Wie die Kapazität eines Akku bestimmen?

Nabend,

nach der Strom x Zeit Methode, wie es jedes ordentliches Ladegerät auch macht.

konstanten Strom aus dem Akku ziehen, z.b. über einen Widerstand, nicht zu niederohnmig und die Zeit messen, wielange der Akku diesen liefern kann, bis die Akkuspannung den Minimalwert erreicht. Setzt natürlich ein Multimeter vorraus, aber anders gehts nun mal nicht.
Die Werte dann mulitplizieren, z.b:

Strom 50 mA
Zeit 10 h

= 500 mAh und damit hast du die Kapazität näherungsweise.

Gute Ladegeräte mit Akkutestfunktionen machen das ähnlich, nur eben mikroprozessor gesteuert und eben genauer.

Zur Ergänzung:
Es hängt auch davon ab, welche Akku-Art du messen möchtest (Li-Ionen, Lithium-Polymer, Nickel-Metallhydrid, Nickel-Kadmium, sowie die diversen Blei-Säure/Gel-Varianten u.a.), bzw. welche Stromlieferfähigkeit und wieviel Kapazität der Akku neu - lt. Hersteller-Spezifikation - haben soll.
Die Akkus verhalten sich bei der Entladung nicht linear. Also wird deine gemessene Kapazität wird immer abhängig von der Höhe des Entladestroms, sowie der Umgebungstemperatur, sein.
Du kannst Dich auch nach Normen richten (die genau vorgeben, bei welchen Umgebungsbedingungen und Ampere [meist als % der Kapazität] bis zu welcher Zellspannung gemessen werden soll).

Sehr praktische Massnahme ist:
Entladestrom des verwendeten Gerätes (das mit den Akkus betrieben werden soll) zu simulieren und als Mess-Ende die Abschaltspannung (sofern z.B. einen Tiefentladeschutz eingebaut ist) des verwendeten Gerätes zu definieren.

Kameras sind z.B. "Hochstrom-"Anwendungen - aufgrund des Blitzes. Es kann also passieren, dass Deine Akkus in z.B. einer Fernbedienung noch mit annährend voller Kapazitätsgröße betrieben werden können, aber bei Betrieb in einer Digi-Cam nur noch 1/3 der ursprünglichen Kapazität aufweisen.

Wenn Du es noch genauer wissen möchtest, dann suche nach "Peukert's equation" - die ist auf alle Akku-Arten anwendbar.

mahlzeit,

ist nicht nach der Kapazität des Akkus gefragt? Die Antworten beziehen sich hier aber auf die Ladung eines Akkus.

Kapazität wird in Coulomb gemessen und hat nichts mit dem Ladezustand zu tun. Sie ist von geometrischen Maßen und von der Dielektrizitätszahl des Isolationsstoffes zwischen den beiden Polen abhängig. Das Bestimmen des Kapazität über die geometrischen Maße ist aber bei einem Handyakku beispielsweise so gut wie unmöglich. Andere Möglichkeit ist die Bestimmung über die Frequenz und den Widerstand beim Anlegen einer Spannung an das Gerät, was du natürlich auch nicht machen sollst, weil dir sonst der Akku um die Ohren fliegt. Geht so oder so nur für ungeladene Akkus.

Gruß
Tom

@"Tom Selleck":
Coulomb [C] ist die Einheit für elektrische Ladung. Farad [F] ist die Kapazität eines Kondensators wenn zwischen den Platten ein Potentialunterschied von 1 Volt anliegt nachdem dieser mit einem elektischen Ladungsequivalent von 1 Coulomb geladen wurde. Es besteht also durch aus ein Zusammenhang.
In SI-Einheiten: Farad = C/V = m^(-2)*kg(-1)*s^4*A^2.

Die Kapazität (Farrad) eines Akkus ist interessant, wenn man den Innenwiderstand/Leitfähigkeit des Akkus messen möchte.

Gemessen wird bei voll geladenen Akku, wenn die max. Ah-Kapazität bestimmt werden soll bzw. in einem beliebigen Ladezustand für eine Moment-Bestimmung der Kapazität!

Im einfachsten Erstatzschaltbild ist ein Akku ein Widerstand + geschlossener Schwingkreis mit einem X(C) und X(L)- Anteil.

Bei einfachen Ri-Messungen wird der rein ohmsche Anteil mittels Gleichstrom gemessen. Dazu muss der Akku kurzzeitig kurzschlussfest sein.

Bei einfacher Wechselstrom-Messung wird der Akku nur sehr wenig belastet, aber der Gesamtwiderstand (Real + Komplex) wird gemessen.

Bei komplexen Messungen (die auch die komplexen Widerstände messen), wird mit verschiedenen Frequenzen gemessen und es ist möglich, den Real-Widerstand, die Induktivität [H] (vernachlässigbar, da niederfrequente Betrachtung), sowie die Kapazität [F] zu bestimmen. Desweiteren kann man mit diesem Verfahren auch auf die Kapazität [Ah] schließen.

Aber: Akkukapazität [Ah] und Ri(Ohm) sind nicht linear zueinander, man muss tatsächlich die Kapazität [F] mit berücksichtigen.

Die Messung der reinen Kapazität [F] eines Akkus ist also sinnlos.

Die komplette Bestimmung der realen und komplexen Widerstände macht Sinn, wenn man innerhalb von wenigen Sekunden Messung eine Aussage über die Kapazität [Ah] eines Akkus machen muss.
Dabei wird der Akku nicht beschädigt, explodiert auch nicht (bei korrekter Wahl der Parameter).

Wenn man mehr als ein paar Sekunden Zeit hat, spricht nichts gegen die Bestimmung einer normalen Entladekurve (Kapazität dann als das Integral); bzw. einfach Entladezeit mit Entladestrom multiplizieren. Dann aber darauf achten, dass der Entladestrom wirklich konstant bleibt (auch bei fallender Akku-Spannung).
Die einzige Gefahr bei dieser einfachen Methode ist die Schädigung des Akkus bei Tiefentladung.

riljoo:
Was genau möchtest Du messen? Kapazität in Farad [als Kondensator] oder Ampere*Stunden [Ah als Batteriekapazität]?

Zitat

Original geschrieben von notch
Was genau möchtest Du messen? Kapazität in Farad [als Kondensator] oder Ampere*Stunden [Ah als Batteriekapazität]?

Also mich würde auch eine möglichst für Laien praktikable Methode
(idealstenfalls auch einfach anzuwenden),
der Messung der Kapazität in (m)A/h interessieren.
Es dürfte auch ein Schaltplan sein, aber möglichst keiner von Elektor

kauf dir eine Konstantspannungsquelle mit Power LED, damit kannst du den Akku konstant entladen.

Vieleicht könnte auch die Erimittlung des Innenwiderstandes interessant sein.
Vor allem dann, wenn man feststellen möchte, ob der Akku noch werwendbar ist.

riljoo:
Eine billige Konstantstromquelle mit ~ zehntel der Akku-Kapazität (wenn Du auf der sicheren Seite sein möchtest) als Entladestrom ist die einfachste Variante.

Aber: Wenn Du tiefentlädst, weil Du die Spannung kurz nicht beobachtet hast, ist der Akku hinüber. Solange Du also keine Möglichkeit hast, kontinuierlich - während Du die Zeit misst - die Spannung zu überwachen und im geeigneten Moment die Entladung zu stoppen, ist die Methode zweifelhaft. Oder wills Du Du mehr als eine Stunde ständig gucken?

Für Deine Zwecke kommen zwei einfache Lösungen in Frage:
a) Wenn Du beide Akkus (neu und alt) hast, beide jeweils vollladen (den neuen vielleicht nicht beim ersten Mal) und Betriebsdauer des Handy messen (Am besten bei konstantem Netzempfang in die Schublade und regelmäßg gucken - bis es sich ausschaltet).
b) Beide Akkus mit bestimmten Vorgaben nutzen (z.B. 1h kostenlose Nummer anrufen; Camera einschalten, Bluetooth laufen lassen etc.); anschließend jeweils die Spannung im Anschluss daran messen und vergleichen.

Notlösung:
c) Wenn Du nur den alten Akku hast: Subjektiv mit Zustand - als er noch neu war - vergleichen.

Wie gesagt, dass Problem ist Tiefentladung, die es unbedingt zu vermeiden gilt.

nodsl:
Im Netz gibt es viele Beispiele, Projekte und Bauanleitungen für Mikroprozessor gesteuerte Ladegeräte mit der Möglichkeit der Kapazitätsbestimmung.
Aber: Den PIC / ATMEL / ... musst Du i.d.R. selber flashen.
Beispiele hier und dort (unübersichtlich!).
Es reicht, wenn Du ein einfaches NiCd/NiMH-Gerät mit der Möglichkeit der Kapazitätsbestimmung nimmst, da Du die Li-Ionen-Akkus nur entladen willst!
Von ELV gab/gibt es auch fertige Lösungen - als Bausatz oder fertig aufgebaut.
Fertige Geräte fangen wohl bei ~ 100 Euro an.

@allgemein:
Hat der NOKIA(?) BPS-2 irgendwelche Elektronik (ausser vermutlich einem Temperatur-Sensor) integriert, die das entladen ver-komplizieren kann?

Wenn Ihr kein Geld ausgeben wollt, fragt in Eurer Gegend nach Modellbauern (RC-Autos, Modellflugzeuge usw.) bzw. Vereinen. Die haben meist gaaaaaaanz viele solcher Gerätschaften. Aber: Sicherstellen, dass mit geringem Entladestrom gemessen wird. Bei diesen Antriebsmotoren im Modellbau wird mit irren Entladeströmen hantiert, die jeden Li-Ionen-Akku zerstören.

Und weil gerade mit zu tun gehabt:
Aufgrund der hohen zu liefernden Ströme gibt es auch noch keine Li-Ionen-Starterbatterien fürs Auto ... allerdings für kommende Fahrzeuge mit 60 Ah bei 50.4 V Ausgangsspannung. Made in Germany! Siehe hier.

Zitat

Original geschrieben von notch
@"Tom Selleck":
Coulomb [C] ist die Einheit für elektrische Ladung.

Da hast du natürlich recht. Ich bin wohl auch schon vollkommen durcheinander

gruß
tom