Batterie mit dem Multimeter prüfen: Anleitung zur Spannungsmessung und Belastungsprüfung

Eine Batterie kann eine normale Spannung anzeigen und im Betrieb trotzdem ausfallen. Ein Multimeter misst die Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt; es bestätigt weder die nutzbare Kapazität noch den Innenwiderstand oder die Leistung unter Last. Um Multimeter-Messwerte beim Testen einer Batterie richtig zu beurteilen, verwenden Sie die Spannung als erste Prüfung und einen geeigneten Belastungstest, um das Verhalten unter Betriebsbedingungen zu bewerten.

## 1. Batterie und Prüfgeräte vorbereiten

Ermitteln Sie die Batteriechemie, die Nennspannung, die Nennkapazität, die zulässigen Lade- und Entladeströme sowie die vom Hersteller vorgegebenen Prüfgrenzwerte. Eine 12,8-V-LiFePO4-Batterie und eine 12-V-Blei-Säure-Batterie haben unterschiedliche Spannungsbereiche und Entladeverhalten. Wenden Sie daher keine allgemeinen Bestehensgrenzwerte auf verschiedene Chemien an.

Prüfen Sie vor dem Test Gehäuse, Anschlüsse, Kabel und Steckverbinder auf Schäden, Aufblähungen, Korrosion und lose Verbindungen. Brechen Sie den Test ab, wenn Sie physische Schäden, ungewöhnliche Wärme, Geruch oder austretende Flüssigkeit feststellen. Befolgen Sie bei einem Lithium-Akkupack die Herstellervorgaben. Überbrücken Sie weder das BMS noch prüfen Sie interne Zellen, es sei denn, Sie sind dafür qualifiziert und die Konstruktion erlaubt es.

Verwenden Sie ein Digitalmultimeter mit isolierten Prüfspitzen sowie ein Belastungsprüfgerät, das für die Batteriespannung und den erwarteten Strom ausgelegt ist. Prüfen Sie Messleitungen und Sicherung des Multimeters, wählen Sie Gleichspannungsmessung und verbinden Sie Rot mit Plus und Schwarz mit Minus. Schalten Sie das Multimeter nicht auf Strommessung und schließen Sie es direkt an die Batterie an: Dadurch entsteht ein Kurzschluss.

## 2. Leerlaufspannung messen

Trennen Sie die Batterie von Ladegeräten und Verbrauchern und lassen Sie anschließend die Spannung gemäß den Herstelleranweisungen stabilisieren. Messen Sie an den äußeren Anschlüssen und notieren Sie den Messwert, die Umgebungstemperatur und die Ruhezeit. Vergleichen Sie das Ergebnis mit den Herstellerangaben zum Verhältnis von Spannung und SOC, nicht mit einer allgemeingültigen Tabelle.

Bei LiFePO4-Batterien verläuft die Spannungskurve über einen großen Teil des Ladezustandsbereichs relativ flach. Eine Messung der Klemmenspannung allein ermöglicht daher keine zuverlässige, genaue Bestimmung des SOC. Verwenden Sie für den SOC die BMS-Daten des Akkupacks oder einen geeigneten Batteriemonitor. Berücksichtigen Sie bei der Zustandsbewertung außerdem SOH, Zyklenhistorie und Betriebsaufzeichnungen.

## 3. Eine kontrollierte Last anlegen

Ein Belastungstest prüft, ob die Spannung innerhalb des vorgegebenen Bereichs bleibt, während die Batterie Strom liefert. Verwenden Sie ein dafür vorgesehenes Prüfgerät oder eine bekannte Last und wählen Sie einen Strom und eine Dauer, die laut Datenblatt der Batterie zulässig sind. Berechnen Sie die ungefähre C-Rate, indem Sie den Strom in Ampere durch die Nennkapazität in Amperestunden teilen. Beispielsweise entsprechen 20 A bei einer 100-Ah-Batterie 0,2C.

Notieren Sie die Klemmenspannung vor dem Test, unmittelbar nach Anlegen der Last, während des Tests und nach dem Entfernen der Last. Brechen Sie den Test ab, wenn die Spannung den festgelegten unteren Grenzwert erreicht, das BMS die Batterie trennt, Kabel oder Anschlüsse ungewöhnlich heiß werden oder sich die Batterie unerwartet verhält. Führen Sie einen Hochstromtest nicht länger durch, als es die Geräte oder der Hersteller zulassen.

- Stellen Sie sicher, dass die Batterie auf den für den Test festgelegten Anfangs-SOC geladen ist.

- Verwenden Sie beim Vergleich der Ergebnisse dieselbe Last, Dauer, Temperatur und Ruhezeit.

- Erfassen Sie Strom und Spannung gemeinsam; ein Spannungswert ohne Angabe der angelegten Last ist unvollständig.

- Lassen Sie die Batterie sich erholen und ruhen, bevor Sie nach dem Test erneut messen.

Ein einfaches Vergleichsbeispiel: Ein 12,8-V-LiFePO4-Akkupack mit 100 Ah wird bei 20 A beziehungsweise 0,2C getestet. Bleibt die Spannung während der festgelegten Dauer innerhalb der Herstellergrenzwerte und meldet das BMS keinen Fehler, besteht das Akkupack diesen konkreten Vorprüfungstest. Fällt die Spannung stark ab oder löst das BMS aus, prüfen Sie Anschlüsse, SOC, Temperatur, Zellenausgleich und Zustand des Akkupacks. Das Ergebnis allein zeigt die Ursache nicht auf.

## 4. Ergebnisse auswerten und den passenden Test wählen

Ein Multimeter eignet sich zur Prüfung der Klemmenspannung, der Polarität und des Spannungsabfalls an Verbindungen. Ein Belastungsprüfgerät zeigt das Spannungsverhalten bei einem definierten Strom. Keiner der beiden Tests misst für sich allein die Gesamtkapazität oder weist die Zyklenlebensdauer nach. Für einen kontrollierten Kapazitätstest wird die Batterie bei einem festgelegten Strom bis zur definierten Abschaltspannung entladen und die abgegebene Amperestundenzahl gemäß dem Verfahren des Herstellers gemessen.

Prüfen Sie bei einem Akkupack mit BMS die verfügbaren Fehlercodes, Zellspannungen, Temperaturwerte, Stromgrenzwerte sowie SOC- und SOH-Daten. Eine Abschaltung des BMS kann durch niedrige Temperatur, Überstrom, Unterspannung oder ein anderes Schutzereignis ausgelöst werden und muss nicht auf eine defekte Zelle hinweisen. Passen Sie in Telekommunikations-, USV-, Solar-, Marine-, Traktions- und medizinischen Systemen die Prüfmethode an den Arbeitszyklus der Anwendung und die dokumentierten Abnahmekriterien an.

Verwenden Sie bei Installations- oder Beschaffungsprüfungen rückführbare Messgeräte, ein reproduzierbares Verfahren und dokumentierte Abnahmegrenzwerte. UN38.3 behandelt Transportprüfungen, während IEC 62619 und UL 1973 in den jeweiligen Märkten Anforderungen an die Produktsicherheit festlegen. Diese Normen ersetzen keine Prüfung des Batteriezustands im Feld. Stimmen Sie Abnahmeprüfungen mit den Spezifikationen und Qualitätskontrollunterlagen des Batterielieferanten ab.

Wenn ein Test auf ein Problem hinweist, nehmen Sie die Batterie bei Bedarf außer Betrieb und untersuchen Sie die Ursache, bevor Sie sie wieder einsetzen. Newbeebattery kann als OEM/ODM-Partner für kundenspezifische Akkupacks anwendungsspezifische Prüfgrenzwerte, BMS-Berichte und Dokumentation für ein Batteriesystem festlegen.

Kurz gesagt: Verwenden Sie ein Multimeter zur ersten Prüfung von Spannung und Verbindungen und anschließend einen kontrollierten Belastungstest, um die Leistung bei Stromfluss zu überprüfen. Für verlässliche Entscheidungen müssen Sie die chemiespezifischen Grenzwerte einhalten, die Testbedingungen dokumentieren und einen Kapazitätstest oder eine qualifizierte Servicebewertung durchführen lassen, wenn die Spannungs- und Belastungsergebnisse den Zustand der Batterie nicht erklären.