Was ein Torkel-Prüfgerät eigentlich macht
Ein Gerät der Torkel-Familie ist ein Batterielastsimulator. Es belastet eine Batterieanlage mit einem definierten, geregelten Entladestrom und zeichnet dabei Spannung, Strom und Zeit auf, bis eine vorgegebene Entladeschlussspannung erreicht ist. Geprüft werden kann wahlweise mit konstantem Strom, mit konstanter Leistung, mit konstantem Widerstand oder entlang eines vorgegebenen Lastprofils, je nachdem, welche Betriebssituation abgebildet werden soll.
Wesentlich für die Praxis ist, dass die Prüfung nicht zwingend eine Freischaltung der Anlage erfordert. Über eine Gleichstromzange lässt sich der Gesamtstrom erfassen, sodass das Prüfgerät den eigenen Entladestrom automatisch so nachregelt, dass die Summe aus vorhandener Grundlast und Prüflast konstant bleibt. Für größere Batteriebänke werden externe Lasteinheiten oder mehrere Geräte zusammengeschaltet. Ergänzend erfasst ein Zellspannungsmonitor die Spannung jedes einzelnen Blocks während der gesamten Entladung erfassen.
Die Werte im Prüfprotokoll
Entladestrom
Der Strom, mit dem die Batterie belastet wird. Er ergibt sich aus dem geprüften Entladeregime, etwa dem fünfstündigen, dreistündigen oder einstündigen Zeitraum. Wichtig ist, dass der Prüfstrom zum Anwendungsfall passt: Eine Batterie für eine dreistündige Notbetriebsdauer muss auch mit dem zugehörigen Strom geprüft werden, nicht mit einem beliebigen anderen. Prüfströme und Ergebnisse verschiedener Entladeregime lassen sich nicht direkt miteinander vergleichen.
Entladeschlussspannung
Die Spannung, bei der die Entladung beendet wird. Sie wird pro Zelle angegeben und hängt vom Entladeregime ab: Bei Blei-Säure-Systemen liegt sie bei langen Entladezeiten typischerweise um 1,80 Volt je Zelle, bei mittleren Zeiten um 1,75 Volt und bei kurzen, hohen Entladeströmen deutlich darunter. Eine zu niedrig angesetzte Endspannung schönt das Ergebnis, eine zu hoch angesetzte verwirft eine noch brauchbare Batterie. Die verbindliche Vorgabe liefert das Datenblatt der Batterie.
Entladedauer bis zur Endspannung
Die Zeit, die vergangen ist, bis die Batterie unter dem eingestellten Prüfstrom die Entladeschlussspannung erreicht hat. Dieser Wert ist die eigentliche Messgröße, aus der sich alles Weitere ableitet.
Entnommene Kapazität in Amperestunden
Das Produkt aus Entladestrom und Entladedauer. Es beschreibt, wie viel Energie die Batterie im Prüflauf tatsächlich abgegeben hat, und ist damit die messbare Grundlage für die Prozentangabe.
Kapazität in Prozent der Nennkapazität
Die Kennzahl, auf die es ankommt. Sie setzt die tatsächlich entnommene Kapazität ins Verhältnis zur Nennkapazität für dasselbe Entladeregime. Ein Wert von hundert Prozent bedeutet, dass die Batterie genau das leistet, was das Datenblatt für den Bemessungspunkt zusagt.
Einzelblock- und Zellspannungen
Wird während der Entladung jede Zelle oder jeder Block einzeln erfasst, entsteht das eigentliche Diagnosebild. Es zeigt, ob der Strang gleichmäßig altert oder ob einzelne Blöcke deutlich früher einbrechen. Ohne diese Werte bleibt die Prozentzahl eine Aussage über den Strang, nicht über seine Bestandteile.
Temperatur und Temperaturkorrektur
Die Batterietemperatur zu Beginn der Entladung beeinflusst das Ergebnis erheblich. Eine warme Batterie liefert mehr Kapazität als eine kalte, ohne deswegen besser zu sein. Alle Kapazitätsberechnungen müssen deshalb auf die Bezugstemperatur von fünfundzwanzig Grad Celsius korrigiert werden. Ein Protokoll ohne dokumentierte Temperatur und ohne Korrektur ist für eine Trendbewertung nur eingeschränkt brauchbar.
Wie werden die Werte bewertet?
Die Bewertung folgt einer einfachen Logik. Erreicht die Batterie die Entladeschlussspannung genau am Ende der vorgegebenen Prüfdauer, entspricht die gemessene Kapazität hundert Prozent der Nennkapazität. Erreicht sie die Endspannung bereits bei achtzig Prozent der vorgegebenen Prüfdauer oder früher, also beispielsweise nach acht Stunden bei einer Prüfdauer von zehn Stunden, ist der Austausch angezeigt. Hält sie länger durch als vorgegeben, liegt die tatsächliche Kapazität über der Nennkapazität.
Der letzte Punkt wird in der Praxis häufig unterschätzt. Batterien sind so ausgelegt, dass sie die zugesagte Kapazität bis zum Ende ihrer Brauchbarkeitsdauer bereitstellen. Eine neue Batterie liegt deshalb regelmäßig über hundert Prozent und nähert sich diesem Wert erst mit den Jahren an. Damit sich daraus eine Trendlinie ergibt, sollte die Entladung auch dann bis zur Spannungsgrenze fortgeführt werden, wenn die Sollzeit bereits überschritten ist. Nur so entsteht ein Zahlenwert und nicht nur ein Bestanden-Vermerk.
Für die Praxis haben sich zwei zusätzliche Kriterien bewährt: Unterschreitet die gemessene Kapazität achtzig Prozent des Nennwerts, gilt die Batterie als am Ende ihrer Brauchbarkeitsdauer. Fällt sie gegenüber der Vormessung um mehr als zehn Prozentpunkte ab oder nähert sie sich der Neunzig-Prozent-Marke, wird das Prüfintervall verkürzt, weil die Alterung in dieser Phase beschleunigt verläuft.
Warum eine einzelne Zelle das Gesamtergebnis bestimmt
In einem in Reihe geschalteten Strang bestimmt der schwächste Block das Verhalten. Bricht eine einzelne Zelle vorzeitig ein, sinkt die Gesamtspannung, die Prüfung erreicht die Abschaltschwelle, und das Protokoll weist eine geringe Kapazität aus, obwohl die übrigen Blöcke noch tragfähig gewesen wären. Erst die Einzelzellerfassung macht diesen Unterschied sichtbar und beantwortet die entscheidende Frage: Ist der Strang gealtert oder gibt es einen Ausreißer? Aus dieser Unterscheidung ergibt sich, ob ein gezielter Eingriff genügt oder ob die Anlage als Ganzes zu ersetzen ist.
Was die Kapazitätsmessung nicht ersetzt
Der Entladetest ist die Königsdisziplin der Batterieprüfung, weil er als einziges Verfahren die tatsächlich verfügbare Energie nachweist. Er ersetzt aber weder die Sichtprüfung auf Korrosion, Verformung und Elektrolytaustritt noch die Kontrolle von Verbindern und Übergangswiderständen noch die Bewertung der Ladeeinstellungen. Ergänzende Impedanz- oder Innenwiderstandsmessungen sind dagegen ein sinnvolles Werkzeug für die Zeit zwischen zwei Entladetests, weil sie im laufenden Betrieb Ausreißer aufspüren, ohne die Anlage zu entladen.
Ebenso wenig ersetzt die Messung eine saubere Vorbereitung. Eine nicht vollständig geladene Batterie liefert ein zu niedriges Ergebnis, und eine Prüfung unmittelbar nach einer vorangegangenen Entladung liefert überhaupt kein verwertbares Ergebnis.
Wer die Messung durchführen sollte
Eine Kapazitätsprüfung bedeutet, eine Anlage kontrolliert bis zur Entladeschlussspannung zu fahren. Während dieser Zeit steht die Notstromreserve nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung. Das ist organisatorisch zu planen, gegebenenfalls durch eine temporäre Ersatzversorgung abzusichern und im Betriebsbuch zu dokumentieren. Belastungswiderstände, elektronische Lasten und Torkel-Prüfgeräte sind bei Steurer Kerngeschäft und nicht Zubehör. Batteriekapazitäten werden unter realer Last gemessen, sodass Schwächen erkannt werden, bevor sie im Ernstfall sichtbar werden.
Regelmäßige Wartung verhindert die meisten Fälle
Alternde Akkus kündigen sich durch nachlassende Testergebnisse an – lange bevor sie als Blinkcode erscheinen. Eine jährliche Inspektion nach DIN VDE 0108-100 inklusive Langzeittest deckt diese Entwicklung frühzeitig auf. Steurer bietet Wartungsverträge für Sicherheitsbeleuchtungsanlagen an, mit Prüfprotokoll und revisionssicherer Dokumentation aus einer Hand.
FAQ
Fragen und Antworten
Als allgemein anerkannte Grenze gilt eine gemessene Kapazität von achtzig Prozent der Nennkapazität. Darunter ist die Batterie am Ende ihrer Brauchbarkeitsdauer, weil die weitere Alterung ab diesem Punkt deutlich schneller verläuft. In sicherheitsrelevanten Anwendungen kann die Vorgabe strenger sein, wenn die geforderte Überbrückungszeit sonst nicht mehr sicher erreicht wird.
Nicht zwingend. Mit einer Gleichstromzange lässt sich der Gesamtstrom erfassen, sodass das Prüfgerät seinen eigenen Entladestrom entsprechend nachregelt und die Summenlast konstant hält. Zu berücksichtigen bleibt, dass die Batterie während der Prüfung entladen wird und die Notstromreserve in dieser Zeit reduziert ist.
Neben der tatsächlichen Alterung wirken Temperatur, Ladezustand vor der Prüfung, gewählter Prüfstrom und angesetzte Entladeschlussspannung auf das Ergebnis. Vergleichbar sind nur Messungen, die unter denselben Bedingungen aufgenommen und auf fünfundzwanzig Grad Celsius korrigiert wurden. Deshalb gehören diese Randbedingungen in jedes Protokoll.
Für Batterien in sicherheitsrelevanten Anwendungen ist ein jährlicher Nachweis der Bemessungsbetriebsdauer üblich und je nach Anwendung vorgeschrieben. Nähert sich eine Anlage der Neunzig-Prozent-Marke oder fällt sie gegenüber der Vormessung deutlich ab, ist ein verkürztes Intervall sinnvoll.
Sie ist ein gutes Werkzeug, um zwischen zwei Entladetests Ausreißer im Strang zu finden, ohne die Anlage zu entladen. Eine belastbare Aussage über die tatsächlich entnehmbare Energie liefert sie jedoch nicht. Eine Batterie kann eine unauffällige Erhaltungsladespannung und akzeptable Impedanzwerte zeigen und trotzdem unter Last vorzeitig einbrechen.
