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H. Kloihofer:
"Ermittlung des Ladezustandes von Blei-Säure-Akkumulatoren durch Erfassung des Innenwiderstandes";
Supervisor: M. Wieger, H. Hauser; Institut für Industrielle Elektronik und Materialwissenschaften, 2001.

Problem:
Object of the work is the examination of the possibilities to make a qualitativ and quantitativ statement about the electrochemical condition of a lead-acid-battery. The base for the statement should be a detailled analysis of the frequency response.
A special measuring device was built up. The measurings were done in the area of 40Hz to 60kHz.
The freqency response was measured on functionable batteries with different state of charge (measuring of reference-material) as well as on batteries which suffer from defects (sulfatation, short circuits).
The freqency response was analysed qualitatively with regard to
- discharged / charged
- sulfated / not sulfated and
- short circuit / not short circuit
respectively quantitatively with regard to
- state of charge and
- state of sulfatation.

Results:
Results are listed below:

Battery Examination of: qualitative result quantitative result
1 Intact Battery State of charge possible with reduced possibility
2 faulty Battery Sulfatation possible with reduced possibility
3 faulty Battery Short circuit not possible not possible

Conclusion and view:
Using the described method to investigate the frequency response of a lead-acid-battery it is possible to make qualitativ as well as quantitativ statements about the electrochemical behaviour of the accumulator.
A carry on of the investigations is indicated especially to evaluate the frequency response in regard of quantitative results.

Aufgabenstellung:
Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der Möglichkeiten zur Ableitung von qualitativen und quantitativen Aussagen über den elektrochemischen Zustand eines Blei-Säure-Akkumulators anhand der Studie und Auswertung des Verlaufes seiner Frequenzgangsortskurve.
Zur Durchführung der Arbeiten wurde eine spezielle Meßschaltung aufgebaut. Die Messungen wurden im Bereich von 40Hz bis 60kHz durchgeführt.
Die Frequenzgangsortskurven wurden an funktionsfähigen Akkumulatoren mit unterschiedlichen Ladezuständen (Aufnahme von Referenzmaterial) und an defekten Akkumulatoren (Sulfatierung, Zellkurzschlüsse) aufgenommen.
Die Ortskurven waren qualitativ hinsichtlich der Unterscheidungsmerkmale
- entladen / geladen,
- sulfatiert / nicht sulfatiert und
- Zellkurzschluß vorhanden / Zellkurzschluß nicht vorhanden
bzw. quantitativ bezüglich
- Ladezustand und
- Sulfatierungsgrad
auszuwerten.

Ergebnisse:
Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle dargestellt:

Batterie untersucht auf: qualitative Aussage quantitative Aussage
1 intakte Batterie Ladezustand möglich mit Einschränkungen möglich
2 defekte Batterie Sulfatierung möglich mit Einschränkungen möglich
3 defekte Batterie Zellkurzschluß nicht möglich nicht möglich

Zusammenfassung und Ausblick:
Mittels dem gegenständlichen Verfahren zur Bestimmung der Frequenzgangsortskurven von Blei-Säure-Akkumulatoren können sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen über den elektrochemischen Zustand des Energiespeichers gemacht werden.
Weiterführende Arbeiten sind insbesondere im Bereich der Auswertung von Frequenzgangsortskurven zur Ableitung quantitativer Aussagen indiziert.