Wie testet man die Kapazität wiederaufladbarer Batterien genau?

Es ist sehr wichtig zu wissen, wie viel Kapazität eine wiederaufladbare Batterie halten kann. Unterschiedliche wiederaufladbare Batterien speichern unterschiedliche Energiemengen, weshalb die genaue Ermittlung der Leistung, die sie zur Betreibung eines Geräts bereitstellen können, entscheidend ist. Außerdem verrät dies, wie lange die Batterie ein Gerät betreiben kann und wie gut sie wieder aufgeladen werden kann. Doch hier ist das Problem: All diese Informationen sind nutzlos, wenn die Testergebnisse zur Batteriekapazität nicht genau sind. In diesem Artikel wird Schritt für Schritt erläutert, wie genaue Kapazitätstests an Batterien durchgeführt werden, unter Verwendung von Geräten aus der SDCBUS-Serie von Jiuyuan Tech zur Prüfung der Leistung von Traktionsbatterien.

Warum genaue Batteriekapazitätsprüfungen wichtig sind

Die Kapazität eines wiederaufladbaren Akkus herauszufinden, ist von großer Bedeutung. Da verschiedene wiederaufladbare Akkus unterschiedliche Energiemengen speichern, ist es äußerst wichtig zu wissen, wie viel Leistung sie liefern können, um ein Gerät betreiben zu können. Außerdem erfahren Sie dadurch, wie lange der Akku ein Gerät mit Strom versorgen kann und wie gut er wieder aufgeladen werden kann. Allerdings ist diese gesamte Information wertlos, wenn die Testergebnisse zur Messung der Akkukapazität nicht genau sind. Dieser Artikel führt Sie Schritt für Schritt durch den Prozess, wie Sie genaue Kapazitätstests an Akkus durchführen, und verwendet dabei Geräte aus der SDCBUS-Serie von Jiuyuan Tech zur Prüfung der Leistung von Batterien.

Was ist Akkukapazität

Wenn Sie die Kapazität eines Akkus nicht kennen, ist ein Vergleich mit einem 5.000-mAh-Akku bedeutungslos. Ein Akku wird erst dann als eine bestimmte Kapazität angesehen, wenn er ein wiederaufladbares Gerät für die entsprechende Dauer betreiben kann. Zum Beispiel hat ein Akku nur dann eine Kapazität von 5.000 mAh, wenn er ein Gerät eine Stunde lang mit Strom versorgen kann. Die Leistung der Kapazität eines Akkus hängt von verschiedenen Parametern ab, wie beispielsweise unterschiedlichen Temperaturen, Ausgangswerten und dem Alter des Akkus.

Die genauen Methoden zur Prüfung der Akkukapazität folgen einem schrittweisen Verfahren: Zuerst wird der Akku überladen, anschließend entlädt man ihn mit einer langsamen Rate. Das gesamte Verfahren basiert darauf, das Gerät für einen bestimmten Zeitraum laufen zu lassen und dabei die abgegebene Energie sowie die Kapazität des Akkus zu messen. Doch jedes Verfahren hat Regeln, die eingehalten werden müssen.

Vorbereitung auf die Prüfung und Verständnis der Batteriechemie

Wenn die Batterie neu und unbenutzt ist, empfehlen die meisten Experten, zunächst 1 bis 2 Lade-Entlade-Zyklen durchzuführen. Dies hilft, die chemischen Reaktionen innerhalb der Batterie zu stabilisieren und macht anschließende Kapazitätsmessungen genauer.

Stellen Sie beim Einrichten des Prüfbereichs sicher, dass dieser die richtige Größe hat und eine gute Luftzirkulation gewährleistet ist. Halten Sie feuerfeste Behälter bereit und haben Sie persönliche Schutzausrüstung (PSA) leicht zugänglich – dies ist besonders wichtig bei der Prüfung von Hochleistungsbatterien, wie sie in Fahrzeugen verwendet werden. Das Vernachlässigen dieser Sicherheitsmaßnahmen könnte Sie und andere in Gefahr bringen.

Die Temperaturkontrolle ist ebenfalls entscheidend für genaue Ergebnisse. In der Regel liefert die Prüfung von Batterien bei 25 °C (±2 °C) die zuverlässigsten Daten. Höhere Temperaturen können dazu führen, dass die Kapazitätsanzeige deutlich über dem tatsächlichen Wert liegt. Daher ist es wichtig, die Temperatur während des Tests stabil zu halten.

Batterie vollständig laden

Es ist am besten, ein XY-Koordinatendiagramm zu verwenden, um die konstante Spannung und den konstanten Strom während unserer Tests darzustellen. Befolgen Sie das CC-CV-Verfahren (konstanter Strom – konstante Spannung) ohne jegliche Änderungen.

An diesem Punkt ist es wichtig, diese Batterien zu verstehen und zu wissen, wie man sie korrekt verwendet. Das Laden ist erst abgeschlossen, wenn der Ladestrom das „Abschaltlevel“ erreicht oder überschreitet. Dies können Sie leicht berechnen, indem Sie zunächst den Strom ermitteln, der zum vollständigen Aufladen der Batterie benötigt wird. Wenn beispielsweise 1 Ampere benötigt werden, um die Batterie vollständig aufzuladen, müssen Sie sie stufenweise laden und den Strom auf 0,1 Ampere reduzieren, sobald dieser 1 Ampere erreicht – dies wird als Ruhestrom bezeichnet. Beachten Sie, dass die Verwendung einer Zeitschaltuhr nicht nur schwierig ist, sondern auch den Ladevorgang verlängert. In dieser Situation ist eine programmierbare Stromversorgung erforderlich.

Die Ruhephase

Nach Abschluss des Ladevorgangs folgt die Ruhephase, auch als Nachlade-Ausgleich bekannt, die gewöhnlich 1 bis 2 Stunden andauert. Diese Pause ist sehr wichtig, da sie es ermöglicht, dass sich die inneren chemischen Reaktionen stabilisieren und die Spannung sich einpendelt (während dieser 1 bis 2 Stunden kann die Spannung in der Ruhephase dennoch leicht schwanken). Dadurch wird die Genauigkeit der anschließenden Entladungstestergebnisse sichergestellt.

Die gesteuerte Entladung (der kritischste Schritt)

Dies ist der entscheidendste Schritt im gesamten Prozess. Die folgenden Schritte müssen sorgfältig und genau befolgt werden; andernfalls treten die meisten Fehler im gesamten Verfahren in diesem Stadium auf.

Verwenden Sie eine Konstantstrom-Entladung (CC): Der Entladestrom muss während dieses Schritts unverändert bleiben, auch während des konstanten Stromentladevorgangs.

Wählen Sie die korrekte Entladerate (C-Rate): Die Batteriekapazität kann je nach Entladerate variieren. Denken Sie daran, dass zur Sicherstellung aussagekräftiger und reproduzierbarer Testergebnisse die verwendete C-Rate angegeben werden muss.

Die Spannung, bei der die Entladung endet, wird als Abschaltspannung bezeichnet. Diese Spannung sollte unverändert erfasst werden. Entladen Sie die Batterie bis zur im Datenblatt angegebenen minimalen Sicherheitsspannung. Eine Beschleunigung oder erzwungene Fortsetzung des Entladevorgangs unterhalb dieser Spannung kann die Batterie beschädigen und die Genauigkeit der Testergebnisse beeinträchtigen.

Während kurzer Entladezeiten ist es leicht, den Überblick über den Strom zu verlieren. Daher ist die genaue Erfassung von Zeit und Strom der grundlegendste und wichtigste Schritt bei der Berechnung der Batteriekapazität.

Berechnung und Analyse

Sie können das Systemdiagramm der Lade-Entlade-Testausrüstung auf der Unternehmenswebsite einsehen. Die mit dem Gerät gelieferte Software verfügt über eine klare Benutzeroberfläche, und die Seite des oberen Computers kann Daten intuitiv anzeigen. Die meisten modernen Systeme können automatisch die gesamte entladene Strommenge in Amperestunden (Ah) berechnen, indem sie den Strom über die Zeit integrieren. Andere Systeme können Entladekurven erzeugen (die Spannung über die Zeit darstellen), und alle diese Systeme können fortgeschrittene Daten zur Batteriezustandsüberwachung und -leistung liefern, wie beispielsweise Entladespannungs- und Zeitkurven.

Warum spezialisierte Ausrüstung unverzichtbar ist

Während Sie einen Leerlauftest mit einem einfachen System und einem Multimeter durchführen können, können Sie die Genauigkeit des Tests ohne geeignete Ausrüstung nicht garantieren. Die SDCBUS-Serie von Jiuyuan Tech integriert alle Funktionen, die für eine präzise Akkukapazitätsmessung erforderlich sind, und ist somit ein unverzichtbares Werkzeug.

Hochpräzise Messergebnisse

Mit der SDCBUS-Serie werden die Spannungs- und Strommessergebnisse von Schlüsselgeräten erfasst, wodurch Fehler bei der Kapazitätsmessung reduziert werden. Durch die Verwendung der SDCBUS-Serie entfällt die Notwendigkeit, separate, auf dem Markt verfügbare hochentwickelte Messsysteme einzusetzen.

Der gesamte Prozess des Ladens, der intermittierenden Ladeunterbrechungen und der anschließenden Entladung ist automatisiert, wodurch menschliche Fehler ausgeschlossen werden. Jeder Test kann konsistent wiederholt werden, was das System äußerst zuverlässig für genaue Kapazitätstests macht.

Integrierte regenerative Last

Im Gegensatz zu einfachen ohmschen Lasten, die Energie in Form von Wärme verschwenden, wirkt die SDCBUS-Serie als regenerative DC-Elektroniklast. Sie kann die beim Entladen gewonnene Energie aufnehmen, in Wechselstrom umwandeln und in das Stromnetz des Gebäudes zurückspeisen. Diese Funktion macht Langzeit- und Hochleistungstests deutlich energieeffizienter und kostengünstiger.

Datenprotokollierung und -analyse

Während des gesamten Betriebs des Systems werden kontinuierlich Daten erfasst. Dadurch ist es möglich, Berichte zu erstellen und Spannungskurven zu analysieren, um potenzielle Batteriedegradationsprobleme zu erkennen – selbst wenn nur der grundlegende Kapazitätswert benötigt wird.

3 Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Frage 1: Wie lange dauert ein vollständiger Batteriekapazitätstest?

Die Testdauer hängt hauptsächlich von der Entladerate ab. Ein Test mit einer 1C-Entladerate (die die volle Kapazität innerhalb einer Stunde entlädt) dauert etwa eine Stunde, zuzüglich der Zeit für das Laden und Ruhen. Eine schonendere 0,5C-Entladerate dauert 2 Stunden. Unter Berücksichtigung des gesamten Zyklus aus Laden, Ruhen und Entladen dauert ein einzelner Test typischerweise 3 bis 8 Stunden, was einen realistischen Zeitrahmen darstellt.

Frage 2: Warum erreicht meine neue Batterie nicht die angegebene Kapazität?

Stellen Sie zuerst sicher, dass Sie die Prüfung mit professioneller Ausrüstung ordnungsgemäß durchführen. Die meisten renommierten Hersteller geben die Batteriekapazität unter bestimmten idealen Bedingungen an (z. B. Entladung mit 0,2C bei 25 °C). Unter anderen Bedingungen, wie einer hohen Entladerate oder niedrigeren Temperaturen, ergibt sich eine geringere Kapazitätsangabe. Zudem benötigen einige Batterien mehrere Lade-Entlade-Zyklen, um ihre maximale Kapazität zu erreichen.

Frage 3: Kann ich diese Ausrüstung für alle Batterietypen verwenden?

Ja, Systeme wie die SDCBUS-Serie von Jiuyuan Tech sind äußerst vielseitig einsetzbar. Sie funktionieren mit verschiedenen Batteriechemien, darunter Lithium-Ionen (Li-ion), Lithium-Eisenphosphat (LFP), Nickel-Metallhydrid (NiMH), Blei-Säure-Batterien und Durchflussbatterien. Entscheidend ist die richtige Einstellung der Spannungsgrenzen, Stromraten und Abschaltparameter für jeden spezifischen Batterietyp. Beachten Sie, dass diese Ausrüstung nicht zur Prüfung einzelner Batteriezellen verwendet wird.