Taschen-Innenwiderstands-Rechner
Berechnen Sie den Innenwiderstand der Batterie aus Messungen der Leerlauf- und Ladespannung, ermitteln Sie den Leistungsverlust und den maximalen Kurzschlussstrom.
Formel
Wie es funktioniert
Der Akku-Innenwiderstandsrechner ermittelt den Wert anhand von Leerlauf- und Lastspannungsmessungen — unverzichtbar für das Batteriemanagement von Elektrofahrzeugen, die Überwachung des USV-Zustands und die Optimierung tragbarer Geräte. Batterietechniker verwenden dies, um die verbleibende Kapazität vorherzusagen, da der Innenwiderstand gemäß IEC 61960 im Laufe der Lebensdauer einer Zelle um 20— 50% ansteigt.
Der Innenwiderstand umfasst den Ionenwiderstand (Elektrolyt), den Ladungsübertragungswiderstand (Elektrode-Elektrolyt-Schnittstelle) und den ohmschen Widerstand (Stromabnehmer, Laschen). Bei Li-Ionen-Zellen messen frische 18650er 20—80 mΩ; prismatische Zellen in Automobilen 0,5—2 mΩ. Blei-Säure-Batterien: 3—15 mΩ pro Zelle. Gemäß den USABC-Standards wird das Ende der Lebensdauer von EV-Batterien als 80% Kapazität ODER dem 2-fachen anfänglichen Innenwiderstand definiert.
Die Temperatur wirkt sich stark auf den Wert aus: Bei 0 °C verdoppelt sich der Lithium-Ionen-Widerstand im Vergleich zu 25 °C; bei -20 °C steigt er um das 4- bis 6-fache. Dies erklärt, warum Elektrofahrzeuge im Winter an Reichweite verlieren — nicht in erster Linie aufgrund von Heizlasten, sondern aufgrund des erhöhten IR-Abfalls beim Beschleunigen.
Bearbeitetes Beispiel
Gegeben: 2170 Zellen, OCV = 4,18 V, V_Load = 4,02 V bei 10 A Entladung
Schritt 1: Innenwiderstand berechnen R_int = (V_OCV − V_Load)/I = (4,18 − 4,02)/10 = 16 mΩ
Schritt 2: Mit der Spezifikation vergleichen
- Neue Zelle: 12 mΩ (Panasonic-Datenblatt)
- Strom: 16 mΩ → Erhöhung um 33%
- EOL-Schwellenwert: 24 mΩ (2 × anfänglich)
- Das Widerstandswachstum verläuft in etwa linear mit Zyklen
- Bei 500 Zyklen: 16 mΩ → ~750 weitere Zyklen bis EOL
- Geschätzte Gesamtlebensdauer: ~1.250 Zyklen (innerhalb des typischen Bereichs von 1.000—1.500)
Praktische Tipps
- ✓Verwenden Sie eine 4-Draht-Messung (Kelvin), um Leitungswiderstandfehler zu vermeiden — entscheidend bei der Messung von Zellen mit <50 mΩ
- ✓Warten Sie vor der OCV-Messung mehr als 30 Minuten; die Li-Ionen-Spannungsrelaxation kann unmittelbar nach dem Laden/Entladen 50—100 mV betragen
- ✓Messen Sie für Tests auf Packungsebene die Variation von Zelle zu Zelle: Eine Streuung von > 20% weist auf schwache Zellen hin, die ersetzt werden müssen
- ✓Rint im Vergleich zur Temperatur verfolgen: Erstellen Sie eine Nachschlagetabelle bei 0 °C, 25 °C, 45 °C, um das ganze Jahr über eine genaue SoH-Schätzung zu erhalten
Häufige Fehler
- ✗Messung bei niedrigem Strom (
- ✗Ignorieren der SoC-Abhängigkeit: Der Li-Ionen-Rint steigt aufgrund der Konzentrationspolarisation um 20— 30% unter 20% SoC und über 90% SoC
- ✗Einzelpunktmessung: Die AC-Impedanz bei 1 kHz gibt nur die ohmsche Komponente an; der Gleichstromimpuls (10 ms—1 s) erfasst den gesamten Rint
- ✗Verwechselt Rint mit Impedanz: EIS zeigt ein frequenzabhängiges Verhalten; 1 kHz ≈ DC Rint ± 10% für die meisten Zellen
Häufig gestellte Fragen
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