Das Errechnen der Batteriefunktionszeit

Das Errechnen der Batteriefunktionszeit

Eine Batterie kann entweder mit einem kleinen Strom während längerer Zeit entladen werden, oder mit einem höheren Strom während kürzerer Zeit. Die Tabelle 1 zeigt die Entladecharakteristik einer Blei-Säure-Batterie unter verschiedenen Belastungen, ausgedrückt durch die C-Werte. Bei 1C entlädt sich eine 10Ah-Batterie bei einer nominalen Einstellung von 10A in weniger als 1 Stunde. Bei 0,1C entlädt sich dieselbe Batterie in ungefähr 10 Stunden. Während sich die Entladespannung einer Blei-Säure-Batterie in einer gleichmässigen, runden Kurve der Endentladespannung nähert, zeigen Batterien auf Nickel- und Lithiumbasis einen stabileren Spannungsverlauf während der Entladephase und die Spannung fällt erst am Ende der Entladung rapid ab.

Tabelle 1: Typische Entladekurven von Blei-Säure-Batterien in Funktion der C-Einstellung.

Die Beziehung zwischen der Entladezeit (in Ampere ausgedrückt) ist ziemlich linear bei schwachen Belastungen. Sobald die Belastung zunimmt, leidet die Endladezeit zusätzlich, weil einige Batterieenergie wegen internen Verlusten verloren geht. In der Batterie führt die zu einer internen Erhitzung. Die nachfolgende Tabelle zeigt die typischen Entladezeiten einer 10Ah Blei-Säure-Batterie bei verschiedenen Strömen.

Entladestrom C-Wert Entladezeit Ende der Entladung Tabelle 2: Typische Entladezeit einer 10Ah Blei-Säure-Batterie als Funktion des C-Wertes.
0.5A 0.05C 20h 1.75V/cell
0.1A 0.1C 10h 1.75V/cell
2A 0.2C 5h 1.70V/cell
2.8A 0.28C 3f 1.64V/cell
6A 0.6C 1h 1.55V/cell
10A 1C 0.5h 1.40V/cell

Wenn die Batterie eine perfekte Energiequelle wäre und sich linear verhalten würde, würde eine 5A-Entladung zwei Stunden dauern. Bei einem Belastungsstrom von 10A, würde die gleiche Batterie während einer Stunde Energie abgeben. In Wirklichkeit, ist die effektive Entladezeit viel kürzer bei höheren Entladeströmen. Die Verluste steigen mit der Belastung progressiv an. Um ein wenig zu kompensieren, gestattet ein höherer Entladestrom eine etwas tiefere Endentladespannung pro Zelle, wie aus der 4. Kolonne der obenstehenden Tabelle hervorgeht.

Die Peukert-Zahl
Die Funktionstüchtigkeit einer Batterie wird in der Peukert-Zahl ausgedrückt. Im Wesentlichen stellt die Peukert-Zahl den Innenwiderstand einer Batterie dar. Ein Wert nahe von 1, zeigt eine gut arbeitende Batterie mit wenig Verlusten. Eine grössere Zahl zeigt eine weniger effiziente Batterie. Die Peukert-Zahl einer Batterie ist exponentiell und bewegt sich zwsichen 1,3 und 1,4 für eine Blei-Säure-Batterie. Für Batterien auf Nickelbasis ist die Zahl kleiner.

Eine Batterie wird am meisten gestresst, wenn sie mit einer starken Belastung gegen den Endentladepunkt entladen wird. Dies ist genau umgekehrt zu einem Verbrennungsmotor, der unter starker Belastung am effizientesten arbeitet. Bei einer Batterie gestattet eine mittlere Belastung den besten Level zur Wiederherstellung der chemischen Reaktion, die bei der Produktion von elektrischer Energie entsteht. Auf Grund des eher trägen Verhaltens, ist die Ruheperiode speziell wichtig für Blei-Säure-Batterien. Tabelle 3 zeigt die wirkliche Zellenkapazität von Blei-Säure bei einer gleichmässigen Entladung, im Gegensatz zu einer intermittierenden Entladung.

Tabelle 3: Die Peukert-KurveDie effektive Zellenkapazität verändert sich mit zunehmen-der Belastung. Eine intermittie-rende Entlad-ung vergrössert die Kapazität, da sie gestattet, chemische Reaktionen zu korrigieren.

Über den Autor
Isidor Buchmann ist der Gründer und Geschäftsführer von Cadex Electronics Inc., in Vancouver BC. Herr Buchmann hat fundierte Basiskenntnisse in der drahtlosen Kommunikation und studierte über zwei Jahrzehnte hinweg das praktische Verhalten von wiederaufladbaren Batterien und ihre täglichen Verwendungen. Als Autor gewann er Auszeichnungen für viele Artikel und Bücher über Batterien. Herr Buchmann's technische Ausführungen gingen rund um die Welt.
Cadex Electronics ist Hersteller von fortschrittlichen Batterieladegeräten, Batterieanalysern und PC-Software. Für Produktinformationen besuchen Sie bitte www.cadex.com.

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