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.

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 das 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 um 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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