Bat­te­rie­ka­pa­zi­tät und Lade­zu­stand von Blei­bat­te­rien messen

Kann man den Lade­zu­stand einer Blei­bat­te­rie an der Span­nung erken­nen? Gibt es Mög­lich­kei­ten, die Kapa­zi­tät und somit die ord­nungs­ge­mä­ße Funk­ti­on seiner AGM-, Gel- oder Auto­bat­te­rie mit einem Mul­ti­me­ter zu messen? Die Ant­wort lautet Ja und Nein. Zumin­dest kann man grob testen, ob der viel­leicht gebrauch­te Akku oder die im Fahr­zeug schon länger ver­bau­te Bat­te­rie noch die ange­ge­be­ne Leis­tung bringt. Nach­dem ich öfter gefragt werde, wie man eine defek­te Blei­bat­te­rie ent­lar­ven kann, wird es Zeit für einen neuen Beitrag.

Gebrauch­tes Wohn­mo­bil oder gebrauch­te Autobatterien

Blei­bat­te­rien sind einem Ver­schleiß unter­wor­fen, daran führt leider kein Weg vorbei. Auch bei der besten Pflege wird sich irgend­wann ein Kapa­zi­täts­ver­lust ein­stel­len. Je nach Bat­te­rie­typ ver­kraf­tet diese eine unter­schied­li­che Anzahl von Lade­zy­klen. Nach errei­chen dieser vom Her­stel­ler ange­ge­be­nen Zyklen ist eine Blei­bat­te­rie aber noch nicht reif für die Ent­sor­gung. Nur die ursprüng­li­che Kapa­zi­tät kann sich ver­rin­gert haben. Gerade wenn man sich eine gebrauch­te Auto­bat­te­rie, oder ein gebrauch­tes Wohn­mo­bil mit Auf­bau­bat­te­rien kauft, wäre es inter­es­sant zu wissen, was die Dinger noch so auf dem Kasten haben.

Unre­gel­mä­ßi­ge Voll­la­dung, fal­sche Lade­ge­rä­te und häu­fi­ge Ent­la­dun­gen bis knapp an die Ent­la­de­schluss­span­nung können den Akku noch zusätz­lich schä­di­gen, was bis zum Total­aus­fall führen kann. Leider merkt man diese Defek­te immer erst dann, wenn dem Blei­ak­ku (z. B. im Winter) über einen län­ge­ren Zeit­raum ordent­lich Leis­tung abver­langt wird.

Egal wie man es betrach­tet, wenn die Lich­ter aus­ge­hen, obwohl theo­re­tisch noch genü­gend Kapa­zi­tät in der Bat­te­rie sein sollte, hat man ein Problem.


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Lade­zu­stand der Bat­te­rie messen

Im ersten Schritt möchte ich erklä­ren, wie man den Lade­zu­stand von Auto­bat­te­rien bzw. Blei­bat­te­rien messen kann. Benö­tigt werden ein Mul­ti­me­ter und logi­scher­wei­se eine Bat­te­rie. Aber eine Klei­nig­keit gibt es hier­bei noch zu beachten:

  • Nur die wirk­li­che Ruhe­span­nung gibt einen ver­gleichs­wei­se aus­sa­ge­kräf­ti­gen Wert zum Lade­zu­stand der Batterie.
    Das bedeu­tet, unsere Auto­bat­te­rie muss über meh­re­re Stun­den (4 – 8, idea­ler­wei­se 24 Stun­den) ohne Lade­ge­rät oder ange­schlos­se­ne Ver­brau­cher sein. Nach dem Laden ist die Bat­te­rie­span­nung grund­sätz­lich zu hoch. Ähn­li­ches gilt nach Strom­ent­nah­me nur, dass jetzt die Span­nung zu nied­rig ange­zeigt wird.
  • Es sind immer nur Näherungswerte.
    Die Ermitt­lung des Lade­zu­stands anhand der Bat­te­rie­span­nung ist nicht beson­ders genau und gibt nur einen groben Über­blick. Außer­dem ist sie vom Bat­te­rie­typ und Her­stel­ler abhän­gig. Die Tem­pe­ra­tur spielt eben­falls eine Rolle. Alle ange­ge­be­nen Werte gehen von 25 Grad Cel­si­us Umge­bungs­tem­pe­ra­tur aus.
  • Die Mes­sung sagt nichts über die Kapa­zi­tät der Bat­te­rie aus.
    Das Messen der Span­nung ist immer nur eine Moment­auf­nah­me. Die tat­säch­li­che Leis­tungs­fä­hig­keit und die ver­füg­ba­ren Ampere­stun­den können anhand der Span­nung nicht ermit­telt werden.

Lade­zu­stand und Span­nun­gen bei Auto­bat­te­rien (Nass­bat­te­rie), Gel- und AGM-Batterien

Wenn man der Bat­te­rie genü­gend Zeit gelas­sen hat, geht es ans Messen. Benö­tigt wird ein Mul­ti­me­ter. Die Werte sind Durch­schnitt und können je nach Her­stel­ler etwas vari­ie­ren. Wie oben bereits erwähnt, han­delt es bei den Span­nungs­wer­ten um die jewei­li­ge Ruhespannung.

Lade­zu­standNass-Bat­te­rieGel-Bat­te­rieAGM-Bat­te­rie
100%12,70V> 12,90V> 12,85V
90%12,65V12,85V12,80V
70%12,50V12,60V12,55V
60%12,40V12,50V12,50V
50%12,30V12,45V12,40V
20%12,00V12,10V12,00V
0%< 11.90V< 12.00V< 12,00V

Lade­zu­stand anhand der Säu­re­dich­te messen

Es gibt noch eine wei­te­re Mög­lich­keit den Lade­zu­stand einer Auto­bat­te­rie (offene Blei-Säure-Bat­te­rie) ohne War­te­zeit zu ermit­teln. Da in der Bat­te­rie beim Laden oder Ent­la­den che­mi­sche Pro­zes­se statt­fin­den, kann anhand der Säu­re­dich­te der aktu­el­le Lade­zu­stand gemes­sen werden. Natür­lich funk­tio­niert das nur bei offe­nen Blei­ak­kus mit Säure. Bei geschlos­se­nen VRLA-Bat­te­rie­sys­te­men kommt man an die Säure nicht heran, bzw. sie ist in Gel oder einem Vlies gebunden.

Für die Mes­sung wird ein Säu­re­he­ber benö­tigt. Man öffnet die Ver­schluss­stop­fen der Bat­te­rie und saugt mit dem Säu­re­he­ber die Bat­te­rie­säu­re ein. Auf einer zumeist far­bi­gen Skala kann jetzt die Dichte der Bat­te­rie­säu­re abge­le­sen werden.

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Vor­sicht beim Umgang mit Bat­te­rie­säu­re. Bitte eine Schutz­bril­le und Hand­schu­he nutzen. Bei Berüh­rung mit der Haut mit viel Wasser abwa­schen und not­falls einen Arzt kontaktieren.

So sieht der Lade­zu­stand bei ent­spre­chen­der Säu­re­dich­te aus (auch hier kann es, je nach Her­stel­ler, kleine Abwei­chun­gen geben.):

Lade­zu­standSäu­re­dich­te bei 25°C [kg/l]
100%1,28
90%1,26
80%1,24
70%1,22
60%1,20
50%1,18
20%1,10
0%1.05

Kapa­zi­tät eines Akkus messen (Ver­brauchs­bat­te­rie)

So ein­fach wie die Span­nung kann die tat­säch­li­che Kapa­zi­tät einer Bat­te­rie nicht gemes­sen werden. Für den Test ist etwas Zeit und ein klein biss­chen Rechen­ar­beit nötig.

Für Star­ter­bat­te­rien ist dieser Test unge­eig­net, da es bei diesen nicht unbe­dingt auf die Kapa­zi­tät ankommt, son­dern viel­mehr auf die Fähig­keit in kurzer Zeit mög­lichst hohe Ströme abge­ben zu können. Alle hier genann­ten Mess­me­tho­den gelten für Verbrauchsbatterien.

Zunächst benö­tigt man fol­gen­de Werte vom Eti­kett der Bat­te­rie, aus Daten­blät­tern oder direkt vom Hersteller:

  • Span­nung  (Meist 12 Volt)
  • Kapa­zi­tät in Ah bei C20 (Wer nicht weiß, was C20 im Bezug auf die Kapa­zi­tät bedeu­tet, dem emp­feh­le ich meinen Bei­trag über Wohn­mo­bil­bat­te­rien).

Bestim­mung der Kapa­zi­tät durch kon­trol­lier­te Entladung

Zunächst wird die Bat­te­rie voll­ge­la­den und anschlie­ßend noch bei Erhal­tungs­la­dung für min­des­tens 24 Stun­den am Lade­ge­rät belassen.

Wenn der maxi­ma­le Lade­strom unter 1-2 % der Bat­te­rie­ka­pa­zi­tät fällt, ist diese voll aufgeladen.

Um jetzt die tat­säch­li­che Kapa­zi­tät der Bat­te­rie zu ermit­teln, müssen wir sie kon­trol­liert ent­la­den. Für unser Bei­spiel gehe ich von einem 120 Ah Blei-Säure-Akku (C20) aus. Das bedeu­tet, dass man bei einer Last von 6 Ampere 120 Ah zur Ver­fü­gung hat. Nach 20 Stun­den wäre die Bat­te­rie kom­plett leer und die Ruhe­span­nung unter­halb von 12 Volt. Da Blei­ak­kus aber nur bis maxi­mal 50 % ent­la­den werden soll­ten, hal­bie­ren wir die Zeit auf 10 Stun­den, um keine Schä­den an der Bat­te­rie zu verursachen.

Akku­ka­pa­zi­tät mit einem Bat­te­rie­com­pu­ter testen

Wer einen Bat­te­rie­com­pu­ter besitzt, kann seine Ver­brauchs­bat­te­rie rela­tiv ein­fach testen. Zunächst benö­ti­gen wir einen Ver­brau­cher, der in etwa den ermit­tel­ten C20-Strom aus der Bat­te­rie ent­nimmt (in unse­rem Fall ca. 6 A). Es können auch meh­re­re sein, wie z. B. Fern­se­her, Licht oder Ähn­li­ches. Wich­tig ist, dass der ent­nom­me­ne Strom beim Bat­te­rie­test gleich bleibt. Able­sen können wir die wich­ti­gen Werte alle am Batteriecomputer.

BMV-700
Unter Last noch OK. Ohne Ver­brau­cher wäre die Bat­te­rie kom­plett leer.

Wir schal­ten den Ver­brau­cher an und stop­pen die Zeit. Wäh­rend des Ver­suchs soll­ten wir regel­mä­ßig die Span­nung prüfen. Sobald diese 12 Volt erreicht, müssen wir in kür­ze­ren Abstän­den kon­trol­lie­ren. Aller­spä­tes­tens bei 11,5 Volt schal­ten wir den Ver­brau­cher ab, um eine Tiefen­ent­la­dung zu vermeiden.

Jetzt können wir am Bat­te­rie­mo­ni­tor able­sen, wie viel Ampere­stun­den ent­nom­men wurden. Dieser Wert mit 2 mul­ti­pli­ziert,  ent­spricht der tat­säch­li­chen Batteriekapazität.

  • Sollte die Span­nung bereits nach 1 – 2 Stun­den unter 12 V fallen, ist unsere Bei­spiel­bat­te­rie defekt und sollte getauscht werden. Sie hätte dann quasi nur noch 6 – 12 Ah.
  • Wird die Unter­span­nung nach 5 Stun­den erreicht, hätte der 120-Ah-Akku noch ca. 60 Ah usw.
  • Alles zwi­schen 8 und 10 Stun­den spricht für einen intak­ten Stromspeicher.

Akku­ka­pa­zi­tät mit dem Mul­ti­me­ter messen

Ist kein Bat­te­rie­com­pu­ter vor­han­den, muss die Span­nung mit einem Mul­ti­me­ter kon­trol­liert werden. Nach Anschluss des Ver­brau­chers wir eben­falls die Zeit gemes­sen, bis 11,5 Volt erreicht sind. Um die ver­brauch­ten Ampere­stun­den zu berech­nen, mul­ti­pli­ziert man die Zeit ein­fach mit der Strom­stär­ke des Ver­brau­chers ( z. B. 5 Stun­den x 6 Ampere x 2).

Somit kommen wir, wie im oberen Bei­spiel, auch auf eine Kapa­zi­tät von 60 Ah.

Nur testen, wenn es Pro­ble­me gibt

Die von mir vor­ge­stell­ten Kapa­zi­täts­tests sind Stress für die Bat­te­rie. Unter Umstän­den können sie einer ange­grif­fe­nen Bat­te­rie den Gna­den­stoß geben. Einem funk­tio­nie­ren­den Akku soll­ten sie aber keine Pro­ble­me machen, sofern man die Span­nung unter Last nicht unter die 11,5 Volt fallen lässt. Trotz­dem würde ich meine Bat­te­rie nicht ohne Grund quälen. Beim Kauf von gebrauch­ten Bat­te­rien oder um die Akkus eines gebrauch­ten Wohn­mo­bils zu testen, kann eine Prü­fung sinn­voll sein.

In vielen Fällen genügt es, nach einer wirk­li­chen Voll­la­dung (Land­strom, Lade­ge­rät und mind. 24 Stun­den Erhal­tungs­la­dung) die Span­nung unse­rer Wohn­mo­bil­bat­te­rie im Auge zu behal­ten. Fällt diese nach weni­gen Stun­den unter 12 Volt, braucht es keine wirk­li­chen Ver­suchs­auf­bau­ten, um die Bat­te­rie als defekt zu entlarven.

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6 Kommentare

  • Hallo Stefan,

    Du hast alles sehr schön erklärt, so dass sogar ich es gleich ver­stan­den habe. 😉 Ein, zwei Fragen habe ich dazu: Wenn ich nun drei 100Ah C100 par­al­lel schal­te, dann müsste ich doch theo­re­tisch (und ich hoffe auch prak­tisch) 3 A für 100 h zur Ver­fü­gung haben, oder? Für 4,5 A bräuch­te ich dann so fünf von den Dingern?

    Viele Grüße
    Ralle

  • Bei diesem Bei­spiel wird die Bat­te­rie zu 50% ent­la­den. Um die kom­plet­ten Ah der Bat­te­rie zu bekom­men muss der Wert ver­dop­pelt werden.

    Viele Grüße
    Stefan

  • „ Um die ver­brauch­ten Ampere­stun­den zu berech­nen, mul­ti­pli­ziert man die Zeit ein­fach mit der Strom­stär­ke des Ver­brau­chers ( z. B. 5 Stun­den x 6 Ampere x 2).“

    Das ver­ste­he ich nicht. Wieso noch x2?

    Ah = Ampere x Zeit.

  • Hallo Willem,

    das ist aus der Ferne schwer zu beur­tei­len. Werden den die Star­ter­bat­te­rien von der Lima gela­den? Wenn ja, hat das Trenn­re­lais ver­mut­lich einen defekt. Wenn nicht, wird die Lima einen defekt haben. 

    Für die Span­nungs­über­wa­chung von beiden Bat­te­rie­ban­ken wäre der Vic­tron BMV-702 geeig­net. Wir nutzen das Modell BMV-700. Dieses ist aber nur für eine Bat­te­rie­bank geeignet.

  • moin Stefan. Ich habe akt. Stress: beim 10 jäh­ri­gen Car­tha­go lädt die Lima die Wohn­raum­ak­ku (2 x 120 Ah) urplötz­lich nicht mehr (nach Starterbatt.wechsel). Ob das Trenn­re­lais beschä­digt ist? (Händ­ler forscht noch, wo es ver­baut sein könnte), Kol­le­gen spre­chen von defek­ten Elko im Lader???,…. Ich möchte die Bat­te­rien “im Blick” haben. Hast Du einen Vor­schlag für Anzeige??
    fragt und grüßt Willem

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