Schnelltesten von Gross-Akkus
Wie verlässlich ist der Wechselstrom-Leitfähigkeitstest? (AC conductance)

Isidor Buchmann
Cadex Electronics Inc.
isidor.buchmann@cadex.com
www.buchmann.ca
April 2003

Schnelltests von Handy-, Laptop- und Kamera-Akkus können durch Anlegen von Lastimpulsen erfolgen. Dabei wird das Verhältnis zwischen Spannung und Strom beobachtet. Der Innenwiderstand wird mit Hilfe des ohmschen Gesetzes rechnerisch ermittelt. Der Leistungszustand des Akkus lässt sich durch vergleichen der Werte mit denen auf einer Tabelle beurteilen.
Diese Lastimpulsmethode ist nicht für große Akkus geeignet. Dort kommt normalerweise die Wechselstrom-Leitfähigkeit (AC conductance) Methode zur Anwendung. Zur Prüfung wird an den Akkupolen eine Wechselspannung angelegt, welche der Gleichspannung eine Welligkeit überlagert und den Akku wechselweise lädt und entlädt.

Mehrere Handtester zum Prüfen von Fahrzeug- und stationären Akkus basieren auf der AC conductance Methode. Um diese Tester einfach, kompakt und billig zu gestalten, belasten sie den Akku mit Stromimpulsen anstelle von sinusförmigen Signalen. Da die Spannung der Impulse nicht geregelt wird, kann die Temperaturspannung1) des Akku überschritten werden. Die Temperaturspannungsschwelle eines Blei-Säure-Akkus beträgt 25 mV pro Zelle. Ein Überschreiten dieser Spannung gleicht einem Übersteuern eines Audioverstärkers: Rauschverstärkung und Verzerrung sind die Folge.

Die AC conductance bietet präzise Messergebnisse, falls der Akku nicht unmittelbar nach der Aufladung geprüft wird. Andernfalls ist der Akku vor dem Test kurzzeitig zu entladen. Bei niedrigem Ladezustand wird jedoch die AC conductance Methode unzuverlässig und gibt einem guten Akku oft ein schlechtes Zeugnis ab. Umgekehrt kann es vorkommen, dass ein fehlerhafter Akku die Prüfung besteht. Diese Abhängigkeit vom Ladezustand wird von Benutzern oft bemängelt. Die AC conductance Methode funktioniert am besten für die Diagnose eines bestimmten Fehlers.

Die AC conductance ist schnell und nicht-invasiv. Zudem sind die Prüfinstrumente relativ billig. Es gibt jedoch einige grundlegende Probleme. Die meisten im Handel erhältlichen Tester verwenden eine festgesetzte Frequenz, die normalerweise unter 100 Hz liegt. Mehrfrequenzsysteme wären genauer, benötigen jedoch ein komplexes Programm zur Dateninterpretation, sowie eine teure Hardware. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die elektrochemische Impedanzspektroskopie, eine Methode, die einige der Unzulänglichkeiten der AC conductance korrigiert.

* Akkus sind nichtlineare Systeme. Die Gleichung, die das Verhalten eines Akkus beschreibt, wird unter 25 mV pro Zelle bei 25 °C linear. Diese Spannung nennt man die Temperaturspannung des Akkus.