injiziert 24 Stimulationsfrequenzen im Bereich von 20 bis 2000Hz. Die sinusförmigen Signale werden auf 10mV/Zelle begrenzt, um innerhalb der thermischen Batteriespannung von Blei-Säure-Batterien zu bleiben. Dadurch werden folgerichtige Messresultate für kleine und grosse Batterien erhalten.

Mit der Multifrequenz-Impedanz-Spektroskopie werden alle drei Widerstandswerte des Randles Modells erfasst.		Figur 4: Spectro™ -Methode R1, R2 und C können getrennt gemessen werden, was eine Abschätzung der Batterieleitfähigkeit und der Kapazität gestattet
Eine patentierte Prozedur evaluiert die feinen Nuancen in den Resultaten der verschiedenen Frequenzen und erlaubt so eine tief gehende Batterieanalyse.