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Thema: batteriekapazität messen und wissenwertes zur batterietechnik

  1. #1
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    Standard batteriekapazität messen und wissenwertes zur batterietechnik

    oft stellt sich die frage:
    wie gut ist die batterie noch? muss ich sie erneuern? ist sie in ordnung?

    die messung der kapazität einer batterie ist über die anliegende spannung nur sehr bedingt möglich, denn je nach batterieart, batterietype und batteriealter ändern sich die anliegenden spannungen im verhältnis zur enthaltenen kapazität.

    es gibt eine liste für verbleibende restkapazität von NEUEN gel batterien in abhängigkeit zur spannung. wer sie im netz findet möge sie doch bitte hier einsetzen, danke

    -> tabelle gel batterien <-

    wesentlich öfter stellt sich die frage nach dem batteriezustand aber nicht bei neuen gelbatterien sondern bei älteren, unterschiedlichsten batteriearten.

    hier kann wie folgt vorgegangen werden:

    zur berechnung muessen wir folgende einheiten kennen
    - stunde h (http://de.wikipedia.org/wiki/Stunde)
    - stromstärke ampere A (http://de.wikipedia.org/wiki/Ampere)
    - amperstunde Ah (ampere / stunden)
    - entladestromabhängige kapazität C (siehe unten)

    entladestromabhängige kapazität C:

    die kapazität einer batterie (zB 100Ah) bezeichnet man dabei als "C"
    der entladestrom der zB zum testen verwendet wird, wird als verhältniszahl zu C (also der batteriekapazität) dargestellt.
    C1 bedeutet also C (gesamtkapazität der batterie) dividiert durch "1", bei 100Ah akku als 100A entladestrom
    C10 bedeutet C (gesamtkapazität der batterie) dividiert durch "10", bei 100Ah akku als 10A entladestrom
    C20 bedeutet C (gesamtkapazität der batterie) dividiert durch "20", bei 100Ah akku als 5A entladestrom
    C100 bedeutet C (gesamtkapazität der batterie) dividiert durch "100", bei 100Ah akku als 1A entladestrom

    hinweis:
    batterien sollten niemals mit mehr als C5 belastet werden, ausser das datenblatt sieht das ausdrücklich vor, eine 85Ah batterie darf also nie mit mehr als insgesamt 17ampere belastet werden

    wozu benötigt man die recherei denn nun überhaupt?

    je nachdem wieviel strom einer batterie entnommen wird, ändert sich die tatsächliche kapazität
    es ist bei einer 100Ah batterie also NICHT egal ob 1 h lang 100A (C1) entnommen, 10h lang 10A (C10), 20h lang 5A (C20) oder 100h lang 1 A (C100) entnommen wird!

    ganz im gegenteil, die unterschiede der dabei ermittelten kapazitäten sind ERHEBLICH
    die normangabe der kapazität bei batterien erfolgt - bei seriösen händlern und herstellern - immer auf basis C20

    ACHTUNG! hier wird es etwas komplizierter:
    NUR die jeweilige normangabe an der batterie ist als messwert verwendbar. bei versorgerbatterien ist das fast immer C20, bei panzerbatterien aus der fahrzeugantriebstechnik (rollstühle, golfwägen, stapler) werden oft C5 und C20 angegeben.
    ein rechnerisches umschlüsseln von zb C20 auf C10 um die betriebsdauer zu berechnen und der benötigte strom eben C10 und nicht C20 ist führt immer zu falschen ergebnissen!

    die rechnung 100Ah batterie, stromentnahme 5A (C20), daher 20h betriebszeit ergibt ein "rechnerisch" richtiges ergebniss (trotzdem sind es keine 20h betriebszeit, dazu näheres nachstehend)

    die rechnung 100Ah batterie, stromentnahme 10A (C10), daher 10h betriebszeit ergibt schon ein von vorne herein falsches ergebniss (es werden eher 7 bis 8h sein die "rechnerisch" zur verfügung stehen)

    die rechnung 100Ah batterie, stromentnahme 1A (C100), daher 100h betriebszeit ergibt schon ein von vorne herein falsches ergebniss (es werden eher 120 bis 130h sein die rechnerisch zur verfügung stehen)

    je geringer also die stromentnahme desto länger die mögliche betriebszeit im vergleich zu den angaben auf der batterie (also im vergleich zu C20)
    je höher also die stromentnahme desto kürzer die mögliche betriebszeit im vergleich zu den angaben auf der batterie (also im vergleich zu C20)

    warum stimmt denn nun nicht einmal die C20 angabe, also die 20h lange entnahme von 5A bei der 100Ah batterie?

    weil die tiefentladung einer batterie die lebensdauer einer batterie reduziert und zwar je nach batterietyp ein wenig (panzerbatterie), merklich (versorgerbatterie) oder stark starterbatterie).

    daher darf eine batterie immer nur soweit entladen werden bis die spannung einen bestimmten wert nicht unterschreitet. dieser wert ist im batterie datenblatt angegeben und bei fast allen batterien unterschiedlich

    im "echten leben" hat man(n) sich - wenn das datenblatt oder diese angabe im datenblatt nicht verfügbar ist - (die angaben dazu differieren von 40% restkapazität bis 20% restkapazität nötig) darauf verständigt als kompromiss 25 bis 30% verbleibende batterie restkapazität als notwendigen kapazitätsrest in der batterie anzunehmen.

    als kontrollmöglichkeit wie zutreffend die 25% restkapazität bei entladeschluss sind kann man hier dann doch wieder die batteriespannung verwenden:
    irgendwo zwischen 10,5 und 11,5volt ist allerspätestens schluss mit der entladung, ab da geht es ganz sicher auf die lebensdauer der batterie

    bei einer (neuen) 100Ah batterie (C20) stehen also gundsätzlich nur rund 75Ah an nutzbarer kapazität zur verfügung soferne die batterie bei entladebeginn überhaupt voll war! weder mit der lichtmaschine alleine noch mit einem üblichen ladegerät ohne temperaturfühler in der batterie ist eine batterie zu 100% voll zu laden. das ist nur mit einem kennlinien ladegerät MIT temperaturfühler/kompensation oder mit speziellen guten (solar- oder lichtmaschienen) ladereglern möglich. ohne diese regler "darf" man von haus aus nur mit 80 bis 90% vorhandener kapazität im sommer und 70% bis 80% geladener kapazität bei temperaturen unter +5grad also im winter rechnen.

    wie messe ich denn nun die batteriekapazität?

    das ist einfach, benötigt wird dazu nur ein einfaches voltmeter zb aus dem baumarkt oder bei conrad elektronik ab ca. 7,-

    vorab ein sicherheitshinweis:
    batterien erzeugen bei irrtümlichen kurzschluessen einen lichtbogen wie beim bogenschweissen der einem mit einem schlag die halbe sehkraft rauben kann. wenn der irrtümliche kurzschluss ein paar sekunden länger besteht zerreisst es die batterie und die damit verbundene schwefelsäuerdusche nimmt einem die andere hälfte der sehkraft.
    als blinder womo fahren ist nicht so der hit, daher bitte unbedingt immer eine zb fliegende drahtsicherung im stromkreis einbauen und beim hantieren mit grosser vorsicht agieren. alle weiteren handlungen auf eigene gefahr:

    zuerst ermittlung der batteriekapazität (C20) aus datenblättern (internet recherche, händlernachfrage, zur not den wert an der batterie nehmen)

    danach einen verbraucher suchen der C20 also einem zwanzigstel dieser kapazität entspricht (bei einer 80Ah batterie also 4A). meist geht das ein oder zwei rücklicht, bremslicht, abblendlicht oder fernlichtlämpchen, der wert muss nicht 100% passen.

    umrechnung der leistungsangaben auf stromstärke, also ampere:
    5 watt zB soufittenlämpchen : 12 volt (entlademittelspannung) = laststrom 0,4 ampere (A)
    10 watt zB soufittenlämpchen : 12 volt (entlademittelspannung) = laststrom 0,8 ampere (A)
    15 watt zB rücklichtbirnchen : 12 volt (entlademittelspannung) = laststrom 1,2 ampere (A)
    20 watt zB rücklichtbirnchen : 12 volt (entlademittelspannung) = laststrom 1,7 ampere (A)
    25 watt zB nebelschlussleuchte : 12 volt (entlademittelspannung) = laststrom 2,1 ampere (A)
    55 watt zB abblendlichtbirne : 12 volt (entlademittelspannung) = laststrom 4,6 ampere (A)
    um die lasten zur annäherung an den C20 wert zu addieren muessen die verbraucher parallel, als nebeneinander udn nicht hinter einander geschalten werden.

    an der batterie dürfen während aufladen und messung keine anderen verbraucher ausser den messlasten angeschlossen sein

    danach die batterie so gut es geht volladen (mindestens 36h am ladegerät bei raumtemperatur).
    bei einer batterie von der man annimmt dass sie noch in ordnung ist einen zeitpunkt überlegen, in dessen folge man im bereich von ca 12 bis 18h nach start des entladevorganges bei der batterie sein kann (also bei anwesenheit ab ca 17uhr bis 23uhr sollte der messvorgang am selben tag um ca 7uhr beginnen)
    bei einer batterie die schon geschädigt ist sollte man versuchen ca 5 bis 12 h nach start des entladevorganges bei der batterie zu sein, hier bietet sich ein arbeitsfreier tag an, am morgen startet und spätestens mittags die erste kontrolle.

    welche kontrolle?
    nun, die frage ist nun wie viele stunden ist die batterie in der lage die C20 last zu versorgen OHNE in die tiefentladung zu kommen. falls es keine datenblätter zur entladesschlusspannung gibt kann 10,8volt für den entladeschluss angenommen werden.

    aus der multiplikation des stromes der prüflastlast mit der anzahl der stunden (bis 10,8volt restspannung auf der batterie) errechnet sich dann die tatsächlich vorhandene kapazität

    bei einer vollen, neuen batterie sollte die batterie die C20 last rund 17 bis 18h versorgen koennen bevor sie in den tiefentladebereich um die 11volt kommt

    beispiel:
    85Ah batterie
    datenblatt nicht auffindbar
    wir gehen daher aus von 85Ah C20 kapazität und
    entladung bis auf eine restspannung von 10,8volt

    die richtige last für diese batterie ist also 85 : 20 = 4,25ampere
    wir verwenden zwei parallel geschalten 25Watt lämpchen die mitsammen 4,2 ampere strom verbrauchen

    wir gehen davon aus dass die batterie einen vorschaden hat und nicht mehr in ordnung ist
    nach vorangegangener voll ladung bei zimmertemperatur (vorraum, beheizte garage, warmer keller etc, vorsicht wegen knallgasbildung bei ladung mit ungeeigneten ladegeräten) wird um 8h morgens die last - gut abgesichert und an einer stelle wo die erwärmung der lämpchen kein problem ist - angeschlossen.

    die batteriespannungen können in abständen gemessen und notiert werden.
    es ergibt sich folgende aufzeichnung:

    8h ........ 12,8 volt (vor entladebeginn)
    8h05 ..... 12,3 volt
    9h50 ..... 11,9 volt
    10h25 ... 11,5 volt
    11h45 ... 11,2 volt
    12h55..... 11,0 volt
    13h ....... 10,7 volt

    hier brechen wir die messung ab (am ende geht die spannung relativ rasch in die "knie", ein zeichen dass die tiefentladung beginnt)

    einfache rechnung 8uhr bis 13uhr:
    5h x 4,2 A = batteriekapazität (C20) 21Ah

    fazit:
    die 85Ah ist kaputt und sollte ersetzt werden

    die aufzeichung der spannungswerte während der messung ist nicht unbedingt erforderlich, hilft jedoch bei der einschätzung wann ungefähr die 10,8volt grenze erreicht wird

    eine messung auf die oben genannte weise ergibt ein nachvollziehbares, ordentliches und praxisnahes ergebniss und ist mit einer grobmessung in autowerkstätten (hier wird der spannungsabfall innerhalb einer definierten zeit an einer definierten last gemessen) nicht zu vergleichen, zudem sind diese grobmessungen in autowerkstätten NUR FÜR STARTERBATTERIEN gemacht, bei versorgerbatterien kommt da meist nur unsinn raus.
    „Würden die Menschen das Geldsystem verstehen, hätten wir eine Revolution noch vor morgen früh.“

    Sir Henry Ford; Industrieller (1863 – 1947)

  2. #2
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    Ausrufezeichen

    was ist eine gute Wohnmobil Batterie für innen mit so 100Ah.
    Gruß Illo
    Lg.
    Illo

  3. #3
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    Standard

    Hallo abo
    Das ist ja alles ganz schön komplieziert,meine Frage
    Ich habe 350 Watt Solarplatten und würde gerne bei Dunkelheit ca 130 Watt ( Beleuchtung -LED und Radio ) ca 5 Stunden entnehmen .
    Welche Batteri würden Sie empfehlen, und das mit C 20 und C 100 habe ich noch nicht so richtig verstanden
    ich hoffe Sie könne mir ein wenig helfen
    Besten Dank im voraus
    Ralph

  4. #4
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    11 Jahre nach dem letzten Eintrag - ist das ein Rekord ?

    Zitat Zitat von Ralph Beitrag anzeigen
    Ich habe 350 Watt Solarplatten und würde gerne bei Dunkelheit ca 130 Watt ( Beleuchtung -LED und Radio ) ca 5 Stunden entnehmen .
    130W bei 12V -> 10,8A 5h -> 54Ah Minimum das doppelte bei Bleiakkus -> 110Ah Akku.
    Die Solarpanele haben damit erstmal nichts zu tun. Das kommt ins Spiel, wenn man irgendwo zu einer bestimmten Zeit länger stehen will ohne Strom. Im Süden im Sommer ohne Schatten reichen schon 200Wp. In Skandinavien im Winter reichen wohl auch 1000Wp nicht. Nördlich des Polarkreises sicher nicht .

    Welche Batteri würden Sie empfehlen, und das mit C 20 und C 100 habe ich noch nicht so richtig verstanden
    Das wurde doch eigentlich oben gut erklärt. C20 ist die Kapazität, die zur Verfügung steht, wenn man mit einem Strom entlädt, der die Batterie in 20h leert, wenn sie die angegebene Nennkapazität hat. Je mehr Strom, desto weniger Kapazität kann ich entnehmen.

    RK

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