Batterieentladezeit nach Ladung
Dieser Artikel enthält Online-Rechner, die die Entladezeiten für einen bestimmten Stromentladung berechnen kann anhand der Batteriekapazität, Nennkapazität (z.B. 20 Stunden, 100 Stunden) und Peukert-Exponent
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Batteriekapazität ist eine Maßeinheit (normallerweise Amperestunden) für die Ladung einer Batterie.
Man denkt wohl, dass die Berechnung der Laufdauer einer Batterie mit einer gegebenen Entladungsrate so einfach ist wie Ampere-Hr: z.B. für eine gegebene Kapazität C und ein Entladestrom I, ist die Zeit
.
Jedoch verringert sich die Batteriekapazität während sich die Entladungsrate erhöht.
Dieser Effekt ist schon seit vielen Jahren bekannt, aber es war Peukert, der als erstes eine Formal abgeleitet hat, die numerisch zeigt, wie eine hohe Endladungsrate mehr Ladung aus einer Batterie entfernt, anstatt wie es eine einfache Berechnung anzeigen würde.
Daher wird dieser Effekt auch als Peukert-Effekt bezeichnet. Die Formel für diese Berechnung ist die sogenannte Peukert-Gleichung. Und die wichtige Zahl, die einzigartig für jede Batterie ist, und in die Gleichung gesetzt wird, um die Berechnung durchzuführen, ist der Peukert Exponent.
Hier ist die Peukert-Gleichung
,
wobei
n – Peukert Exponent
Cp – Peukert Kapazität
I – Entladestrom
ist.
Der Peukert-Exponent zeigt, wie gut die Batterie mit einer hohe Entladerate arbeitet – der meisten sind im Bereich von 1,3 und 1,3, und je näher dies zu 1 ist, um so besser. Der Peukert-Exponent wird durch das Nutzen der Batterie mit verschiedenen Entladeströme ermittelt. Der Peukert-Exponent ändert sich mit dem Alter der Batterie.
Viele Batterien zeigen deren Peukert-Exponenten nicht in deren Spezifikationen an. Aber gelegentlich haben sie eine Tabelle mit den verschiedenen Laufzeiten mit verschiedenen Entladeraten, oder einen Graphen mit der Entladerate gegenüber der Laufzeit. Der Peukert-Exponent kann man anhand dieser Tabellen und Graphen berechnen. Oder man hat zwei Entladetests mit zwei verschiedenen Entladeraten. Der Rechner kann dabei helfen:
Peukert Exponent
Was ist nun die Peukert Kapazität?
Peukert Kapazität ist die Kapazität der Batterie gemessen mit einer 1 Ampere Endladerate. Batterien haben normalerwiese nicht die Peukert Kapazität angezeigt. Die Batteriehersteller bemessen deren Batterien mit einer sehr geringen Endladerate, da dann eine längere Laufzeit und eine bessere Wertung angegeben werden kann. Dies wird auch als die Stundenrate genannt, zum Beispiel 100 AHR für 10 Stunden. Falls dies nicht besonders vermerkt ist, nutzen die Hersteller normallerweise eine Wertung von Entladungsrate von 20 Stunden oder 0,05C.
0.05C ist die sogenannte C-Rate, die zur Messung von lade- und Entladestrom genutzt wird. Eine Entladung von 1C entspricht dem Gleichen der Kapazitätsrate. Zum Beispiel liefert eine Batterie mit 1,000mAH Wertung 1,000mAH für eine Stunde, wenn sie mit 1C-Rate entladet wird. Die gleiche Batterie mit 0,5C Entladerate liefert 500mAh für zwei Stunden.
Mit der bekannten Stundenrate einer Batterie ist die Kapazität und den Peukert-Exponent angegeben, und man kann die Peukert-Gleichung mit der folgenden Formel berechnen:
wobei,
C – die angegebene Batteriekapazität (zur angegebenen Stundenrate)
n – Peukert Exponent
R – Stundenrate (z.B. 20 für 20 Stunden, oder 10 für 10 Stunden etc.)
Dieser Link zeigt mehr Information zu diesem Thema.
Wenn man schließlich die Peukert-Kapazität und den Peukert-Exponent kennt, kann man die Entladezeit für einen gegebenen Entladestrom berechnen. Der untenstehende Rechner macht genau dies.
Man muss aber beachten, dass er die Entladezeit für eine verschiedene Entladetiefe zeigt. Warum sollte man dies beachten? Viele der verschiedenen Batteriearten kann man nicht komplett Entladen, ohne dass die Batterie schwer, oder häufig auch irreparabel, zu schaden. Hersteller zeigen häufig die Entladetiefe (DoD) einer Batterie an, welcher Bruchteil der Ladung entzogen wird. Zum Beispiel haben die meisten Autobatterien ein DoD von 20%, das bedeutet das nur 20% der Ladung entzogen wird.
Batterieentladezeit nach Ladung
Ein anderer Aspekt des Peukert-Effekt ist, dass das Entladen mit einer geringeren Rate die Laufzeit erhöht. Die Kapazitätswertung einer Batterie mit 0,001C liefert mehr Amperestunden als mit einer Ladewertung von 0,05C, daher sollte man auf die Stundenrate in den Batteriespezifikation achten.
Man kann daher denken, dass ein sehr geringe Entladestrom die verfügbaren Amperestunden über die Batteriekapazität gehen kann. Dies ist korrekt, jedoch kommt bei einer langen Laufzeit dann auch Selbstentlade Effekt zum Tragen. Wegen der Selbstentladung kann die Gesamtamperestunden mit einer sehr geringen Entladerate weniger sein als das Ergebnis der Peukert-Formel.
Der letzte Rechner zeigt die möglichen Laufzeiten für verschiedene Entladeströme an.
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