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Batterien testen
ist schwierig
Während der letzten 20 Jahre
blieben die Batterietestmethoden hinter anderen Technologien zurück. Der
Grund dafür ist die Schwierigkeit, eine Batterie ohne Entladung und Ladung
zuverlässig messen zu können. Die Batterie verhält sich ähnlich
wie wir Menschen. Wir wissen immer noch nicht, warum wir an gewissen Tagen mehr
leisten als an anderen.
Auch mit zuverlässigen Lade- und Entladegeräten
zeigen Batterien starke Kapazitätsunterschiede. Um dieses Phänomen zu
demonstrieren, testete die Firma Cadex über 100 Autobatterien mit verschiedenen
Leistungsstufen (Bild 5). Die Batterien wurden vorbereitet indem sie voll aufgeladen
und in eine 24-stündigen Ruhephase gebracht wurden. Die Kapazität wurde
gemessen mit einem Entladestrom von 25A bis zu einer Spannung von 10.50V oder
1.75V/Zelle (schwarze Rombusse). Diese Prozedur wurde ein zweites Mal durchgeführt
und die erhaltenen Kapazitätswerte eingetragen (violette Rechtecke). Dies
ergab Kapazitätsabweichungen von +/-15% über die gesamte Anzahl der
gemessenen Batterien. Bei der zweiten Messung zeigten einige Batterien höhere
und andere tiefere Werte. Tragbare Nickel- und Lithium-Ion-Batterien schienen
sich methodischer zu verhalten in bezug auf die Kapazitätsmessresultate als
die Blei-Säure-Batterien. Zusätzliche Untersuchungen sind nötig,
um die Gründe für die offensichtliche Instabilität bei Blei-Säure-Batterien
zu erforschen.
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5: Kapazitätsunterschiede
Die Kapazitäten von 113 Autobatterien,
die mit konventioneller Entladung gemessen wurden, zeigen grosse Unterschiede.
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Zusammenfassung
Die
meisten Testgeräte für Autobatterien arbeiten immer noch mit dem Belastungstest.
Das Jahr 1992 brachte die AC-Conductance, eine Methode, die den Batterietest wesentlich
vereinfachte. Heute experimentiert man mit der multimodell-elektrochemischen Impedanz
Spektroskopie (EIS) in einer tragbaren Version und zu einem erschwinglichen Preis.
EIS ist sehr komplex und benötigte bis vor kurzem einen Computer
und aufwendige Laborinstrumente, ganz zu schweigen von den Chemikern und Ingenieure
zur Interpretierung der Messresultate. Die Geräte eines EIS-Systems sind
normalerweise in einem Gestell montiert und die Anlage kostete Zehntausende von
Dollars. Moderne Prozessoren und fortschrittliche Datenanalysen ermöglichen
es heute, diese gesamte Technologie in ein tragbares Gerät zu verpacken.
Die
konventionellen Tester haben den Nachteil, dass sie die Batterykapazität
nicht messen können. CCA-Werte allein sind nicht genug. Dazu beinflusst der
Ladezustand und andere Batteriebedingungen die Messungresultate. Die Kapazität
ist die entscheidende Messung, die den Batteriezustand am zuverlässigsten
bewerten kann.
Kein Batterietester kann alle Probleme lösen. Konventionelle
Tester sind einfach zu bedienen und testen einen breiten Bereich von Batterien,
liefern aber nur eine grobe Beurteilung des Batteriezustandes. Sie beschränken
sich auf Angaben wie 'Batterie gut', 'Batterie aufladen' oder 'fehlerhaft'. Labortests
bei Cadex haben gezeigt, dass ein auf EIS basierender Batterietester viermal zuverlässiger
arbeitet, um schwache Batterien festzustellen. Dazu ermöglicht die EIS-Technologie
Messungen der Batteriekapazität, CCA und Ladezustand in Zahlen und
Prozentwerten der Nominalwerte. Bild 6 zeigt eine solche Anzeige.
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6: Anzeigen von CCA, RC und SoC mit Spectro CA-12.
Die Resultate werden
als Zahlen oder Prozentwerte der Nominalwerte angezeigt. |
Während
numerische Testresultate wichtig sind für Ingenieure in Batterieforschungslaboratorien,
ist im Wartungssektor eine zuverlässige Methode für die Feststellung
der Kriterien 'bestanden /fehlerhaft' oft gut genug. Der Techniker muss nur wissen,
ob die Batterie aufgeladen oder ersetzt werden muss. Konventionelle Batterietester
beurteilen den Batteriezustand auf Grund eines schwachen Ladezustandes oft falsch.
Viele Batterien werden ersetzt, wenn sie nur aufgeladen werden sollten, während
andere mit einem guten Zeugnis ausgestattet werden. Mit einem schnellen und zuverlässigen
Batterietestsystem können zurück gesandte Batterien getestet, aufgeladen
und für andere Kunden bereit gemacht werden. Solch ein Programm würde
die Batteriewartung beschleunigen, die Zufriedenheit der Kunden verbessern und
schliesslich Kosten sparen.
Über
den Autor
Isidor Buchmann ist der Gründer und CEO von Cadex Electronics
Inc., in Vancouver BC. Er studierte während 20 Jahren das Verhalten von wiederaufladbaren
Batterien im praktischen Einsatz und in täglichen Anwendungen. Als Autor
gewann er Auszeichnungen für viele Artikel und Bücher über Batterien.
Herr Buchmann's technische Ausführungen gingen rund um die Welt.
Isidor
Buchmann ist der Gründer und CEO von Cadex Electronics Inc., in Vancouver
BC. Cadex wurde 1980 gegründet und ist spezialisiert in der Entwicklung und
der Herstellung von fortschrittlichen Batterieladegeräten und Testinstrumenten.
Für Produktinformationen besuchen Sie bitte www.cadex.com.
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