Batterien richtig prüfen: Spannung, Innenwiderstand, Kapazität und Elektrolytdichte systematisch bewerten

→ Produkt: TMC-2001RTS Batterietester → Produkt: Anton Paar DMA 35

 

Eine stationäre Batterieanlage funktioniert noch.

Die Blockspannungen sehen auf den ersten Blick unauffällig aus.

Ist die Batterie deshalb noch in gutem Zustand?

Nicht unbedingt.

Eine einzelne Messgröße kann den Zustand einer Batterie nur begrenzt beschreiben.

Für eine belastbare Batteriediagnose müssen verschiedene Eigenschaften voneinander unterschieden werden:

Spannung → elektrischer Betriebszustand

Innenwiderstand → Veränderung des elektrischen und elektrochemischen Zustands

Kapazität → tatsächlich verfügbare Energie unter definierten Entladebedingungen

Temperatur → thermischer Zustand und wichtiger Einflussfaktor

Elektrolytdichte → zusätzlicher Zustandsindikator bei offenen Bleibatterien

Verbinder-Spannungsabfall → Qualität von Verbindungen unter Belastung

Die Stärke einer professionellen Batteriewartung liegt deshalb nicht in einer einzelnen Messung, sondern in der Kombination mehrerer Prüfmethoden und deren Vergleich über die Zeit.

Genau hierfür ist der TMC-2001RTS Batterietester ausgelegt.

Er verbindet verschiedene Prüfverfahren innerhalb einer Batterieanlage und ermöglicht die strukturierte Speicherung und spätere Auswertung der Messwerte.

Bei offenen Bleibatterien lässt sich die Diagnose zusätzlich um die Elektrolytdichte ergänzen. Hierfür kann das Anton Paar DMA 35 eingesetzt werden. Die aufgenommenen Dichte- und Temperaturdaten können anschließend dem TMC-System beziehungsweise der richtigen Batterieanlage zugeordnet werden.

Warum reicht eine einzelne Batteriemessung nicht aus?

Batterien sind elektrochemische Systeme.

Ihr Zustand lässt sich deshalb nicht vollständig mit nur einem elektrischen Messwert beschreiben.

Beispiel Spannung

Ein Batterieblock kann während der Erhaltungsladung eine scheinbar korrekte Spannung besitzen.

Das beweist jedoch noch nicht, dass der Block bei einer späteren Entladung die erforderliche Kapazität liefern kann.

Beispiel Innenwiderstand

Ein auffälliger Widerstandswert kann auf eine Veränderung des Batterieblocks hinweisen.

Der Widerstandswert ist jedoch nicht automatisch gleichbedeutend mit:

verbleibende Kapazität in Ah

Beispiel Elektrolytdichte

Bei einer offenen Bleibatterie liefert die Elektrolytdichte zusätzliche Informationen über den Zustand des Elektrolyten und den Ladezustand.

Sie ersetzt jedoch ebenfalls keinen kontrollierten Kapazitätstest.

Deshalb sollten mehrere Diagnoseebenen kombiniert werden

Prüfung	Hauptaussage
Sichtprüfung	Mechanischer Zustand und offensichtliche Schäden
Blockspannung	Elektrischer Betriebszustand und Unterschiede zwischen Blöcken
Innenwiderstand	Zustandsänderungen innerhalb der Batterie
Kapazitätstest	Tatsächlich verfügbare Kapazität unter definierter Belastung
Temperatur	Thermische Auffälligkeiten und Vergleichbarkeit der Messung
Elektrolytdichte	Zusätzliche Diagnose bei offenen Bleibatterien
Verbinder-Spannungsabfall	Zustand elektrischer Verbindungen unter Last

Welche Methoden gibt es zur Batterieprüfung?

Für stationäre Batterieanlagen lassen sich die wichtigsten Prüfverfahren grundsätzlich in drei Gruppen einteilen.

1. Prüfung im normalen Betrieb

Dazu gehören beispielsweise:

• Sichtprüfung,
• Erhaltungsladespannung,
• Blockspannung,
• Temperatur,
• Innenwiderstand.

2. Prüfung unter definierter Belastung

Dazu gehören:

• Kapazitätstest,
• Entladekurve,
• Gesamtspannung,
• Entladestrom,
• Spannungsabfall über Batterieverbinder.

3. Elektrochemische Zusatzprüfung

Bei zugänglichen, flüssigkeitsgefüllten Bleibatterien kann zusätzlich die:

Elektrolytdichte

gemessen werden.

Die Methoden ergänzen sich

Ein sinnvoller Wartungsplan kombiniert deshalb:

schnelle regelmäßige Zustandskontrolle

mit:

periodischen tiefergehenden Prüfungen

1. Sichtprüfung als Grundlage

Bevor Messleitungen angeschlossen werden, sollte eine Batterieanlage zunächst visuell kontrolliert werden.

Zu prüfen sind beispielsweise

• Beschädigungen am Gehäuse,
• Verformungen oder Aufblähungen,
• Korrosion an Polen und Verbindern,
• auffällige Ablagerungen,
• lose Verbindungen,
• Undichtigkeiten,
• auffällige Erwärmungen beziehungsweise Verfärbungen,
• bei offenen Batterien auch der Elektrolytbereich.

Warum ist das wichtig?

Elektrische Messungen können einen mechanischen Defekt nicht vollständig ersetzen.

Eine strukturierte Batteriewartung beginnt deshalb immer mit dem Gesamtzustand der Anlage und nicht erst mit dem ersten Messwert.

2. Blockspannung und Erhaltungsladespannung messen

Eine der einfachsten Prüfungen ist die Messung der einzelnen Zell- beziehungsweise Blockspannungen.

Bei Erhaltungsladung

befindet sich die Batterie normalerweise dauerhaft am Ladegerät.

Interessant ist dann nicht nur die absolute Spannung, sondern vor allem:

Wie unterscheiden sich die einzelnen Blöcke voneinander?

Beispiel

In einer Batterieanlage zeigen fast alle Blöcke:

13,55 … 13,62 V

ein einzelner Block jedoch:

13,20 V

Eine solche Abweichung

sollte untersucht werden, selbst wenn die Gesamtspannung der Batterieanlage zunächst plausibel erscheint.

TMC-2001RTS – Funktion Ladeerhaltung

Der TMC-2001RTS besitzt hierfür eine eigene Funktion zur wiederkehrenden Erfassung der Blockspannungen bei Erhaltungsladung.

Damit können beispielsweise:

vierteljährliche Vergleichsmessungen

systematisch derselben Batterieanlage zugeordnet werden.

Wichtig

Eine korrekte Erhaltungsladespannung zeigt hauptsächlich, dass sich der Block aktuell in einem plausiblen elektrischen Betriebszustand befindet.

Sie beweist nicht automatisch eine ausreichende Restkapazität.

3. Innenwiderstand messen

Die Innenwiderstandsmessung gehört zu den wichtigsten Methoden für die wiederkehrende Zustandsdiagnose stationärer Batterien.

Grundprinzip

Bei einer Stromänderung reagiert die Batterie mit einer Spannungsänderung.

Vereinfacht gilt:

R = ΔU / ΔI

Ein steigender Widerstand

kann auf eine Veränderung des Batterieblocks hinweisen.

Der große Vorteil

Eine Widerstandsmessung ist wesentlich schneller durchführbar als ein vollständiger Kapazitätstest.

Aber

Der gemessene Widerstand sollte nicht als direkte Anzeige von:

Restkapazität = x %

interpretiert werden.

Seine Stärke liegt insbesondere in der:

Zustandsüberwachung und Trendanalyse

Rel und Rct getrennt betrachten

Eine Besonderheit des TMC-2001RTS ist die getrennte Betrachtung unterschiedlicher Widerstandsanteile.

ICS nennt:

Rel = metallischer beziehungsweise elektrischer Widerstandsanteil

und:

Rct = Charge-Transfer-Widerstand

Rel

steht stärker mit den ohmschen beziehungsweise leitenden Bestandteilen des Batterieblocks in Zusammenhang.

Rct

beschreibt einen elektrochemischen Widerstandsanteil der Ladungsübertragung innerhalb des Batteriesystems.

Warum ist die Trennung interessant?

Ein einfacher Gesamt-Innenwiderstand kann verschiedene Veränderungen überlagern.

Wenn dagegen:

Rel

und:

Rct

getrennt betrachtet werden können, erhält der Anwender zusätzliche Informationen darüber, welcher Teil des Batterieverhaltens sich verändert hat.

Wichtig bei der Interpretation

Aus einem einzelnen Rel- oder Rct-Wert sollte nicht automatisch eine konkrete Fehlerursache abgeleitet werden.

Entscheidend sind:

• Batterietyp,
• Herstellerdaten,
• Temperatur,
• Ladezustand,
• Alter,
• Vergleich mit baugleichen Blöcken,
• Trend gegenüber früheren Messungen.

Warum eine Kelvin-Messung wichtig ist

Batterie-Innenwiderstände liegen häufig im Milliohm-Bereich.

Bei solchen kleinen Widerständen können bereits:

• Messleitungswiderstände,
• Kontaktwiderstände,
• Übergangswiderstände

das Messergebnis deutlich beeinflussen.

Vierleiterprinzip

Der TMC-2001RTS arbeitet für die Widerstandsmessung mit Kelvin-Anschlüssen.

Dabei werden:

Strompfad

und:

Spannungsmessung

voneinander getrennt.

Vorteil

Der Einfluss der Messleitungen auf die Widerstandsermittlung wird wesentlich reduziert.

Beim TMC-2001RTS

werden hierzu die Anschlüsse:

P+ / P-

und:

S+ / S-

verwendet.

Sicherheit beachten

Bei der Widerstandsmessung wird ein Prüfstrom erzeugt.

Das TMC-Handbuch weist deshalb unter anderem darauf hin, Widerstandsmessungen nicht unmittelbar nach dem Laden durchzuführen und die Anforderungen für ausreichend belüftete Batterieräume beziehungsweise zulässige Wasserstoffkonzentrationen einzuhalten.

Für die Widerstandsmessung am P+-Eingang ist außerdem die im Handbuch angegebene maximal zulässige Blockspannung zu beachten.

Warum der Trend wichtiger als ein einzelner Widerstandswert ist

Ein häufiges Problem bei Batterietests ist die Suche nach einem universellen Grenzwert.

Beispielsweise:

Ab wie viel mΩ ist eine Batterie schlecht?

Eine universelle Antwort gibt es nicht

Der normale Innenwiderstand hängt unter anderem ab von:

• Batteriebauart,
• Nennkapazität,
• Blockspannung,
• Hersteller,
• Temperatur,
• Ladezustand.

Deshalb ist eine Referenzmessung besonders wertvoll

Bei einer neuen beziehungsweise nachweislich intakten Batterieanlage werden Ausgangswerte erfasst.

Spätere Messungen werden mit diesen Werten verglichen.

Beispiel

Ausgangswert:

Rel = 0,80 mΩ

später:

Rel = 0,83 mΩ

und nach mehreren Jahren:

Rel = 1,25 mΩ

Die Veränderung

kann wesentlich aussagekräftiger sein als der absolute Wert allein.

4. Kapazität durch kontrollierte Entladung prüfen

Wenn geklärt werden soll, welche Kapazität eine Batterie tatsächlich zur Verfügung stellen kann, ist eine kontrollierte Entladung ein besonders aussagekräftiges Verfahren.

Prinzip

Die vollständig vorbereitete Batterie wird unter definierten Bedingungen entladen.

Erfasst werden insbesondere:

• Entladestrom,
• Entladezeit,
• Gesamtspannung,
• Blockspannungen,
• Endspannung.

Vereinfacht

bei konstantem Strom:

Kapazität Ah = Strom A × Zeit h

Beispiel

Eine Batterie liefert:

20 A

für:

4 h

Damit wurden:

80 Ah

entnommen.

In der Praxis

müssen zusätzlich die vom Batteriehersteller festgelegten:

• Entladeraten,
• Endspannungen,
• Temperaturbedingungen,
• Bewertungsverfahren

berücksichtigt werden.

Vorteil des Kapazitätstests

Er prüft die Batterie unter realer Belastung.

Nachteil

Der Test:

• benötigt Zeit,
• entlädt die Batterie,
• erfordert eine definierte Last,
• muss betrieblich geplant werden.

Deshalb

ist die Widerstandsmessung kein Ersatz für den Kapazitätstest.

Umgekehrt muss jedoch auch nicht bei jeder routinemäßigen Wartung zwangsläufig eine vollständige Entladung durchgeführt werden.

Blockspannungen während der Entladung verfolgen

Während eines Kapazitätstests ist nicht nur die Gesamtspannung interessant.

Besonders aussagekräftig

ist die Entwicklung jedes einzelnen Blocks.

Beispiel

Die Batterie besteht aus:

40 Blöcken

.

Während der Entladung verhalten sich 39 Blöcke ähnlich.

Ein Block fällt jedoch deutlich schneller ab.

Die Gesamtspannung

kann zu diesem Zeitpunkt noch akzeptabel aussehen.

Der einzelne schwache Block wird aber bereits sichtbar.

TMC-2001RTS

Die Funktion:

Entladung

ermöglicht die wiederholte Erfassung der einzelnen Blockspannungen während einer kontrollierten Entladung.

Dadurch entsteht

nicht nur ein Endwert, sondern eine:

zeitliche Entwicklung der einzelnen Batterieblöcke

Gesamtspannung und Entladestrom aufzeichnen

Neben den einzelnen Blockspannungen ist bei einem Entladetest die kontinuierliche Aufzeichnung des Gesamtsystems sinnvoll.

Der TMC-2001RTS bietet hierfür

Intervall U

zur Aufzeichnung der Gesamtspannung.

Zusätzlich

steht:

Intervall U+I

zur Verfügung.

Dabei können:

• Batteriegesamtspannung,
• Stromsignal einer geeigneten Stromzange

über definierte Zeitintervalle aufgezeichnet werden.

Dadurch lässt sich beispielsweise dokumentieren

Spannung über Zeit

und:

Entladestrom über Zeit

Besonders wichtig

bei einer nicht vollständig konstanten Last.

5. Batterieverbinder unter Belastung prüfen

Eine Batterieanlage besteht nicht nur aus den Batterieblöcken.

Auch die elektrischen Verbindungen zwischen ihnen gehören zur Strombahn.

Ein schlechter Verbinder

kann beispielsweise entstehen durch:

• lockere Verbindung,
• Korrosion,
• verschmutzte Kontaktflächen,
• mechanische Veränderungen.

Unter Last

entsteht an einem erhöhten Übergangswiderstand ein Spannungsabfall.

Vereinfacht:

U = R × I

Beispiel

Bei:

R = 1 mΩ

und:

I = 100 A

ergibt sich:

U = 100 mV

TMC-2001RTS

besitzt eine eigene Funktion zur Erfassung der Spannungsverluste über die Batterieverbinder.

Das Handbuch empfiehlt diese Messung im Zusammenhang mit einem Kapazitätstest, da dabei ein entsprechender Batteriestrom fließt.

6. Batterietemperatur messen

Temperatur ist bei der Batteriediagnose keine nebensächliche Zusatzgröße.

Sie beeinflusst

• elektrochemische Reaktionen,
• Innenwiderstand,
• Ladespannung,
• verfügbare Kapazität,
• Alterungsverhalten.

Deshalb müssen Widerstandswerte immer im Kontext der Temperatur betrachtet werden

Ein Vergleich:

Messung A bei 20 °C

mit:

Messung B bei 35 °C

kann ohne Berücksichtigung der Temperatur zu Fehlinterpretationen führen.

Lokale Temperaturunterschiede

zwischen einzelnen Batterieblöcken können ebenfalls diagnostisch interessant sein.

TMC-2001RTS

unterstützt hierfür eine Temperaturmessfunktion mit einem geeigneten optionalen IR-Temperaturfühler.

7. Elektrolytdichte bei offenen Bleibatterien messen

Bei offenen Bleibatterien mit zugänglichem flüssigem Elektrolyten steht eine weitere wichtige Diagnosegröße zur Verfügung:

Elektrolytdichte

Warum ändert sich die Dichte?

Bei einer Bleibatterie verändert sich während Lade- und Entladevorgängen die Konzentration der Schwefelsäure im Elektrolyten.

Damit verändert sich auch dessen Dichte.

Grundsätzlich

kann die Dichte deshalb Informationen über:

• Ladezustand,
• Unterschiede zwischen einzelnen Zellen,
• auffällige Elektrolytverhältnisse

liefern.

Aber

Die Dichte muss im Zusammenhang mit:

• Temperatur,
• Batterietyp,
• Herstellerangaben,
• Ladezustand,
• gegebenenfalls Säureschichtung

bewertet werden.

Nicht für geschlossene VRLA-Batterien

Bei:

• AGM-Batterien,
• Gel-Batterien,
• anderen verschlossenen Batteriekonstruktionen

ist eine solche Elektrolytprobenahme im normalen Wartungsbetrieb nicht vorgesehen.

Elektrolytdichte mit dem Anton Paar DMA 35 bestimmen

Traditionell wurde die Säuredichte häufig mit einem:

Glas-Aräometer

beziehungsweise Hydrometer bestimmt.

Eine moderne Alternative

ist das:

Anton Paar DMA 35 Standard

ICS nennt für das DMA 35 unter anderem

• Dichtemessbereich 0 … 3 g/cm³,
• Dichtegenauigkeit 0,001 g/cm³,
• digitale Dichteauflösung 0,0001 g/cm³,
• integrierte Temperaturmessung,
• nur etwa 2 ml erforderliches Probenvolumen,
• H₂SO₄-Tabellen,
• Speicherung von Messwerten und Proben-IDs.

Für Batteriewartung besonders interessant

ist die Kombination aus:

Dichte + Temperatur

Dadurch

muss ein Dichtewert nicht losgelöst vom thermischen Zustand betrachtet werden.

Praktischer Prüfablauf

Bei einer offenen Bleibatterie wird die Elektrolytprobe entsprechend den Batterie- und Geräteanweisungen aufgenommen.

Anschließend werden:

• Dichte,
• Temperatur,
• Zellzuordnung

erfasst.

Sauberes Arbeiten ist entscheidend

Zwischen Messungen sollten die Vorgaben für:

• Probenahme,
• Reinigung,
• Vermeidung von Verschleppung,
• Arbeitsschutz beim Umgang mit Schwefelsäure

eingehalten werden.

Messwerte vom DMA 35 zum TMC-2001RTS übertragen

Ein wesentlicher Vorteil der Kombination aus TMC-2001RTS und DMA 35 besteht darin, dass die Dichtemessung nicht als getrennte handschriftliche Messliste geführt werden muss.

Die ICS-Produktbeschreibung des TMC-2001RTS nennt

das direkte Auslesen der:

DMA35 V3

und:

DMA35 V4

Dabei werden

• Dichtewerte,
• Temperaturwerte

übernommen und der richtigen Batterieanlage zugeordnet.

Das ist wichtig

weil eine Batterieprüfung aus beispielsweise:

60 einzelnen Zellen

schnell eine große Anzahl von Messwerten erzeugt.

Ohne digitale Zuordnung

müssen Werte manuell:

• notiert,
• übertragen,
• der richtigen Zellnummer zugeordnet

werden.

Dadurch entstehen zusätzliche Fehlerquellen

wie:

• Zahlendreher,
• falsche Zellzuordnung,
• fehlende Temperaturwerte,
• Übertragungsfehler.

Die direkte Datenübernahme reduziert diesen manuellen Zwischenschritt

und ermöglicht anschließend eine gemeinsame Dokumentation der Batterieprüfung.

DMA35 V3 über IrDA auslesen

Für den DMA35 V3 beschreibt das aktuelle TMC-Handbuch den Datentransfer über die integrierte:

IrDA-Schnittstelle

Der dokumentierte Ablauf ist

1. Am TMC-2001RTS die Funktion DMA35 (IrDA) auswählen.
2. Der TMC wartet anschließend auf Daten über die Infrarotschnittstelle.
3. DMA35 und TMC in einem Abstand von ungefähr 10 cm positionieren.
4. Infrarot-Sender und -Empfänger müssen aufeinander ausgerichtet sein.
5. Am DMA35 die gespeicherten Messdaten exportieren.
6. Das TMC zeigt während der Übertragung den Empfangsstatus an.
7. Nach erfolgreicher Übertragung werden die übernommenen Messwerte ausgewertet beziehungsweise gespeichert.

Im TMC-Handbuch ist für das DMA35 V3 der Menüpfad

Menu → Measuring Data → Export → Export All

angegeben.

Übernommen werden

Dichte + Temperatur

Vorteil

Damit kann die Dichtemessung als Teil desselben dokumentierten Batterie-Wartungsablaufs behandelt werden wie:

• Blockspannung,
• Innenwiderstand,
• Temperatur,
• Entladedaten.

DMA35 V4 und Bluetooth

Beim aktuellen TMC-2001RTS ist im Messmenü neben:

DMA35 (IrDA)

auch:

DMA35 (BT)

vorgesehen.

Gleichzeitig nennt die aktuelle ICS-Produktseite des DMA 35 Standard

als Schnittstellen:

• Bluetooth®,
• RFID.

Die TMC-Produktseite nennt ausdrücklich

das direkte Auslesen von:

DMA35 V3 und DMA35 V4

Wichtig bei bestehenden Geräten

Die tatsächlich zu verwendende Schnittstelle hängt von der DMA35-Gerätegeneration und der Firmware beziehungsweise Geräteausführung des TMC-2001RTS ab.

Bei einer vorhandenen Kombination sollte deshalb vor der Inbetriebnahme geprüft werden:

• DMA35-Version,
• TMC-Firmware,
• verfügbarer Menüpunkt DMA35 IrDA beziehungsweise BT,
• vorgesehener Übertragungsweg.

Damit wird vermieden

dass beispielsweise eine aktuelle DMA35-Ausführung mit einer Anleitung für eine ältere IrDA-Gerätegeneration eingerichtet wird.

Was sagt die Elektrolytdichte tatsächlich aus?

Ein Dichtewert ist kein universeller Gut-/Schlecht-Wert.

Bewertet werden sollte vor allem

Wie verhält sich eine Zelle im Vergleich zu den anderen Zellen?

Beispiel

Eine Batterieanlage besitzt 24 Zellen.

23 Zellen zeigen sehr ähnliche Dichtewerte.

Eine Zelle weicht deutlich ab.

Dann sollte geprüft werden

• ist die Temperatur vergleichbar?
• ist die Zelle vollständig geladen?
• liegt eine Elektrolytschichtung vor?
• ist die Probe repräsentativ?
• weichen auch Spannung oder Innenwiderstand ab?

Gerade die Kombination ist entscheidend

Beispielsweise:

Spannung	Widerstand	Dichte	Bewertung
unauffällig	unauffällig	unauffällig	kein offensichtlicher Einzelhinweis
abweichend	auffällig	auffällig	Zelle gezielt weiter untersuchen
unauffällig	auffällig	unauffällig	elektrische beziehungsweise elektrochemische Veränderung prüfen
unauffällig	unauffällig	auffällig	Elektrolyt, Ladezustand und Probenbedingungen prüfen

Welche Prüfungen passen zu welchem Batterietyp?

Prüfmethode	Offene Bleibatterie	AGM / VRLA	Gel / VRLA
Sichtprüfung	Ja	Ja	Ja
Blockspannung	Ja	Ja	Ja
Innenwiderstand	Ja	Ja	Ja
Kapazitätstest	Ja	Ja	Ja
Temperatur	Ja	Ja	Ja
Verbinderprüfung	Ja	Ja	Ja
Elektrolytdichte über Probe	Bei zugänglichem flüssigem Elektrolyten	Nein, nicht als reguläre Wartungsmethode	Nein, nicht als reguläre Wartungsmethode

Herstellerangaben bleiben entscheidend

Die konkrete Wartungs- und Prüfstrategie muss immer zur:

• Batteriebauart,
• Herstellerfreigabe,
• Anwendung,
• Sicherheitsanforderung

passen.

Welche Methode erkennt welchen Fehler?

Beobachtung / Fehler	Besonders hilfreiche Prüfung
Ein Block besitzt abweichende Erhaltungsladespannung	Blockspannungsmessung
Zustand verschlechtert sich langsam über Jahre	Innenwiderstands-Trend
Tatsächlich verfügbare Batteriekapazität ist unbekannt	Kontrollierter Entladetest
Einzelner Block bricht unter Last früh ein	Blockspannungen während Entladung
Gesamte Entladekurve soll dokumentiert werden	Intervall U beziehungsweise U+I
Verbindung wird unter Last auffällig	Spannungsabfall über Verbinder
Ein Block ist thermisch auffällig	Temperaturmessung
Offene Bleizelle zeigt möglichen abweichenden Ladezustand	Elektrolytdichte mit DMA 35
Elektrischer und elektrochemischer Widerstandsanteil sollen differenziert werden	Rel- und Rct-Messung mit TMC-2001RTS

Empfohlener Prüfablauf für stationäre Batterieanlagen

Für wiederkehrende Wartung ist ein gleichbleibender Ablauf besonders wichtig.

1. Batterieanlage identifizieren

Standort, Batterie, Blockanzahl und Batterietyp eindeutig auswählen.

2. Sichtprüfung durchführen

Mechanischen Zustand, Pole, Verbinder und Auffälligkeiten kontrollieren.

3. Erhaltungsladespannungen messen

Alle Blöcke in derselben Reihenfolge erfassen.

4. Innenwiderstände messen

Rel, Rct und Blockspannung erfassen und mit vorherigen Messungen vergleichen.

5. Temperaturen prüfen

Auffällige Temperaturunterschiede dokumentieren.

6. Bei offenen Bleibatterien Elektrolytdichte messen

Dichte und Temperatur mit dem DMA 35 erfassen.

7. DMA35-Daten übertragen

Messwerte digital in den TMC-Prüfablauf übernehmen und der Batterieanlage zuordnen.

8. Bei vorgesehenem Kapazitätstest Entladung starten

Blockspannungen mehrfach während der Entladung aufnehmen.

9. Gesamtspannung und Strom protokollieren

Bei Bedarf Intervall U+I verwenden.

10. Verbinder unter Last messen

Spannungsverluste über den Verbindungen erfassen.

11. Ergebnisse übertragen

Messdaten anschließend in der Batterie-Management-Software auswerten.

12. Trend statt Einzelwert beurteilen

Aktuelle Messung mit:

• Referenzwerten,
• vorherigen Wartungen,
• anderen baugleichen Blöcken

vergleichen.

Messwerte dokumentieren und vergleichen

Eine wesentliche Herausforderung bei großen Batterieanlagen ist nicht die Messung selbst.

Es ist die sichere Zuordnung der Messwerte.

Beispiel

Eine Anlage besitzt:

4 Batteriestränge × 40 Blöcke

Damit müssen bereits:

160 einzelne Blöcke

eindeutig verwaltet werden.

Werden pro Block zusätzlich erfasst

• Spannung,
• Rel,
• Rct,
• Temperatur,
• gegebenenfalls Dichte

entstehen pro Wartungsdurchgang mehrere hundert Messwerte.

TMC-2001RTS und CS-Manager

ermöglichen deshalb das Arbeiten mit hinterlegten Batterieanlagen und gespeicherten Messdaten.

ICS nennt außerdem

• Übertragung kompletter Batteriedatenbanken zum TMC,
• RFID-Unterstützung zur Batterieidentifikation,
• grafische und tabellarische Auswertungen,
• CSV-Export,
• Report-Erstellung.

Der eigentliche Mehrwert entsteht im Trend

Eine professionelle Wartung sollte nicht nur dokumentieren:

Messwert heute

sondern:

Messwert heute ↔ Messwert vor 6 Monaten ↔ Referenzwert

Typische Fehler bei der Batterieprüfung

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Alle Blockspannungen sehen gut aus	Spannungsmessung allein reicht nicht zur Kapazitätsbewertung	Innenwiderstandstrend und gegebenenfalls Kapazitätstest ergänzen
Ein Block hat deutlich höheren Widerstand	Zustandsänderung des Blocks	Rel/Rct, Temperatur, Spannung und Trend gemeinsam bewerten
Widerstandswerte unterscheiden sich gegenüber letzter Wartung	Temperatur oder Ladezustand unterschiedlich	Messbedingungen vergleichen
Gesamtspannung ist korrekt, einzelner Block bricht bei Entladung ein	Schwacher Einzelblock	Blockspannungen während Entladung verfolgen
Verbindung wird heiß	Möglicher erhöhter Übergangswiderstand	Spannungsabfall am Verbinder unter Last prüfen
Einzelne offene Zelle zeigt abweichende Dichte	Ladezustand, Elektrolytzustand oder Säureschichtung	Dichte, Temperatur, Spannung und weitere Zellwerte vergleichen
DMA35-Daten können nicht wie erwartet übertragen werden	Gerätegeneration oder Schnittstelle nicht passend ausgewählt	DMA35-Version, TMC-Firmware und IrDA-/BT-Menü prüfen
Dichtewerte schwanken ungewöhnlich stark	Probenahme oder Verschleppung	Messzelle, Probenahme und Reinigung prüfen
Widerstandsmessung ist schlecht reproduzierbar	Kontaktierung an Batteriepolen	Kelvin-Kontakte und Kontaktflächen prüfen
Kapazitätstest liefert unerwartetes Ergebnis	Entladestrom, Temperatur oder Endspannung nicht korrekt berücksichtigt	Testbedingungen und Herstellerdaten prüfen

Praxisbeispiel: USV-Batterieanlage systematisch prüfen

Eine stationäre USV besitzt eine Batterieanlage aus mehreren 12-V-Blöcken.

Die Anlage soll im Rahmen der turnusmäßigen Wartung beurteilt werden.

Schritt 1: Batterie auswählen

Die hinterlegte Batterieanlage wird im TMC-2001RTS ausgewählt.

Schritt 2: Erhaltungsladung prüfen

Die Spannungen aller Blöcke werden nacheinander erfasst.

Ein einzelner Block zeigt eine geringfügige Abweichung.

Schritt 3: Widerstand messen

Anschließend werden:

Rel + Rct + Blockspannung

ermittelt.

Der zuvor auffällige Block besitzt gleichzeitig einen deutlich veränderten Widerstand gegenüber der letzten Wartung.

Schritt 4: Temperatur vergleichen

Es wird kontrolliert, ob der Block gegenüber den benachbarten Batterien thermisch auffällig ist.

Schritt 5: Trend bewerten

Die aktuellen Daten werden mit den historischen Messwerten verglichen.

Bei einer offenen Bleibatterie würde zusätzlich folgen

die Messung der Elektrolytdichte jeder relevanten Zelle mit dem:

Anton Paar DMA 35

Die Dichte- und Temperaturwerte

werden anschließend in den TMC-Prüfablauf übernommen.

Schritt 6: Kapazitätstest

Wenn aufgrund des Wartungsplans oder der festgestellten Auffälligkeiten eine Kapazitätsprüfung vorgesehen ist, wird die Batterie kontrolliert entladen.

Dabei werden:

• Blockspannungen,
• Gesamtspannung,
• Entladestrom,
• gegebenenfalls Verbinderverluste

dokumentiert.

Ergebnis

Die Entscheidung über den weiteren Betrieb des Batterieblocks basiert nicht auf einem einzelnen Wert, sondern auf der Kombination aus Spannung, Widerstandsverhalten, Temperatur, gegebenenfalls Elektrolytdichte, Entladeverhalten und historischem Trend.

Passende ICS-Produkte für professionelle Batterieprüfung

TMC-2001RTS – Mobiler Batterietester

Das zentrale System für diesen Prüfablauf ist der:

TMC-2001RTS

ICS nennt unter anderem

• Messung des metallischen Widerstands Rel,
• Messung des Charge-Transfer-Widerstands Rct,
• Blockspannungsmessung,
• Gesamtspannungsmessung bis 600 V DC,
• Ladeerhaltungsprüfung,
• Lade- und Entlademessungen,
• Temperaturmessung mit optionalem IR-Fühler,
• Messung von Verbinder-Spannungsverlusten,
• Intervallaufzeichnung von Spannung,
• Intervallaufzeichnung von Spannung und Strom,
• Anbindung von DMA35-Dichtemessgeräten,
• RFID zur Batterieidentifikation,
• Bluetooth-Schnittstelle,
• umfangreiche Messwertspeicherung.

Besonders für wiederkehrende Wartungen

ist die Kombination aus:

standardisiertem Ablauf + eindeutiger Batteriezuordnung + gespeicherten Messwerten + Trendanalyse

entscheidend.

Anton Paar DMA 35 Standard

Für offene Bleibatterien mit zugänglichem Elektrolyten ergänzt das:

Anton Paar DMA 35 Standard

die elektrische Prüfung um eine direkte Dichtemessung.

ICS nennt

• Dichte 0 … 3 g/cm³,
• Dichtegenauigkeit 0,001 g/cm³,
• Temperaturmessung,
• H₂SO₄-Tabellen,
• 2 ml Probenvolumen,
• Messwertspeicher,
• Proben-IDs,
• Bluetooth® und RFID.

Die Kombination ist besonders interessant für

• USV-Wartung,
• stationäre Batterieanlagen,
• Energieversorgung,
• Telekommunikationsanlagen,
• Notstromsysteme,
• Industriebatterien,
• wiederkehrende Serviceeinsätze.

Welche Prüfung mit welchem Gerät?

Aufgabe	Geeignete Lösung
Blockspannung im Erhaltungsladebetrieb	TMC-2001RTS
Rel und Rct messen	TMC-2001RTS
Kapazitätstest dokumentieren	TMC-2001RTS in Verbindung mit entsprechendem Entladeaufbau
Gesamtspannung über Zeit erfassen	TMC-2001RTS Intervall U
Gesamtspannung und Strom erfassen	TMC-2001RTS Intervall U+I mit geeigneter Stromzange
Verbinder-Spannungsabfall unter Last	TMC-2001RTS
Batterietemperatur	TMC-2001RTS mit geeignetem Temperaturfühler
Elektrolytdichte offener Bleibatterien	Anton Paar DMA 35
Dichte- und Temperaturwerte in Batteriedokumentation übernehmen	DMA 35 + TMC-2001RTS
Historische Auswertung und Reports	TMC-2001RTS + CS-Manager

Weitere Geräte finden Sie unter Batterieprüfgeräte, Batterietester und Dichtemessgeräte bei ICS Schneider.

Fazit

Eine professionelle Batterieprüfung besteht nicht aus einer einzigen Messung.

Die Spannung zeigt nur einen Teil des Zustands

Eine plausible Blockspannung beweist nicht automatisch, dass eine Batterie noch die erforderliche Kapazität besitzt.

Der Innenwiderstand eignet sich hervorragend für die Trenddiagnose

Mit dem TMC-2001RTS können dabei:

Rel

und:

Rct

getrennt betrachtet werden.

Der Kapazitätstest prüft die Batterie unter Belastung

Blockspannungen, Gesamtspannung und Entladestrom zeigen, wie sich die Batterie tatsächlich während einer Entladung verhält.

Auch die Verbinder gehören zur Batterieanlage

Spannungsabfälle über den Verbindungen können unter Last auf erhöhte Übergangswiderstände hinweisen.

Temperatur gehört zu jeder belastbaren Bewertung

Sie beeinflusst sowohl das elektrische als auch das elektrochemische Verhalten der Batterie.

Bei offenen Bleibatterien kommt die Elektrolytdichte hinzu

Mit dem Anton Paar DMA 35 können Dichte und Temperatur direkt vor Ort gemessen werden.

Besonders interessant ist die Datenintegration

Die Dichte- und Temperaturwerte können dem TMC-2001RTS beziehungsweise der jeweiligen Batterieanlage zugeordnet werden.

Dadurch entsteht aus mehreren Einzelmessungen ein zusammenhängender Wartungsdatensatz

aus:

Spannung + Rel + Rct + Temperatur + Dichte + Entladedaten + Verbinderwerte

Für die Praxis gilt deshalb

Batterieanlage eindeutig identifizieren → Sichtprüfung durchführen → Erhaltungsladespannungen erfassen → Rel und Rct messen → Temperaturen dokumentieren → bei offenen Bleibatterien Elektrolytdichte mit dem DMA 35 messen → Dichte- und Temperaturdaten zum TMC übertragen → Messwerte mit früheren Prüfungen vergleichen → bei Bedarf Kapazitätstest durchführen → Blockspannungen während der Entladung verfolgen → Gesamtspannung und Strom aufzeichnen → Verbinder unter Last prüfen → Ergebnisse im CS-Manager dokumentieren → Trends statt einzelner Grenzwerte bewerten.

FAQ: Batterieprüfung mit TMC-2001RTS und DMA 35

Welche Methoden gibt es, eine Batterie zu testen?

Typische Methoden sind Sichtprüfung, Spannungsmessung, Innenwiderstandsmessung, Temperaturmessung, kontrollierter Kapazitätstest und – bei offenen Bleibatterien – die Messung der Elektrolytdichte.

Reicht die Batteriespannung zur Zustandsbewertung aus?

Nein. Eine normale Spannung bedeutet nicht automatisch, dass eine Batterie noch ihre erforderliche Kapazität besitzt.

Was sagt der Innenwiderstand einer Batterie aus?

Er ist ein wichtiger Indikator für Veränderungen des Batterieblocks. Besonders aussagekräftig ist die Entwicklung gegenüber früheren Messungen und vergleichbaren Blöcken.

Kann man aus dem Innenwiderstand direkt die Restkapazität berechnen?

Nicht zuverlässig als allgemeine direkte Umrechnung. Widerstandsmessung und Kapazitätsprüfung liefern unterschiedliche Informationen.

Was misst der TMC-2001RTS beim Innenwiderstand?

Der TMC-2001RTS ermöglicht die getrennte Betrachtung des metallischen beziehungsweise elektrischen Widerstandsanteils Rel und des Charge-Transfer-Widerstands Rct.

Was ist Rel?

Rel bezeichnet den stärker ohmisch beziehungsweise metallisch geprägten Widerstandsanteil des Batterieblocks.

Was ist Rct?

Rct ist der Charge-Transfer-Widerstand und beschreibt einen elektrochemischen Anteil der Ladungsübertragung.

Warum ist die Trennung von Rel und Rct interessant?

Weil Veränderungen unterschiedlicher Widerstandsanteile dadurch differenzierter beobachtet werden können als mit einem einzigen zusammengefassten Innenwiderstandswert.

Warum sollte der Innenwiderstand regelmäßig gemessen werden?

Wiederkehrende Messungen ermöglichen eine Trendanalyse und können schleichende Veränderungen sichtbar machen.

Was ist eine Kelvin-Messung?

Bei der Kelvin- beziehungsweise Vierleitermessung werden Strom- und Spannungsmesspfad voneinander getrennt. Dadurch wird der Einfluss von Messleitungen und Kontaktwiderständen bei kleinen Widerständen reduziert.

Kann der TMC-2001RTS die Blockspannung messen?

Ja. Das Gerät unterstützt die Messung einzelner Blockspannungen und besitzt spezielle Funktionen beispielsweise für Erhaltungsladung, Ladung und Entladung.

Kann der TMC-2001RTS die Gesamtspannung messen?

Ja. ICS nennt eine Gesamtspannungsmessung bis 600 V DC.

Kann der TMC-2001RTS einen Kapazitätstest durchführen?

Der TMC-2001RTS unterstützt die strukturierte Aufnahme und Dokumentation der relevanten Spannungs- und Strommesswerte während einer kontrollierten Entladung. Die erforderliche Entladelast beziehungsweise der eigentliche Lastaufbau ist entsprechend der Batterieprüfung separat bereitzustellen.

Was ist der Unterschied zwischen Innenwiderstands- und Kapazitätstest?

Die Widerstandsmessung ist eine schnelle Zustandsdiagnose. Ein Kapazitätstest ermittelt dagegen unter definierten Entladebedingungen, welche Kapazität die Batterie tatsächlich liefern kann.

Warum werden während eines Kapazitätstests einzelne Blockspannungen gemessen?

Dadurch können schwache Einzelblöcke erkannt werden, bevor die Gesamtspannung der Batterieanlage kritisch wird.

Kann der TMC-2001RTS eine Entladekurve aufzeichnen?

Ja. Mit den Intervallfunktionen können Spannungsverläufe und, mit geeigneter Strommessung, auch Spannung und Strom über die Zeit erfasst werden.

Was ist Intervall U?

Diese TMC-Funktion dient zur zeitabhängigen Aufzeichnung einer Spannung, beispielsweise der Gesamtspannung während einer Entladung.

Was ist Intervall U+I?

Damit können Gesamtspannung und das Ausgangssignal einer geeigneten Stromzange gleichzeitig über definierte Zeitintervalle aufgezeichnet werden.

Warum sollten Batterieverbinder geprüft werden?

Erhöhte Übergangswiderstände an Verbindern können unter hoher Belastung zu Spannungsverlusten und Erwärmung führen.

Wie prüft der TMC-2001RTS Batterieverbinder?

Der Spannungsabfall über den Verbinder wird unter Belastung erfasst. Das Handbuch empfiehlt diese Prüfung im Zusammenhang mit einem Kapazitätstest.

Warum ist die Batterietemperatur wichtig?

Temperatur beeinflusst Innenwiderstand, elektrochemische Prozesse, verfügbare Kapazität und Alterung. Messwerte sollten daher möglichst unter vergleichbaren Temperaturbedingungen beurteilt werden.

Kann man die Elektrolytdichte einer Batterie messen?

Ja, bei offenen Bleibatterien mit zugänglichem flüssigem Elektrolyten.

Warum misst man die Säuredichte einer Bleibatterie?

Die Elektrolytdichte liefert zusätzliche Informationen über den Zustand und Ladezustand einer offenen Bleibatteriezelle.

Ist die Elektrolytdichte gleichbedeutend mit der Batteriekapazität?

Nein. Die Dichtemessung ist eine ergänzende Diagnosemethode und ersetzt keinen definierten Kapazitätstest.

Kann die Dichte bei AGM-Batterien gemessen werden?

Eine reguläre Elektrolytprobenahme ist bei verschlossenen AGM-/VRLA-Batterien nicht vorgesehen.

Kann die Dichte bei Gel-Batterien gemessen werden?

Nein, nicht als übliche Wartungsmethode. Der Elektrolyt ist gebunden und das System verschlossen.

Was ist das Anton Paar DMA 35?

Das DMA 35 ist ein tragbares digitales Dichte- und Konzentrationsmessgerät.

Welchen Dichtemessbereich besitzt das DMA 35?

ICS nennt 0 bis 3 g/cm³.

Welche Dichtegenauigkeit nennt ICS für das DMA 35?

ICS nennt 0,001 g/cm³ unter den angegebenen Messbedingungen.

Misst das DMA 35 auch die Temperatur?

Ja. Neben der Dichte wird auch die Probentemperatur erfasst.

Kann das DMA 35 Schwefelsäure messen?

Ja. In den unterstützten Messgrößen nennt ICS unter anderem H₂SO₄-Tabellen.

Wie viel Probe benötigt das DMA 35?

ICS nennt ein Probenvolumen von etwa 2 ml.

Kann das DMA 35 mit dem TMC-2001RTS verbunden werden?

Ja. Die TMC-Produktseite nennt die direkte Übernahme von Daten aus DMA35 V3 und DMA35 V4.

Welche Daten werden vom DMA 35 zum TMC übertragen?

Dichte- und Temperaturwerte werden übernommen und der entsprechenden Batterieanlage zugeordnet.

Wie wird das DMA35 V3 mit dem TMC verbunden?

Für das DMA35 V3 dokumentiert das TMC-Handbuch die Datenübertragung über IrDA.

Wie weit müssen DMA35 V3 und TMC bei IrDA auseinander sein?

Im TMC-Handbuch werden etwa 10 cm genannt. Sender und Empfänger der Infrarotschnittstellen müssen dabei zueinander ausgerichtet sein.

Welcher Menüpunkt wird am TMC für die IrDA-Übertragung verwendet?

Der entsprechende Menüpunkt lautet DMA35 (IrDA).

Besitzt der TMC auch einen DMA35-Bluetooth-Menüpunkt?

Ja. Das aktuelle TMC-Handbuch zeigt zusätzlich den Menüpunkt DMA35 (BT).

Welche Schnittstellen nennt ICS für das aktuelle DMA 35 Standard?

ICS nennt Bluetooth® und RFID.

Warum sollte vor der Kopplung die DMA35-Version geprüft werden?

Weil sich die verfügbaren Schnittstellen zwischen Gerätegenerationen unterscheiden können. DMA35-Version, TMC-Firmware und vorgesehener Übertragungsweg sollten deshalb zusammenpassen.

Was ist der Vorteil der direkten Datenübertragung?

Manuelles Abschreiben entfällt weitgehend. Dadurch sinkt das Risiko von Zahlendrehern und falscher Zuordnung einzelner Zellwerte.

Kann der TMC-2001RTS Batterieanlagen speichern?

Ja. Komplette Batteriedefinitionen beziehungsweise Batteriedatenbanken können in das Gerät übertragen werden.

Unterstützt der TMC-2001RTS RFID?

Ja. RFID kann zur Identifikation beziehungsweise Auswahl gespeicherter Batterieanlagen eingesetzt werden.

Welche Software wird für die Auswertung verwendet?

Für den TMC-2001RTS steht der CS-Manager zur Verwaltung und Auswertung der Batteriemessdaten zur Verfügung.

Können Reports erstellt werden?

Ja. ICS nennt grafische und tabellarische Auswertungen, CSV-Export und Reportmöglichkeiten.

Was ist bei wiederkehrenden Batterieprüfungen besonders wichtig?

Möglichst gleiche Messbedingungen, eindeutige Zuordnung der Batterieblöcke und der Vergleich der aktuellen Messwerte mit historischen Referenzwerten.

Welche Messung ist die wichtigste?

Es gibt keine einzelne Messung, die alle Zustandsinformationen liefert. Die zuverlässigste Diagnose entsteht aus der Kombination mehrerer Prüfverfahren.

Wo finde ich den TMC-2001RTS bei ICS Schneider?

Weitere Informationen finden Sie unter TMC-2001RTS Mobiler Batterietester bei ICS Schneider.

Wo finde ich das Anton Paar DMA 35 bei ICS Schneider?

Weitere Informationen finden Sie unter Anton Paar DMA 35 Standard bei ICS Schneider.

Wo finde ich weitere Batterieprüfgeräte bei ICS Schneider?

Eine Übersicht finden Sie unter Batterieprüfgeräte / Batterietester / Dichtemessgeräte bei ICS Schneider.