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ulf

Akku-Meister

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1

30.08.2010, 21:27

Finaler Lade-Leckstrom als Indikator für Batteriezustand?

Hallo,

laut einem älteren Autoelektrikbuch kann man den Ladeleckstrom (der auch nach tagelanger Ladung mit 14,2V nicht mehr weiter sinkt) als Anhalt für den Zustand einer Batterie nehmen:
0,5% [A] von C[Ah] oder weniger = neuwertig; 2,5% [A] von C[Ah] oder mehr = teilsulaftiert / zu erwartender Ausfall spätestens im nächsten Winter.

Was sagt der Akkufachmann dazu? Brauchbare Faustregel, oder inzwischen überholt (wenn ja, warum)?
Gruß Ulf

Tom

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2

30.08.2010, 22:15

Diese Aussage bezieht sich auf größtenteils die Spannungslage der Gasungsschwelle. Bis in die Achtziger Jahre wurde dem Blei für die Produktion der positiven Platten zur mechanischen Stabilisierung hauptsächlich Antimon als Legierungsbestandteil zugemischt. Antimon härtet die Bleistruktur, bringt aber auch Nachteile in der Zellenchemie mit sich. So wird im Laufe des Betriebs Antimon aus den positiven Platten ausgewaschen und zu den negativen Platten transportiert (Antimonvergiftung). Hierdurch sinkt die Gasungsschwelle der Zellen, so dass die Zellen schon vor Erreichen der Vollladung zu gasen beginnen. Diese Gasung ist nichts weiter als eine elektrolytische Zersetzung des Elektrolytwassers in Wasserstoff und Sauerstoff, für die natürlich Energie aufgewandt werden muß und genau das lässt den Strom am Ende der Ladung nicht mehr stark genug sinken. Das kann man natürlich messen und so den Fortschritt der Antimonvergiftung ermitteln. Indirekt kann so die Restlebensdauer eines Bleiakkus geschätzt werden.

Das funktioniert aber mit heutigen Bleiakkus nicht mehr, die kaum noch, oder gar kein Antimon mehr enthalten (Antimon wird etwa seit den Neunziger Jahren durch Kalzium ersetzt, das die Nachteile von Antimon nicht mitbringt (aber dafür leider andere...)). Weshalb sich durch die alleinige Messung des Restladestroms praktisch nicht mehr viel über den Akku sagen lässt. Zur Abschätzung der verbleibenden Lebensdauer empfiehlt es sich heute, mehrere verschiedene Messungen wie Kapazitäts-, Innenwiderstands- und Selbstentladeratemessungen durchzuführen und deren Ergebnisse zu kombinieren. Das sagt letztlich noch am meisten über den Zustand eines Bleiakkus aus.

Viele Grüße, Tom

ulf

Akku-Meister

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3

31.08.2010, 08:25


Das funktioniert aber mit heutigen Bleiakkus nicht mehr, die kaum noch, oder gar kein Antimon mehr enthalten (Antimon wird etwa seit den Neunziger Jahren durch Kalzium ersetzt, das die Nachteile von Antimon nicht mitbringt (aber dafür leider andere...)). Weshalb sich durch die alleinige Messung des Restladestroms praktisch nicht mehr viel über den Akku sagen lässt.
Hm, schade . . .

Das heißt: Wenn ich bei einer "modernen" Batterie einen tagelangen Restladestrom von 2,5% * C habe (der nach alter Lehre eine Teilsulfatierung anzeigt), kann die Batterie trotzdem noch völlig intakt sein?
Irgendwas in mir sträubt sich, das so zu glauben ?(

Oder ist es andersherum möglich, daß eine teildefekte Batterie bis kurz vor ihrem Totalausfall einen unauffällig niedrigen Restladestrom zeigt?
Gruß Ulf

Tom

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4

31.08.2010, 12:19

...Oder ist es andersherum möglich, daß eine teildefekte Batterie bis kurz vor ihrem Totalausfall einen unauffällig niedrigen Restladestrom zeigt?
Klar, das gibt's. Ist sogar die Regel.

Allerdings muß man auch mal den "Totalausfall" definieren. Normal ist so ein Totalausfall ja nicht gerade, sondern die Kapazität lässt im Laufe des Betriebs immer mehr nach und der Innenwiderstand erhöht sich im selben Maße. Wenn dann ein paar unglückliche Umstände zusammenfallen (winterliche Kälte, Akku nur teilweise geladen, plötzlich höherer Strombedarf...), reicht die Akkuleistung halt "überraschenderweise" nicht mehr aus. Als Totalausfall möchte ich dieses Szenario aber nicht bezeichnen, sondern eher als kritische Grenze zur Verwendbarkeit gealteter Akkus ansehen, denn wenn man sich vorher etwas um den Zustand des Akkus gekümmert hätte, hätte man das näherrücken dieser kritischen Leistungsgrenze schon rechtzeitig kommen sehen. Den halbliter-Milchshake von McDo schüttelt man ja während des Verzehrs auch mal hin und wieder, um nicht durch einen "plötzlichen Totalausfall" überrascht zu werden und dann durstig ins Bett gehen zu müssen...

Allerdings erscheinen mir 2,5% Restladestrom doch eine Spur zu hoch. Die mir bekannte Faustregel nennt etwa 1%. In der Praxis kenne ich eher noch weniger Restladestrom, also zwischen 0,2 und 0,6%. Vielleicht liegt bei dem 2,5er-Akku eine Verschmutzung des Elektrolyten vor, oder es hat sich Schlamm im Gehäuseboden gebildet, der quasi einen Feinschluss bildet. Dann wäre ein guter Teil des 2,5% Restladestroms gar kein Ladestrom, sondern simpel Selbstentladung.

Grüße, Tom

ulf

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5

01.09.2010, 06:49

. . . wenn man sich vorher etwas um den Zustand des Akkus gekümmert hätte, hätte man das näherrücken dieser kritischen Leistungsgrenze schon rechtzeitig kommen sehen. Den halbliter-Milchshake von McDo schüttelt man ja während des Verzehrs auch mal hin und wieder, um nicht durch einen "plötzlichen Totalausfall" überrascht zu werden und dann durstig ins Bett gehen zu müssen...
Netter Vergleich :D
Aber welche konkreten Möglichkeiten zur Zustandsprüfung dieser neumodischen "Absolut wartungsfrei - ohne Zellenstopfen"-Dinger hat denn der normale Heimwerker ohne Batteriewartungscomputer noch? Meinen Säureheber kann ich nur noch an der 3 Jahre alten Batterie im Wagen meiner Frau verwenden, und die Illusion von der aussagekräftigen Prüfung des Restladestroms per spannungsgeregeltem Ladegerät hast Du mir oben kaputtgemacht: ;(


Zitat

Allerdings erscheinen mir 2,5% Restladestrom doch eine Spur zu hoch. Die mir bekannte Faustregel nennt etwa 1%. In der Praxis kenne ich eher noch weniger Restladestrom, also zwischen 0,2 und 0,6%. Vielleicht liegt bei dem 2,5er-Akku eine Verschmutzung des Elektrolyten vor, oder es hat sich Schlamm im Gehäuseboden gebildet, der quasi einen Feinschluss bildet. Dann wäre ein guter Teil des 2,5% Restladestroms gar kein Ladestrom, sondern simpel Selbstentladung.
Das war nur als Beispiel anhand der alten Elektrobuch-Faustregel gedacht, ist aber kein aktueller Fall.
Gruß Ulf

Tom

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6

01.09.2010, 12:18

Die Ermittlung des Ladezustands ist bei Bleiakkus in der Tat problematisch. Ein Batteriecomputer, der Lade- und Entladeströme protokolliert und so den Ladezustand errechnet, ist eine Möglichkeit. Leider eine recht teuere, die noch nicht mal immer richtige Anzeigen liefert.

In der Praxis hat es sich aber hervorragend bewährt, Messgeräte für Ladespannung und fließenden Ladestrom einzubauen. Anhand der dort bei der Ladung abzulesenden Werte ist es eben doch sehr leicht möglich, zumindest Ladezustände von über 70% sicher am merklich absinkenden Ladestrom zu erkennen. Dabei kommt es nicht darauf an, ob bei 100% voll geladenem Akku noch 0,5 oder 2,5% Restladestrom (im Verhältnis zur Akkukapazität) fließt, sondern viel mehr darauf, ob der Strom nun 80A oder nur noch 5A beträgt. Nach sehr kurzer Zeit wird man den Ablesewert ganz intuitiv korrekt deuten und so ein gutes Gefühl für die eingeladene Kapazität entwickeln. Endlich mal ein vernünftiges Einsatzfeld für den menschlichen Bauchcomputer.

Grüße, Tom

ulf

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7

01.09.2010, 14:09

Die Ermittlung des Ladezustands ist bei Bleiakkus in der Tat problematisch. . .
Oh sorry, aber mit

Zitat

welche konkreten Möglichkeiten zur Zustandsprüfung dieser neumodischen "Absolut wartungsfrei - ohne Zellenstopfen"-Dinger hat denn der normale Heimwerker ohne Batteriewartungscomputer noch?
meinte ich den Alterungs- / Verschleißzustand einer Starterbatterie :whistling:
Gruß Ulf

Tom

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8

01.09.2010, 17:05

Hast Recht, da hab ich's Thema verfehlt. Aber zur Feststellung des Verschleißzustands durch Messungen von Kapazität, Innenwiderstand und Selbstentladerate hatte ich ja weiter oben schon was geschrieben. Ohne solche Messungen lässt sich der Ist-Zustand eines Akkus aber nicht feststellen (außer man lässt ihn aus dem sechsten Stock auf Betonboden fallen, dann sieht man's schon von weitem...).

Grüße, Tom

ulf

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9

01.09.2010, 17:16

zur Feststellung des Verschleißzustands durch Messungen von Kapazität, Innenwiderstand und Selbstentladerate hatte ich ja weiter oben schon was geschrieben. Ohne solche Messungen lässt sich der Ist-Zustand eines Akkus aber nicht feststellen (außer man lässt ihn aus dem sechsten Stock auf Betonboden fallen, dann sieht man's schon von weitem...).
Wäre schade, wenn er noch ein wenig taugt :D
Welches Minimalverfahren würdest Du denn empfehlen?

Selbstentladerate klingt mir ja noch halbwegs machbar, z.B. per Beobachtung des Ladestromverlaufs an einem spannungsgeregelten Ladergerät nach x Tagen Standzeit seit letzter Vollladung.

Innenwiderstand: reicht dafür schon z.B. das Einschalten des Abblendlichts bei stehendem Motor und Messung des Spannungseinbruchs?
Gruß Ulf

Tom

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01.09.2010, 21:55

Genau. Eine Kapazitätsmessung ist leicht mit einer 12V/50W-Halogenlampe machbar, die nimmt etwa 4,2A auf.

Blöd nur, dass zur Kapazitätsermittlung eine Entladung bis hinunter auf 10,5V nötig ist, was einem Bleiakku naturgemäß nicht gerade gut tut.

Grüße, Tom

ulf

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11

02.09.2010, 08:34

Genau. Eine Kapazitätsmessung ist leicht mit einer 12V/50W-Halogenlampe machbar, die nimmt etwa 4,2A auf.

Blöd nur, dass zur Kapazitätsermittlung eine Entladung bis hinunter auf 10,5V nötig ist, was einem Bleiakku naturgemäß nicht gerade gut tut.
Das dauert ja ewig, und außerdem ist die Batterie anschließend leer, also der Wagen nicht startbereit :thumbdown:

Ich meinte eine kurze(!) Messung des Innenwiderstandes der eingebauten Batterie, indem man sie mit einem ausreichend genau bekannten Strom belastet: z.B. Abblendlicht = ca. 11 Ampere ( -> Lastwiderstand Rl= ca. 1,1 Ohm), und den Spannungsabfall gegenüber der unbelasteten Batterie mißt.

Daraus läßt sich (theoretisch) der Innenwiderstand Ri berechnen: Ri = Rl x (U_leerlauf - U_last) / U_last.

Wenn man das bei der neuen + Batterie macht, und anschließend z.B. 1x jährlich (Batterie jeweils vollgeladen mit anschließender Klemmenspannungs-Beruhigungs-Pause vor der Messung von U_leerlauf), kann man daraus eine Entwicklung des Innenwiderstandes ableiten, und daraus wiederum einen Anhalt zum Verschleißzustand?
Wenn ja, inwiefern muß man dabei die Batterie- bzw. Umgebungstemperatur als Korrekturfaktor einrechnen?
Gruß Ulf

Tom

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12

02.09.2010, 15:05

Es ist sicher korrekt, dass der Innenwiderstand eines Bleiakkus auch eine Aussage über den Verschleisszustand zulassen kann. Aber allein darauf möchte ich mich dann doch nicht verlassen, da es durchaus noch eine Menge andere Gründe gibt, durch die der Innenwiderstand eines Bleiakkus 'vorübergehend' mal höher als normal ausfällt. M.E. sind daher zwingend weitere Messungen nötig. Und daß eine Kapazitätsmessung langwierig, nervtötend und batteriemordernd ist, will ich auch nicht in Abrede stellen. Nur kenne ich leider keine bessere Möglichkeit, um den Batteriezustand ausreichend sicher über Messungen zu erkennen als eine Kapazitätsmessung.

Aber vielleicht wäre es in diesem speziellen Fall sinnvoll, wenn man das Problem so löst, wie es bei Ampel-Leuchtmitteln gemacht wird: In festen Intervallen austauschen, bevor sie kaputt sind. Natürlichn kann man so nie die volle Lebensdauer ausnutzen, aber irgendwas ist ja immer...

Grüße, Tom

ulf

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13

02.09.2010, 15:38

da es durchaus noch eine Menge andere Gründe gibt, durch die der Innenwiderstand eines Bleiakkus 'vorübergehend' mal höher als normal ausfällt.
Welche könnten das denn sein, außer Ladezustand ( -> läßt sich leicht umgehen durch Vollladen) und Batterietemperatur?


Zitat

Aber vielleicht wäre es in diesem speziellen Fall sinnvoll, wenn man das Problem so löst, wie es bei Ampel-Leuchtmitteln gemacht wird: In festen Intervallen austauschen, bevor sie kaputt sind. Natürlichn kann man so nie die volle Lebensdauer ausnutzen . . .
Eben, und das geht meinem Sparbedürfnis doch sehr gegen den Strich :(
. . . zumal ich gerade einen interessanten Versuch gestartet habe: "Wie lange hält eine Batterie mit ca. 2/3 der normalerweise verbauten Kapazität durch, bevor sie die Platten von sich streckt"? :D
Gruß Ulf

Tom

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14

02.09.2010, 23:22

Sulfatierung, Elektrolytpegelschwankungen, Grenzschichtveränderungen zwischen Gitter und Aktivmassen, Neigung, durch lange Standzeit vergrößerte Korngröße beim Bleistaub der negativen Platten, Verbleiung, Luftdruckänderungen, Schläge und Vibrationen und sicher noch einige andere Ursachen mehr.

Vorhin erzählte mir jemand etwas von einem Bosch-"Batteriezustands-Prüfgerät" mit Prozentangabe der Leistungsfähigkeit ausgehend vom Neuzustand. ATU würde sowas benutzen. Eine von mir vor gut zwei Jahren verschenkte Starterbatterie wurde damit getestet und hat 98% ergeben. Diese Batterie habe ich selbst geschenkt bkommen, nach dem sie etwa 5 Jahre in einer Garage gestanden hatte und vollkommen flach war. Langanhaltende Behandlung mit einem Power-Pulsar hat dann wieder Leben in den Kumpel gebracht. Dann hab ich sie noch ein Jahr benutzt und dann verschenkt. Und die soll also 98% haben. Jaja... :D

Also da hege ich doch gewisse Zweifel. Aber wenn jemand sowas hinbekommt, dann hätte ich auch kein Problem damit. Ich hab nur noch kein solches Gerät gesehen, das wirklich etwas getaugt hätte.

Grüße, Tom

ulf

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15

03.09.2010, 07:09

(Gründe, durch die der Innenwiderstand eines Bleiakkus 'vorübergehend' mal höher als normal ausfällt)
Sulfatierung, Elektrolytpegelschwankungen
Sollte IMO durch wirkliches Vollladen auszuschließen sein? (solange nicht zuviel Wasser durch Gasung verlorengeht, aber das wäre ja bei Batterien ohne Schraubstopfen keine vorübergehendes Problem mehr, sondern ein dauerhaftes)


Zitat

Grenzschichtveränderungen zwischen Gitter und Aktivmassen . . .Verbleiung
Wie kann so etwas im Alltagsbetrieb einer Starterbatterie vorkommen, ohne daß die Startleistung kurzfristig merklich leidet?


Zitat

Neigung
Läßt sich leicht kontrollieren bzw. ausschließen.


Zitat

durch lange Standzeit vergrößerte Korngröße beim Bleistaub der negativen Platten
Läßt sich anhand der Fahrzeugnutzung kontrollieren bzw. ausschließen.


Zitat

Luftdruckänderungen
Über welche Mechanismen wirkt sich das denn auf den Innenwiderstand aus?


Ich hoffe, ich nerve Dich nicht zu sehr :S
Gruß Ulf

Tom

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16

03.09.2010, 09:40

Natürlich kann man für fast alles irgendwelche Kompensationsmechanismen wirken lassen, aber letztlich ist die Aufgabenstellung 'Messgerät anschliessen und verbleibende Lebensdauer ablesen' zumindest meiner Meinung nach nicht zu lösen. Das größte Problem dabei bleibt die fehlende Kapazitätsermittlung.

Wenn ich mir 'verbrauchte' Starterbatterien anschaue, dann stelle ich fest, dass man damit in der Regel noch ganz hervorragend Motoren starten kann, nur eben nicht für lange. Der Innenwiderstand solcher Starterbatterien ist bei Vollladung durchaus vergleichbar mit dem neuer Batterien, die Kapazität geht jedoch gegen Plums. Mehr als 5Ah sind da häufig nicht mehr vorhanden. Wie man bei solchen Batterien durch eine schnelle Messung an den Polklemen auf den Verschleißzustand schließen will, ist mir wirklich schleierhaft. Dabei müssten die natürlich sofort als mausetot erkennt werden.

Grüße, Tom

ulf

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17

03.09.2010, 11:48


Wenn ich mir 'verbrauchte' Starterbatterien anschaue, dann stelle ich fest, dass man damit in der Regel noch ganz hervorragend Motoren starten kann, nur eben nicht für lange. Der Innenwiderstand solcher Starterbatterien ist bei Vollladung durchaus vergleichbar mit dem neuer Batterien, die Kapazität geht jedoch gegen Plums. Mehr als 5Ah sind da häufig nicht mehr vorhanden.
Ahaaa . . . das ist mir neu :!:
Ich dachte bisher, daß mit sinkender Kapazität auch der Innenwiderstand (vollgeladen) kontinuierlich ansteigt.


Zitat

Wie man bei solchen Batterien durch eine schnelle Messung an den Polklemen auf den Verschleißzustand schließen will, ist mir wirklich schleierhaft. Dabei müssten die natürlich sofort als mausetot erkennt werden.
Logisch, das geht so nicht. Jetzt ist mir das auch klar.
Danke :thumbup:
Gruß Ulf

calimero

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18

03.09.2010, 16:02

Hi,
spannendes Thema.
Was ist denn von solchen Messgeräten zu halten:
http://www.midtronics.com/
Folgendes Gerät (65er) hat per Ebay de Weg zu mir gefunden:
http://www.midtronics.com/media/document…0-%20German.pdf
Wie zuverlässig ist eine solche Messung?
Alle bisher getesteten Batterien warenlaut Gerät zu 100% in Ordung.
Allerdings funktionieren die auch alle problemlos.
Grüße Bernd

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19

19.09.2010, 21:21

Zur Abschätzung der verbleibenden Lebensdauer empfiehlt es sich heute, mehrere verschiedene Messungen wie Kapazitäts-, Innenwiderstands- und Selbstentladeratemessungen durchzuführen und deren Ergebnisse zu kombinieren. Das sagt letztlich noch am meisten über den Zustand eines Bleiakkus aus.
Hallo nochmal,

wie würdest Du denn eine Selbstentladeratemessung (mit möglichst einfachen Mitteln) konkret duchführen?
Gruß Ulf

Tom

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20.09.2010, 00:59

Aufladen bis zu einem definierten Abschaltpunkt, eine Woche stehen lassen, dann nochmals bis zur definierten Abschaltung laden und dabei die eingeladene Energiemenge messen. Der so erhaltene Wert ist natürlich eher relativer Qualität, da die Ladeverluste nur geschätzt werden können. Jedoch sollten in der ersten Woche (bei 20°C oder kühler) nicht mehr als 5 bis maximal 10% der Ladung verloren gehen.

Ein Problem kann jedoch die ausreichend genaue Messung der eingeladenen Energiemenge sein, da der Ladestrom bei Ladung mit Konstantspannung ja nicht konstant ist, sondern permanent abfällt. Man wird also nicht umhin kommen, mit einem rechnergestütztem Lade- oder Messgerät den Ladestrom zu protokollieren und so die Energiemenge berechnen zu können. Für diesen Zweck gibt es heute aber sehr günstige Multimeter mit PC-Interfache und -Software, mit denen genau solche Messungen leicht möglich sind.

Viele Grüße!

Thomas Rücker