Batterieleerlauf

Ein Batterieerschöpfungszustand tritt auf, wenn eine wiederaufladbare oder Primärzelle vollständig entladen ist und keine nutzbare Spannung an den Stromkreis liefern kann. In batteriebetriebenen Geräten ist dies der Endzustand der Entladekurve, bei dem die Klemmenspannung unter die erforderliche Mindestbetriebsspannung der Last fällt. Bei Alkalizellen liegt diese typischerweise bei etwa 0,9 Volt pro Zelle; bei in Serie geschalteten Lithium-Ionen-Zellen kann sie je nach Chemie und Zellenkonfiguration zwischen 2,5 und 3,0 Volt betragen.

Der Begriff unterscheidet zwischen Schwachbatteriezuständen, bei denen Warnsysteme ausgelöst werden, und echter Batterieerschöpfung. Ein Gerät, das einen Batterieerschöpfungszustand erkennt, muss so ausgelegt sein, dass es den Betrieb sicher beendet und nicht versucht, weiteren Strom zu ziehen, der die Zelle durch Rückstrom oder Erwärmung durch Innenwiderstand beschädigen könnte. Viele Designs verfügen über ein Batteriemanagementsystem, das die Last aktiv trennt, wenn die Spannung unter einen definierten Schwellenwert fällt, wodurch die Zelle vor Erreichen von wirklich null Volt und damit vor permanenten Schäden bewahrt wird.

Eine vollständig entladene Zelle erholt sich durch Ruhe oder Umgebungstemperaturänderung nicht spontan in ihrer Kapazität. Eine Sekundärbatterie (wiederaufladbar) im Batterieerschöpfungszustand nimmt jedoch Ladung an, wenn der Ladestromkreis ausreichend Spannung und Strom liefert. Primärzellen (nicht wiederaufladbar) bieten keinen Wiederherstellungsweg und müssen ersetzt werden. Bei in Serie geschalteten Packs kann ein Batterieerschöpfungszustand in einer einzelnen schwachen Zelle dazu führen, dass die gesamte Reihenschaltung unter die Betriebsspannung fällt, obwohl andere Zellen noch Ladung enthalten; dies wird als Zellumkehrung bezeichnet und beeinträchtigt alle Zellen in der Reihenschaltung.

Im Feldeinsatz ist ein Batterieerschöpfungszustand oft der erste Verdächtige, wenn ein tragbares Instrument nicht eingeschaltet werden kann. Die Unterscheidung ist wichtig, denn ein Gerät, das während des Batterieerschöpfungszustands ausfällt, sollte keine Zeichen von teilweiser Funktion, unterbrechender Arbeitsweise oder unbeabsichtigtem Verhalten aufweisen. Wenn ein Gerät sich unregelmäßig verhält, wenn die Batteriespannung kritisch niedrig ist, liegt die Ursache normalerweise nicht in einer unzureichenden Braunout-Schutzfunktion in der Stromversorgung oder in den Logikschaltungen, sondern nicht in der Batterie selbst.