Batterieinnenwiderstand trendbasiert bewerten: Einzelwert, Temperatur und Zellvergleich richtig nutzen

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Bei der Wartung von USV-Anlagen, stationären Batteriesystemen, Telekommunikationsanlagen oder anderen DC-Versorgungen gehört die Messung des Batterieinnenwiderstands zu den schnellsten Möglichkeiten, auffällige Zellen oder Batterieblöcke zu erkennen. Ein einzelner Widerstandswert sagt allerdings deutlich weniger aus, als häufig angenommen wird.

Ob beispielsweise 4,2 mΩ für einen bestimmten Batterieblock gut oder schlecht sind, lässt sich ohne weitere Informationen kaum beurteilen. Batterietyp, Baugröße, Temperatur, Ladezustand, Alter, Messverfahren und selbst die Qualität der Kontaktierung beeinflussen das Ergebnis. Wesentlich aussagekräftiger wird die Messung deshalb, wenn sie als Trend über die Zeit betrachtet und gleichzeitig mit den übrigen Zellen oder Blöcken desselben Batteriestrangs verglichen wird.

Eine schwächer werdende Zelle fällt häufig nicht zuerst durch eine ungewöhnliche Klemmenspannung auf. Insbesondere bei stationären Batteriesystemen unter Erhaltungsladung können die Spannungen eines Batteriestrangs noch relativ gleichmäßig aussehen, obwohl sich der Zustand einzelner Blöcke bereits verändert. Innenwiderstand, Impedanz oder Leitwert können solche Veränderungen als zusätzliche Diagnosegrößen sichtbar machen.

Für die Prüfung und Überwachung entsprechender Batteriesysteme finden Sie bei ICS Schneider Batterieprüfgeräte und Batterietester. Weitere Geräte zur elektrischen Prüfung und Diagnose finden Sie unter elektrische Mess- und Prüfgeräte.

Was bedeutet Batterieinnenwiderstand?

Eine reale Batterie ist keine ideale Spannungsquelle. Wird Strom entnommen oder aufgenommen, entstehen innerhalb der Batterie elektrische und elektrochemische Verluste. Dadurch verändert sich die Klemmenspannung abhängig von der Belastung.

Für eine stark vereinfachte Betrachtung lässt sich eine Batterie als ideale Spannungsquelle mit einem inneren Widerstand darstellen. Bei einer Änderung des Stroms entsteht eine entsprechende Änderung der Klemmenspannung.

Vereinfacht gilt:

ΔU = Ri · ΔI

beziehungsweise:

Ri = ΔU / ΔI

Dabei ist:

• R_i = ermittelter Innenwiderstand,
• ΔU = Änderung der Batteriespannung,
• ΔI = Änderung des Stroms.

Das reale Verhalten einer elektrochemischen Batterie ist jedoch komplexer. Neben ohmschen Verlusten in Elektroden, Gittern, Polverbindern und Elektrolyt spielen auch elektrochemische Vorgänge an den Elektrodenoberflächen eine Rolle. Das Messergebnis hängt deshalb davon ab, mit welchem Prüfverfahren und in welchem zeitlichen beziehungsweise frequenzabhängigen Bereich gemessen wird.

Ein angezeigter Innenwiderstands- oder Impedanzwert ist daher immer zusammen mit dem verwendeten Messverfahren zu betrachten. Werte verschiedener Messgeräte sollten nicht ungeprüft miteinander verglichen werden.

Innenwiderstand, Impedanz und Leitwert unterscheiden

In der Batteriediagnostik werden die Begriffe Innenwiderstand, Impedanz und Leitwert häufig nebeneinander verwendet. Sie beschreiben jedoch nicht zwingend dieselbe Messgröße.

Innenwiderstand

Bei einer Gleichstrom- beziehungsweise Lastsprungmessung wird beispielsweise ausgewertet, wie stark sich die Batteriespannung bei einer definierten Änderung des Stroms verändert. Daraus lässt sich für den betrachteten Zeitbereich ein dynamischer Widerstand bestimmen.

Impedanz

Bei einer Wechselstrommessung wird die Batterie mit einem definierten Wechselstromsignal beaufschlagt. Aus der Spannungsantwort und dem eingeprägten Strom wird die Impedanz ermittelt.

Da elektrochemische Prozesse frequenzabhängig reagieren, kann sich der ermittelte Wert mit der Prüffrequenz verändern.

Leitwert

Für einen rein ohmschen Widerstand ist der elektrische Leitwert mathematisch der Kehrwert des Widerstands:

G = 1 / R

Bei einem Batterietester sollte daraus jedoch nicht abgeleitet werden, dass jeder angezeigte Leitwert lediglich der Kehrwert eines beliebigen Innenwiderstandswerts ist. Entscheidend ist auch hier das jeweilige Prüf- und Auswerteverfahren.

Messgröße	Grundprinzip	Wichtiger Hinweis
Innenwiderstand	Bewertung von Strom- und Spannungsänderung	Messverfahren und betrachteten Zeitbereich beachten
Impedanz	Auswertung bei Wechselanregung	Prüffrequenz beeinflusst das Ergebnis
Leitwert	Kenngröße für die elektrische Leitfähigkeit	Nur Werte desselben Prüfverfahrens direkt vergleichen

Wie wird der Batterieinnenwiderstand gemessen?

Für die Zustandsdiagnose wird die Batterie mit einer definierten elektrischen Anregung beaufschlagt und ihre Spannungsreaktion ausgewertet. Je nach Messsystem kann dies beispielsweise über eine definierte Belastungsänderung oder ein Wechselstromsignal erfolgen.

Das grundlegende Prinzip besteht darin, eine bekannte Stromänderung beziehungsweise ein definiertes Prüfsignal zu erzeugen und die daraus resultierende elektrische Reaktion der Batterie zu erfassen.

Bei einer vereinfachten Lastsprungbetrachtung führt ein höherer Innenwiderstand bei gleicher Stromänderung zu einem größeren Spannungsabfall.

Für eine langfristige Trendbewertung ist besonders wichtig:

• möglichst dasselbe Messverfahren verwenden,
• vergleichbare Messbedingungen einhalten,
• dieselben Messpunkte verwenden,
• Temperatur und Betriebszustand dokumentieren,
• Messwerte eindeutig der jeweiligen Zelle oder dem jeweiligen Block zuordnen.

Nur dann lässt sich unterscheiden, ob sich tatsächlich die Batterie verändert hat oder lediglich die Messbedingungen unterschiedlich waren.

Warum ein einzelner Messwert wenig aussagekräftig ist

Angenommen, ein Prüfsystem ermittelt für einen Batterieblock einen Innenwiderstand von 5,1 mΩ. Ohne Referenz lässt sich aus diesem Wert allein kaum eine belastbare Aussage ableiten.

Der Messwert kann unter anderem beeinflusst werden durch:

• Batterietyp und Baugröße,
• Zellchemie,
• Temperatur,
• Ladezustand,
• Betriebszustand,
• Alter und Einsatzdauer,
• vorherige Lade- oder Entladevorgänge,
• Messverfahren,
• Messfrequenz beziehungsweise Messdauer,
• Kontaktierung.

Ein Wert von beispielsweise 5 mΩ kann deshalb bei einem Batterietyp unauffällig und bei einem anderen deutlich erhöht sein.

Für die Zustandsbewertung sind drei Vergleichsebenen besonders hilfreich:

1. Vergleich mit dem eigenen Ausgangswert: Wie stark hat sich dieselbe Zelle oder derselbe Block seit Inbetriebnahme verändert?
2. Vergleich innerhalb des Batteriestrangs: Wie verhält sich der Block gegenüber baugleichen Nachbarblöcken?
3. Vergleich mit geeigneten Referenz- oder Herstellerwerten: Gibt es für genau diesen Batterietyp und das verwendete Messverfahren belastbare Vergleichsdaten?

Je mehr dieser Informationen vorliegen, desto belastbarer wird die Bewertung.

Wie beeinflusst die Temperatur den Messwert?

Die Temperatur beeinflusst die elektrochemischen Vorgänge einer Batterie und damit auch Widerstand beziehungsweise Impedanz. Messreihen sollten deshalb möglichst unter vergleichbaren Temperaturbedingungen durchgeführt werden.

Ein Batterieblock mit deutlich niedrigerer Temperatur als die übrigen Blöcke kann beispielsweise einen anderen Messwert zeigen, ohne dass allein daraus auf eine entsprechend stärkere Alterung geschlossen werden darf.

Umgekehrt ist eine ungewöhnlich hohe Temperatur selbst ein wichtiger Diagnosehinweis. Sie kann beispielsweise auf ungünstige Umgebungsbedingungen, erhöhte Verluste oder Probleme an elektrischen Verbindungen hinweisen.

Bei wiederkehrenden Messungen sollte deshalb mindestens die Umgebungstemperatur erfasst werden. Bei kritischen Anlagen ist die Temperatur der einzelnen Zellen beziehungsweise Blöcke wesentlich aussagekräftiger.

Warum unterschiedliche Wartungstermine problematisch sein können

Wird ein Batteriestrang beispielsweise im Winter bei deutlich niedrigerer Temperatur und die Folgemessung im Sommer bei höherer Temperatur geprüft, sind beide Messreihen nicht automatisch direkt vergleichbar.

Ein langfristiger Trend benötigt deshalb möglichst ähnliche thermische Bedingungen oder zumindest eine saubere Temperaturdokumentation, damit Veränderungen plausibel eingeordnet werden können.

Ladezustand und Betriebszustand berücksichtigen

Neben der Temperatur beeinflusst auch der elektrische Betriebszustand das Verhalten einer Batterie. Wiederkehrende Messungen sollten deshalb möglichst in einem klar definierten Zustand durchgeführt werden.

Bei stationären Batteriesystemen kann dies beispielsweise ein stabiler Zustand unter Erhaltungsladung sein.

Ungünstig für direkte Vergleiche sind Messungen:

• unmittelbar nach einer starken Entladung,
• während der Erholungsphase nach einer Belastung,
• direkt nach einer intensiven Ladephase,
• bei stark wechselndem Lade- oder Laststrom,
• bei deutlich unterschiedlichen Ladezuständen.

Wer Messwerte über mehrere Jahre miteinander vergleichen möchte, sollte daher nicht nur die Messgröße, sondern auch den Betriebszustand zum Messzeitpunkt dokumentieren.

Den richtigen Referenzwert festlegen

Ein guter Referenzwert ist die Grundlage jeder Trendbewertung. Besonders wertvoll ist eine sogenannte Baseline-Messung, die nach Installation und vollständiger Inbetriebnahme eines neuen Batteriesatzes durchgeführt wird.

Dabei wird für jede einzelne Zelle beziehungsweise jeden Batterieblock ein Ausgangswert dokumentiert.

Spätere Messungen können dann auf genau diesen Wert bezogen werden:

Änderung = aktueller Messwert − Ausgangswert

oder als relative Änderung:

ΔRrel = ((Raktuell − Rreferenz) / Rreferenz) · 100 %

Existiert keine Messung aus dem Neuzustand, können alternativ verwendet werden:

• früheste vorhandene Wartungsmessung,
• Herstellerdaten für den jeweiligen Batterietyp und das passende Prüfverfahren,
• statistische Werte vergleichbarer Zellen aus demselben Batteriestrang.

Je weiter der Referenzwert von den tatsächlichen Bedingungen der untersuchten Batterie entfernt ist, desto vorsichtiger sollte er interpretiert werden.

Zellvergleich innerhalb des Batteriestrangs

Der Vergleich baugleicher Zellen oder Batterieblöcke innerhalb desselben Strangs ist eine besonders nützliche Methode zur Erkennung von Ausreißern.

Die Blöcke befinden sich typischerweise:

• im gleichen Batteriesystem,
• unter ähnlichen Betriebsbedingungen,
• im gleichen Ladebetrieb,
• mit vergleichbarer Betriebsdauer.

Weicht ein einzelner Block deutlich vom typischen Niveau des Strangs ab, ist dies deshalb häufig auffälliger als ein absoluter Messwert ohne Vergleich.

Beispiel:

Block	Innenwiderstand	Erste Bewertung
Block 17	3,8 mΩ	Typisches Niveau des Strangs
Block 18	3,9 mΩ	Unauffällig
Block 19	6,1 mΩ	Auffällig – Nachprüfung erforderlich
Block 20	3,7 mΩ	Unauffällig

Block 19 sollte aufgrund dieses Ergebnisses nicht automatisch ausgetauscht werden. Zunächst müssen beispielsweise Kontaktierung, Temperatur und Reproduzierbarkeit des Messwerts geprüft werden.

Mittelwert oder Median?

Für größere Batteriestränge kann zusätzlich ein statistischer Vergleich hilfreich sein. Ein Median ist dabei gegenüber einzelnen starken Ausreißern weniger empfindlich als ein einfacher Mittelwert.

Entscheidend bleibt jedoch die technische Interpretation: Ein statistisch auffälliger Block ist zunächst ein Kandidat für eine genauere Prüfung und nicht automatisch ein defekter Block.

Trendbewertung statt starrer Grenzwerte

Die größte Stärke der Innenwiderstands- beziehungsweise Impedanzmessung liegt in der Verlaufsbeobachtung.

Für jeden Block kann beispielsweise die relative Veränderung gegenüber einem Ausgangswert berechnet werden:

ΔRrel = ((Raktuell − Rreferenz) / Rreferenz) · 100 %

Steigt ein Block von 3,5 mΩ auf 4,2 mΩ, beträgt die relative Veränderung:

((4,2 − 3,5) / 3,5) · 100 % = 20 %

Eine solche prozentuale Veränderung ist jedoch kein universeller Austauschgrenzwert.

Sinnvolle Warn- oder Austauschgrenzen hängen unter anderem ab von:

• Batterietyp und Zellchemie,
• Herstellervorgaben,
• verwendetem Messverfahren,
• Erfahrungswerten aus vergleichbaren Anlagen,
• Alter und Betriebsbedingungen,
• Kritikalität und Redundanz der Stromversorgung,
• zusätzlichen Größen wie Spannung und Temperatur,
• Ergebnissen vorheriger Kapazitätstests.

Drei Trends sind besonders aussagekräftig

1. Abweichung vom eigenen Ausgangswert: Wie stark hat sich derselbe Block seit der ersten Referenzmessung verändert?
2. Abweichung vom Batteriestrang: Entwickelt sich der Block anders als baugleiche Nachbarblöcke?
3. Änderungsgeschwindigkeit: Steigt der Wert langsam über mehrere Jahre oder deutlich innerhalb eines kurzen Wartungsintervalls?

Gerade die Änderungsgeschwindigkeit liefert zusätzliche Informationen. Ein seit längerer Zeit leicht erhöhter, aber stabiler Wert ist anders zu bewerten als ein Block, dessen Widerstand innerhalb kurzer Zeit deutlich zunimmt.

Kontaktwiderstand und Messleitungen richtig beurteilen

Bei Widerständen im Milli- oder Submilliohm-Bereich können bereits geringe Übergangswiderstände an Kontaktstellen einen merklichen Einfluss auf die Messung haben.

Mögliche Fehlerquellen sind:

• oxidierte oder verschmutzte Batteriepole,
• Korrosion an Verbindern,
• lose Polverbinder,
• beschädigte oder verschmutzte Messkontakte,
• unterschiedlicher Anpressdruck,
• Messung an unterschiedlichen Positionen.

Bei geeigneten Messverfahren wird deshalb eine Vierleiter- beziehungsweise Kelvin-Messung eingesetzt. Strompfad und Spannungsmessung werden dabei voneinander getrennt.

Dadurch lässt sich der Einfluss der Messleitungen und Kontaktierung auf die Spannungsmessung wesentlich reduzieren.

Kontaktproblem oder schwache Batterie?

Zeigt ein einzelner Block plötzlich einen auffällig hohen Wert, sollte die Messung zunächst reproduziert werden.

1. Messkontakte absetzen.
2. Kontaktfläche prüfen.
3. Erneut an der definierten Messposition kontaktieren.
4. Messwert wiederholen.
5. Bei Bedarf auch Polverbinder und Anschlussstellen separat untersuchen.

Verschwindet die Abweichung nach einer sauberen Kontaktierung, lag wahrscheinlich ein Kontakt- oder Messproblem vor. Bleibt der Wert reproduzierbar erhöht, sollte der Batterieblock weiter untersucht werden.

Messstrom und Spannungsabfall

Eine Widerstandsbestimmung basiert grundsätzlich darauf, dass eine elektrische Anregung eine messbare Spannungsreaktion erzeugt.

Bei einer vereinfachten Lastsprungmessung gilt:

R = ΔU / ΔI

Je kleiner die erzeugte Spannungsänderung im Verhältnis zu Auflösung, Rauschen und Störeinflüssen ist, desto anspruchsvoller wird eine reproduzierbare Messung.

Professionelle Batterieprüf- und Überwachungssysteme verwenden deshalb definierte Prüfverfahren, bei denen Anregung und Spannungsmessung aufeinander abgestimmt sind.

Für Trendmessungen gilt besonders:

Messwerte sollten nur dann direkt miteinander verglichen werden, wenn Messprinzip und Prüfbedingungen ausreichend übereinstimmen.

Ein Wechsel des Messgeräts oder Messverfahrens kann zu einem Sprung in der Historie führen, obwohl sich die Batterie selbst kaum verändert hat.

Typische Fehlerbilder bei der Batteriemessung

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Ein Block besitzt einen deutlich höheren Widerstand als der restliche Strang	Alterung, Kontaktproblem oder abweichende Temperatur	Messung wiederholen, Temperatur und Anschlüsse prüfen
Alle Blöcke zeigen gegenüber der letzten Wartung veränderte Werte	Andere Temperatur, anderes Messverfahren oder anderer Betriebszustand	Messbedingungen und verwendetes Prüfgerät vergleichen
Messwert verändert sich bei wiederholter Kontaktierung stark	Kontaktwiderstand oder ungeeignete Messposition	Kontaktflächen und Messanschlüsse prüfen
Innenwiderstand steigt über mehrere Wartungsintervalle kontinuierlich	Fortschreitende Alterung	Trend weiter beobachten und gegebenenfalls Kapazitätsprüfung einplanen
Innenwiderstand steigt innerhalb kurzer Zeit deutlich an	Beschleunigte Alterung oder lokales Zellproblem möglich	Spannung, Temperatur, Betriebsbedingungen und Kapazität prüfen
Blockspannung unauffällig, Widerstands- oder Impedanzwert jedoch erhöht	Zustandsverschlechterung kann unter Erhaltungsladung in der Spannung noch wenig sichtbar sein	Trend und Verhalten unter Last untersuchen
Innenwiderstand unauffällig, Kapazität dennoch reduziert	Innenwiderstand bildet nicht alle Alterungsmechanismen eindeutig ab	Definierte Entlade- beziehungsweise Kapazitätsprüfung durchführen
Ein einzelner Batterieverbinder wird auffällig warm	Erhöhter Übergangswiderstand möglich	Verbindung und Anzug kontrollieren, gegebenenfalls separat niederohmig prüfen

Systematischer Prüfablauf für einen Batteriestrang

Für die wiederkehrende Wartung sollte der Messablauf möglichst standardisiert werden. Nur so entstehen Messreihen, die auch nach mehreren Jahren sinnvoll miteinander verglichen werden können.

1. Batterieanlage identifizieren: Standort, Batteriestrang, Batterietyp und Blocknummer eindeutig dokumentieren.
2. Betriebszustand prüfen: Befindet sich die Batterie in einem mit früheren Messungen vergleichbaren Zustand?
3. Temperatur erfassen: Umgebungstemperatur und bei Bedarf Blocktemperaturen dokumentieren.
4. Sichtprüfung durchführen: Gehäuse, Pole, Verbinder, Korrosion, Verformungen und andere Auffälligkeiten kontrollieren.
5. Spannungen erfassen: Zell- beziehungsweise Blockspannungen dokumentieren.
6. Innenwiderstand oder Impedanz bestimmen: Vorgegebene Messposition und dasselbe Messverfahren verwenden.
7. Ausreißer nachmessen: Kontaktprobleme und Bedienfehler ausschließen.
8. Strangvergleich durchführen: Messwert mit baugleichen Blöcken derselben Batterie vergleichen.
9. Trend auswerten: Aktuellen Wert mit historischen Werten desselben Blocks vergleichen.
10. Temperatur und Spannung einbeziehen: Keine Widerstandsbewertung isoliert durchführen.
11. Auffällige Blöcke markieren: Weitere Beobachtung oder vertiefende Prüfung festlegen.
12. Bei Bedarf Kapazität prüfen: Tatsächliche Leistungsfähigkeit mit einer definierten Entladeprüfung verifizieren.
13. Ergebnisse dokumentieren: Messwerte, Bedingungen und Wartungsentscheidung nachvollziehbar speichern.

Warum der Innenwiderstand keinen Kapazitätstest ersetzt

Eine der wichtigsten Grenzen der Innenwiderstands- beziehungsweise Impedanzmessung besteht darin, dass sie nicht direkt die tatsächlich verfügbare Batteriekapazität bestimmt.

Innenwiderstand, Impedanz und Leitwert eignen sich hervorragend als Diagnose- und Trendgrößen. Mit ihnen lassen sich Veränderungen und auffällige Blöcke schnell erkennen.

Für eine USV- oder Notstromanlage lautet die entscheidende Frage jedoch:

Kann die Batterie die geforderte Last noch über die erforderliche Zeit versorgen?

Diese Frage wird durch einen definierten Entladetest wesentlich direkter beantwortet.

Prüfverfahren	Stärke	Grenze
Innenwiderstand / Impedanz	Schnelle Zustands- und Trendbewertung einzelner Zellen oder Blöcke	Bestimmt nicht direkt die tatsächlich verfügbare Kapazität
Spannungsmessung	Einfach und schnell durchführbar	Unter Erhaltungsladung können geschwächte Blöcke vergleichsweise unauffällig sein
Entlade- / Kapazitätsprüfung	Prüft die tatsächliche Leistungsfähigkeit unter definierter Belastung	Aufwendiger und mit einer realen Entladung verbunden

Die Verfahren ergänzen sich daher: Regelmäßige Widerstands-, Impedanz- und Spannungsmessungen ermöglichen eine effiziente Trendüberwachung. Eine Entladeprüfung dient dazu, die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Batterie zu bestätigen.

Dokumentation und Austauschstrategie

Eine Trendanalyse funktioniert nur, wenn jeder Messwert eindeutig dem richtigen Batterieblock zugeordnet werden kann.

Mindestens dokumentiert werden sollten:

• Anlage und Standort,
• Batteriestrang,
• Zell- oder Blocknummer,
• Batterietyp,
• Installationsdatum beziehungsweise Alter,
• Messdatum,
• Spannung,
• Innenwiderstand, Impedanz oder Leitwert,
• Temperatur,
• Betriebs- und Ladezustand,
• verwendetes Messsystem und Prüfverfahren,
• besondere Beobachtungen.

Nicht nur absolute Werte speichern

Für eine aussagekräftige Wartungsstrategie sollte aus den Messdaten auch die Veränderung über die Zeit erkennbar sein.

Hilfreiche Größen sind beispielsweise:

• aktueller Messwert,
• ursprünglicher Referenzwert,
• relative Änderung seit der Referenzmessung,
• Median oder Mittelwert des Batteriestrangs,
• Abweichung des einzelnen Blocks vom Strangniveau,
• Änderung seit der letzten Wartung,
• Änderungsgeschwindigkeit über mehrere Prüfintervalle.

Eine Austauschentscheidung lässt sich damit wesentlich besser begründen als mit einem einzelnen starren Milliohm-Grenzwert.

Einzelblock oder kompletter Batteriesatz?

Ob nur ein einzelner Block oder ein kompletter Batteriesatz ausgetauscht werden sollte, hängt von Batterietyp, Anlagenkonzept, Alter, Herstellervorgaben und Kritikalität der Versorgung ab.

Bei einem bereits weit gealterten Batteriesatz kann der Austausch eines einzelnen auffälligen Blocks zwar ein akutes Problem beheben. Die übrigen Blöcke können sich jedoch ebenfalls bereits in einer fortgeschrittenen Alterungsphase befinden.

Der gemeinsame Trend aller Blöcke hilft deshalb bei der Unterscheidung zwischen einem lokalen Ausreißer und einer allgemeinen Alterung des Batteriesatzes.

Praxisbeispiel: auffälliger Block in einer USV-Batterie

Eine USV-Anlage verfügt über einen Batteriestrang aus mehreren baugleichen 12-V-Blöcken. Die Batterie wird regelmäßig geprüft.

Bei der aktuellen Messung liegen die meisten Innenwiderstandswerte zwischen 3,6 und 4,1 mΩ. Block 23 zeigt dagegen 5,4 mΩ.

Ein einzelner Wert von 5,4 mΩ wäre ohne weitere Informationen zunächst schwer zu bewerten. Die vorhandene Messhistorie liefert jedoch zusätzliche Hinweise.

Messzeitpunkt	Block 23	Typisches Niveau des Strangs
Referenzmessung	3,5 mΩ	3,3 bis 3,7 mΩ
spätere Wartung	3,9 mΩ	3,4 bis 3,8 mΩ
Folgemessung	4,4 mΩ	3,5 bis 3,9 mΩ
aktuelle Messung	5,4 mΩ	3,6 bis 4,1 mΩ

Damit fallen zwei Entwicklungen auf:

• Der Block liegt zunehmend über dem typischen Niveau des Batteriestrangs.
• Sein Widerstand steigt schneller als bei den übrigen Blöcken.

Die Messung wird zunächst wiederholt. Kontaktierung und Temperatur werden kontrolliert. Der erhöhte Wert bleibt reproduzierbar.

Die Blockspannung ist im normalen Ladebetrieb zunächst noch vergleichsweise unauffällig. Aufgrund des deutlichen Trends wird der Block jedoch für eine weiterführende Prüfung markiert.

Bei einer späteren definierten Belastungs- beziehungsweise Entladeprüfung zeigt der Block einen stärkeren Spannungseinbruch als die übrigen Blöcke.

Ergebnis: Entscheidend war nicht der isolierte Widerstandswert, sondern die Kombination aus historischem Trend, Vergleich innerhalb des Batteriestrangs und Verhalten unter Belastung.

Passende Batterieprüf- und Überwachungssysteme

Für die Zustandsbewertung stationärer Batteriesysteme sind je nach Wartungskonzept unterschiedliche Messverfahren sinnvoll. Für eine trendbasierte Innenwiderstandsüberwachung ist insbesondere ein System interessant, das Messwerte regelmäßig und reproduzierbar erfassen kann. Für den tatsächlichen Nachweis der Batteriekapazität wird dagegen eine kontrollierte Entladeprüfung benötigt.

CM 9010 – stationäre Batterieüberwachung mit Innenwiderstandsbestimmung

Die CM 9010 Batterieüberwachung ist für stationäre Batterieanlagen konzipiert und modular aufgebaut. Das System ermöglicht unter anderem eine aktive Bestimmung des Innenwiderstands.

Damit passt das Messprinzip besonders gut zu einer trendbasierten Zustandsbewertung: Anstatt einzelne Batterieblöcke nur bei einer gelegentlichen Wartung zu betrachten, können relevante Batterieparameter systematisch überwacht und Veränderungen frühzeitig erkannt werden.

Gerade bei kritischen Anwendungen wie USV-, Notstrom- oder anderen stationären DC-Versorgungen kann eine kontinuierliche beziehungsweise automatisierte Überwachung sinnvoll sein, wenn eine rein periodische Prüfung zu große Zeitabstände zwischen den Messungen erzeugt.

Weitere Informationen finden Sie unter CM 9010 Batterieüberwachung bei ICS Schneider.

BTS 200 MKII – Kapazität mit einer Entladeprüfung verifizieren

Der Innenwiderstand ist eine wichtige Diagnosegröße, beantwortet aber nicht unmittelbar die Frage nach der tatsächlich verfügbaren Batteriekapazität.

Das BTS 200 MKII Batterie Test System ist für definierte Entladezyklen an Hochleistungsbatterien ausgelegt. Das System erfasst dabei unter anderem Batteriespannung, Entladestrom und den Verlauf der Entladung.

Mit externen Lasten können Entladeströme bis zu 1300 A realisiert werden. Bis zu neun externe Lasten können mit dem System kombiniert werden.

Damit eignet sich das BTS 200 MKII als Ergänzung zur trendbasierten Zustandsüberwachung: Auffälligkeiten aus Innenwiderstands-, Spannungs- oder Temperaturtrends können bei Bedarf durch eine kontrollierte Entladeprüfung weiter untersucht werden.

Weitere Informationen finden Sie unter BTS 200 MKII Batterie Test System bei ICS Schneider.

Trendmessung und Kapazitätstest erfüllen unterschiedliche Aufgaben

Aufgabe	Geeigneter Ansatz
Veränderungen des Innenwiderstands erkennen	Wiederkehrende oder kontinuierliche Widerstandsüberwachung
Auffällige Zellen oder Blöcke erkennen	Trend- und Strangvergleich
Temperatur- und Spannungsabweichungen bewerten	Gemeinsame Betrachtung mehrerer Batterieparameter
Tatsächlich verfügbare Batteriekapazität nachweisen	Definierte Entladeprüfung

Eine sinnvolle Instandhaltungsstrategie kombiniert daher mehrere Ebenen: Zustandsparameter werden regelmäßig beobachtet, auffällige Veränderungen gezielt untersucht und die tatsächliche Batterieleistung bei Bedarf durch einen Entladetest verifiziert.

Eine Übersicht entsprechender Geräte finden Sie unter Batterieprüfgeräte und Batterietester bei ICS Schneider.

Fazit

Die Messung des Batterieinnenwiderstands ist ein wirkungsvolles Werkzeug zur Zustandsbewertung von Batteriesystemen – vorausgesetzt, der Wert wird im richtigen Zusammenhang interpretiert.

Ein einzelner Widerstands-, Impedanz- oder Leitwert ist nur begrenzt aussagekräftig. Wesentlich informativer sind historischer Verlauf, Temperatur, Betriebszustand und der Vergleich mit baugleichen Zellen desselben Batteriestrangs.

Besonders interessant sind Blöcke, deren Messwerte sich schneller verändern als die Werte der übrigen Batterie. Bevor daraus eine Austauschentscheidung abgeleitet wird, sollten jedoch Kontaktierung, Temperatur und Messbedingungen als mögliche Ursachen ausgeschlossen werden.

Die trendbasierte Innenwiderstandsbewertung eignet sich damit hervorragend zur Früherkennung auffälliger Zellen. Sie ersetzt jedoch keinen Kapazitätstest. Bei kritischen Batterieanlagen ist deshalb die Kombination aus regelmäßiger Zustandsüberwachung, sauberer Messwertdokumentation und bedarfsgerechter Entladeprüfung besonders aussagekräftig.

FAQ: Batterie-Innenwiderstand messen und bewerten

Was sagt der Innenwiderstand einer Batterie aus?

Der gemessene Innenwiderstand liefert Informationen über die elektrischen und – abhängig vom Prüfverfahren – elektrochemischen Verluste innerhalb einer Batterie. Ein zunehmender Wert kann auf eine Zustandsveränderung oder Alterung hinweisen. Aussagekräftiger als ein Einzelwert ist jedoch die Entwicklung über die Zeit.

Ist ein hoher Batterieinnenwiderstand immer ein Zeichen für eine defekte Batterie?

Nein. Ein erhöhter Messwert kann beispielsweise auch durch Temperaturunterschiede, ungeeignete Messbedingungen oder Kontaktprobleme verursacht werden. Auffällige Werte sollten deshalb zunächst reproduziert und gemeinsam mit weiteren Batterieparametern bewertet werden.

Welcher Innenwiderstand einer Batterie ist noch gut?

Es gibt keinen universellen Milliohm-Grenzwert für alle Batterien. Der typische Wert hängt unter anderem von Batterietyp, Baugröße, Zellchemie, Temperatur und Messverfahren ab. Besonders hilfreich sind der Ausgangswert derselben Batterie, geeignete Herstellerangaben und der Vergleich mit baugleichen Blöcken im gleichen Batteriestrang.

Warum ist der Trend wichtiger als ein einzelner Messwert?

Der Trend zeigt, wie sich derselbe Batterieblock über Monate oder Jahre entwickelt. Dadurch können schleichende Veränderungen erkannt werden, auch wenn der aktuelle Einzelwert ohne Vergleich noch nicht eindeutig auffällig erscheint.

Wie sollte ein Referenzwert für den Batterieinnenwiderstand festgelegt werden?

Optimal ist eine Referenzmessung nach Installation und Inbetriebnahme eines neuen Batteriesatzes. Fehlt diese, kann die früheste verfügbare Messung oder ein geeigneter Vergleich innerhalb eines baugleichen Batteriestrangs verwendet werden. Herstellerwerte sind nur dann direkt geeignet, wenn Messverfahren und Bedingungen ausreichend vergleichbar sind.

Warum muss bei einer Innenwiderstandsmessung die Temperatur dokumentiert werden?

Die Temperatur beeinflusst das elektrochemische Verhalten der Batterie und damit auch Widerstand beziehungsweise Impedanz. Messungen bei deutlich unterschiedlichen Temperaturen können deshalb nicht ohne Weiteres direkt miteinander verglichen werden.

Was ist der Unterschied zwischen Innenwiderstand und Impedanz?

Ein Innenwiderstand kann beispielsweise aus einer Strom- und Spannungsänderung bei einer definierten Belastung bestimmt werden. Bei einer Impedanzmessung wird die Reaktion der Batterie auf ein Wechselstromsignal betrachtet. Da Batterien elektrochemische Systeme sind, kann der gemessene Wert von der verwendeten Frequenz abhängen.

Was bedeutet Batterieleitwert?

Der Leitwert beschreibt grundsätzlich die elektrische Leitfähigkeit. Für einen ideal ohmschen Widerstand ist er der Kehrwert des Widerstands. Bei Batterietestern hängt die ausgegebene Kenngröße jedoch vom jeweiligen Messverfahren ab. Werte unterschiedlicher Geräte sollten daher nicht allein aufgrund ihrer Bezeichnung direkt miteinander verglichen werden.

Warum sind Kelvin- beziehungsweise Vierleiteranschlüsse bei kleinen Widerständen sinnvoll?

Bei sehr kleinen Widerständen können Messleitungs- und Übergangswiderstände einen erheblichen Anteil am Ergebnis haben. Bei einer Vierleitermessung werden Strompfad und Spannungsmessung getrennt, wodurch der Einfluss der Messleitungen deutlich reduziert werden kann.

Kann eine Batterie eine normale Spannung haben und trotzdem geschwächt sein?

Ja. Besonders unter Erhaltungsladung kann die Spannung eines geschwächten Batterieblocks zunächst relativ unauffällig sein. Unter Belastung oder bei einer Widerstands- beziehungsweise Impedanzmessung können sich dennoch Unterschiede gegenüber den übrigen Blöcken zeigen.

Wie findet man eine schwache Zelle in einem Batteriestrang?

Besonders aussagekräftig ist die Kombination aus Zell- oder Blockspannung, Innenwiderstand beziehungsweise Impedanz, Temperatur und historischem Trend. Ein Block, der sich reproduzierbar deutlich vom Niveau baugleicher Nachbarblöcke entfernt, sollte näher untersucht werden.

Warum sollte möglichst immer dasselbe Messverfahren verwendet werden?

Unterschiedliche Messsysteme können mit verschiedenen Prüfströmen, Frequenzen, Zeitbereichen und Auswertealgorithmen arbeiten. Dadurch können am selben Batterieblock unterschiedliche Zahlenwerte entstehen. Für eine langfristige Trendanalyse ist ein konstantes Prüfverfahren deshalb besonders wichtig.

Wie oft sollte der Batterieinnenwiderstand gemessen werden?

Das geeignete Intervall hängt von Batterietyp, Anlagenkritikalität, Betriebsbedingungen, Wartungskonzept und Herstellervorgaben ab. Für eine Trendanalyse ist vor allem wichtig, dass die Prüfintervalle definiert und die Messbedingungen ausreichend reproduzierbar sind.

Ersetzt die Innenwiderstandsmessung einen Kapazitätstest?

Nein. Die Innenwiderstands- beziehungsweise Impedanzmessung eignet sich sehr gut für Diagnose und Trendüberwachung. Sie bestimmt jedoch nicht direkt die tatsächlich verfügbare Batteriekapazität. Für deren Nachweis ist eine definierte Entladeprüfung erforderlich.

Wann sollte ein auffälliger Batterieblock ausgetauscht werden?

Eine Austauschentscheidung sollte nicht allein auf einem einzelnen Widerstandswert beruhen. Sinnvoll ist eine gemeinsame Bewertung von Trend, Strangvergleich, Spannung, Temperatur, Alter, Betriebsbedingungen, Verhalten unter Last und gegebenenfalls dem Ergebnis einer Kapazitätsprüfung.

Was ist der Vorteil einer permanenten Batterieüberwachung?

Bei einer permanenten Überwachung werden relevante Batterieparameter nicht nur während einzelner Wartungstermine betrachtet. Dadurch können Veränderungen zwischen den Wartungsintervallen früher erkannt und historische Entwicklungen systematischer bewertet werden.

Wann ist eine Entladeprüfung sinnvoll?

Eine Entladeprüfung ist sinnvoll, wenn die tatsächlich verfügbare Leistungsfähigkeit beziehungsweise Kapazität einer Batterie nachgewiesen werden soll. Sie kann außerdem verwendet werden, um auffällige Ergebnisse aus der Widerstands-, Spannungs- oder Trendüberwachung weiter zu untersuchen.