Innenwiderstand einer Autobatterie

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Innenwiderstand einer Autobatterie
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rhophi

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Hallo liebe Elektroniker,

wie wohl jedes Jahr, hat eine große Zahl von Autofahrern im Winter ein Problem mit der Starterbatterie, insbesondere nach längerem Stillstand nach den Feiertagen (die Stand-by-Verbraucher saugen ja heutzutage einen Autoakku fast alleine in zwei Wochen leer). So ist es auch meiner Liebsten ergangen. Beim Anlassversuch nach zwei Wochen Standzeit drehte der Anlasser den Motor noch so ein zwei Mal durch, aber der Wagen startete nicht mehr. Der herbeigerufene gelbe Engel gab Starthilfe gab mit seinem Starterkoffer Starthilfe und empfahl den Wagen mindestens eine Stunde zu fahren, damit die Batterie ausreichend geladen würde, was dann auch geschah. Trotzdem war nach drei weiteren Tagen Stillstand die Batterie gerade so eben noch imstande den Wage zu starten, beim nächsten Startversuch (vier Tage später) musste wieder der gelbe Engel her. Dieser bestimmte dann mit einem Zangenamperemeter (nachdem der Wagen fremdgestartet war) den Ladestrom, die Messung ergab ca. 17A. Der Mechanikus meinte, der Strom solle eigentlich höher, bei ca. 22-25A liegen, aber ganz kaputt wäre die Batterie doch (noch) nicht - an diesem Tag war sie gerade einmal 1Jahr und drei Tage (!!!) eingebaut. Sicherheitshalber (weil ich nicht alle paar Tage das gleiche Drama erleben möchte) habe ich den Mechanikus dann einen neuen Ladungsspeicher einbauen lassen (war auch nur 10.-EUR teurer, als die Batterie des gleiche Herstellers ein Jahr zuvor im Autoersatzteilehandel - und sie wurde eingebaut). Die alte Batterie habe ich jedoch nicht zurück gegeben, sondern erst einmal auf die Messbank geschnallt. Nach langsamem Laden über 48 Stunden wollte ich dann den Innenwiderstand bestimmen. Dazu die Batterie ca. zwei Stunden ohne Ladung und Belastung ruhen lassen. Die gemessene Leerlaufspannung betrug 12,84 Volt. Dann über einen Lastwiderstand mit 2,46Ohm (inclusive Anschußkabel etc. für eine Minute entladen, dabei sank die Batteriespannung kontinuierlich auf bis zu 12,42V ab um nach einer Minute ohne Last wieder auf 12,67V anzusteigen. Nach weiteren zwei Stunden Pause beträgt die Leerlaufspannung wieder 12,82V.

Nach meinem Kenntnisstand berechnet man den Innenwiderstand einer Batterie durch die Differenz zwischen Leerlaufspannung und Lastspannung und teilt diese Differenz dann durch den Laststrom. Dieser betrug bei meiner einminütigen Messung durchschnittlich ca. 5,13A. Wenn ich nun 12,84Volt als Leerlaufspannung und 12,42V als Lastspannung einsetze und durch den o.a. Strom dividiere, erhalte ich einen Ri von 81mOhm. Das ist eigentlich ein recht ordentlicher Wert, denn die Literatur gibt Werte zwichen 50 und 200mOhm, typischerweise so ca. 120-150mOhm an.

Wenn ich aber eine Autobatterie mit einem Innenwiderstand von 81mOhm mit einem Anlasser von - sagen wir mal - 200A Laststrom belaste müsste ja am Innenwiderstand schon eine Spannung von 16,2Volt abfallen - das kann ja nicht sein.

Kann mir jemand auf die Sprünge helfen? Wo ist ein Fehler in der Messung, wo ist ein Fehler in der Rechnung, wo ist ein grundsätzlicher Fehler in meiner Betrachtung?

Vielen Dank im voraus
rhophi


[ Diese Nachricht wurde geändert von: rhophi am 12 Jan 2021 20:25 ]

BID = 1076704

perl

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Zitat :
Das ist eigentlich ein recht ordentlicher Wert, denn die Literatur gibt Werte zwichen 50 und 200mOhm, typischerweise so ca. 120-150mOhm an.



Zitat :
Kann mir jemand auf die Sprünge helfen?

Deine Literaturwerte sind falsch, vielleicht gelten sie für eine Motorradbatterie:


Zitat :
12,42V ab um nach einer Minute ohne Last wieder auf 12,67V anzusteigen

Also 250mV (oder sogar weniger wegen der grossen Zeitdifferenz) bei 5A = 50mΩ

Edit der Teufel hats mit den Nullen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Jan 2021 21:57 ]

P.S.:

Zitat :
Nach langsamem Laden über 48 Stunden wollte ich dann den Innenwiderstand bestimmen.
Bis zu welcher Spannung hast du denn geladen?
Bei einer so stark und schnell entladenen Batterie tritt eine Säureschichtung auf, und um diese aufzuheben, kann man die Batterie ruhig mal ein bischen gasen lassen, denn die Gasblasen rühren die Säure um.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Jan 2021 22:05 ]








BID = 1076761

bluebyte

Schriftsteller



Beiträge: 647
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Hi,
bedenke außerdem, daß beim Bleiakku der Innenwiderstand stark vom
Laststrom abhängt.
Je höher der Laststrom, desto kleiner der (errechnete) Innenwiderstand.

_________________
Gruß
bluebyte

BID = 1076772

rhophi

Stammposter



Beiträge: 273
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Hallo, zunächst einmal vielen DAnk für die Antworten.
@perl: Den ersten Tag habe ich bis maximal 13,8V geladen mit Strombegrenzung auf 6A (1/10 Kapazität), danach stufenweise bis auf 14,4 Volt erhöht und zum Schluß ca. 14 Stunden bei 14,4V mit einem Ladestrom von 0,8 bia 0,4A (abfallend). Wie kurz oderwie lange solte man denn eine Spannungsmessung zur Bestimmung des Innenwiderstandes ausführen? Leider habe ich nirgends in den Anleitungen etwas über die Dauer gefunden.
@bluebyte: Jetzt verstehe ich, warum viele Leute diese Innenwiderstandsmessungen mit 15-20A durchführen. Ich wollte eigentlich mit C/10 laden, hatte aber keine passenden Widerstände für 6A, so dass ich gedacht habe, so ca. 5A wären auch (noch) ok.


BID = 1076774

Murray

Inventar



Beiträge: 3874

Eigentlich misst man den Innenwiderstand ja mit Lastimpulsen und nicht über eine Minute.

und wenn bei 200A ein Abfall von 16V wäre heisst es im Umkehrschluss halt dass die gar keine 200A liefern kann.

Ein KFZ-Akku hat etwa 5 mOhm

BID = 1076782

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
mit einem Ladestrom von 0,8 bia 0,4A (abfallend)
Solange der Ladestrom bei konstanter Spannung noch fällt, bedeutet das, dass der Akku noch nicht voll geladen ist.
Wenn man dann die Spannung vorsichtig in Stufen steigert und der sich dabei nach einiger Zeit statisch einstellende Strom wieder deutlich steigt, kommt man in den Bereich der Knallgasbildung. Das können bis zu 2,7V/Zelle (16V) werden, aber wichtiger ist es, dass man die Spannungsstufe zwischen "voll" und Gasentwicklung bemerkt.

Im Prinzip lässt man es im Normalfall nicht soweit kommen, weil die Überladung nicht nur Wasserverlust, sondern auch Korrosion des positiven Bleigitters bedeutet, aber nach einer weitgehenden Entladung kann eine solche Überladung mit Gasbildung trotzdem angebracht sein um eine Säureschichtung aufzuheben. Eine Starterbatterie vom Auto hält eine gelegentliche Überladung mit 0,5..1A für ein paar Stunden auch problemlos aus.


Zitat :
Wie kurz oderwie lange solte man denn eine Spannungsmessung zur Bestimmung des Innenwiderstandes ausführen?
Wie Murray schon schrieb: Mit Impulsen.
Dazu kannst du die Batterie mit z.B. 1A vorbelasten, wodurch die wie ein Kondensator wirkenden Doppelschichten abgebaut werden, und schaltest dann deine Prüflast zu und ab und misst nach jedem Lastwechsel sofort die Spannungsänderung. Beide Werte sollten, mit umgekehrten Vorzeichen, etwa gleich hoch sein, wobei allerdings mit zunehmender Entladung der Innenwiderstand allmählich steigt.

Deshalb habe ich oben auch nur die Spannungsänderung beim Abschalten deiner Last berücksichtigt, wobei bis zur Spannungsmessung aber eigentlich zuviel Zeit vergangen war.
Wenn man nach der Entlastung so lange mit der Messung wartet, bekommt man überhöhte Spannungswerte, weil sich, z.B. durch Konzentrationsausgleich von Säure innerhalb der aktiven Massen, die Batterie "erholen" kann.


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