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배터리 내부 저항 계산기

개방 회로 및 부하 전압 측정에서 배터리 내부 저항을 계산하고 전력 손실과 최대 단락 전류를 결정합니다.

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공식

Rint=Vocv−VloadIloadR_{int} = \frac{V_{ocv} - V_{load}}{I_{load}}
Vocv— 개방 회로 전압 (V)
Vload— 부하 단자 전압 (V)
Iload— 부하 전류 (A)
Rint— 내부 저항값 (Ω)

작동 방식

배터리 내부 저항 계산기는 EV 배터리 관리, UPS 상태 모니터링 및 휴대용 장치 최적화에 필수적인 개방 회로 및 부하 전압 측정을 통해 Rint를 결정합니다.IEC 61960에 따라 내부 저항이 셀 수명 동안 20-50% 증가하므로 배터리 엔지니어는 이를 사용하여 남은 용량을 예측합니다.

내부 저항은 이온 저항 (전해질), 전하 이동 저항 (전극-전해질 인터페이스) 및 옴 저항 (전류 수집기, 탭) 으로 구성됩니다.리튬 이온 전지의 경우 새로 출시된 18650의 크기는 20—80 mΩ; 자동차 프리즘 셀 0.5—2 mΩ. 납산 배터리: 셀당 3—15 mΩ 입니다.USABC 표준에 따르면 EV 배터리 수명 종료는 80% 용량 또는 초기 내부 저항의 2배로 정의됩니다.

온도는 린트에 큰 영향을 미칩니다. 0°C에서는 리튬 이온 저항이 25°C에 비해 두 배로 증가하고, -20°C에서는 4~6배 증가합니다.이는 전기차가 겨울철에 주행거리가 20-40% 감소하는 이유를 설명합니다. 주로 난방 부하가 아니라 가속 중 IR 저하 증가로 인한 것입니다.

계산 예제

테슬라 모델 3 셀 헬스 체크 (SAE J2464 테스트 절차에 따름)

주어진 시간: 10A 방전 시 2170 셀, OCV = 4.18V, V_load = 4.02 V

1단계: 내부 저항 계산 R_int = (V_OCV − V_load) / I = (4.18 − 4.02)/10 = 16 mΩ

2단계: 사양과 비교

  • 새 셀: 12 mΩ (파나소닉 데이터시트)
  • 현재: 16 mΩ → 33% 증가
  • EOL 임계값: 24 mΩ (초기 2배)

3단계: 잔여 수명 추정

  • 저항 증가는 사이클에 따라 거의 선형입니다.
  • 500 사이클에서: 16mΩ → EOL까지 약 750회 더 많은 사이클
  • 예상 총 수명: 약 1,250사이클 (일반적인 범위 1,000~1,500회 이내)

4단계: 최대 방전 시 전력 손실 (100A) P_loss = I²R = 100² × 0.016 = 셀당 160W → 4,416셀 팩의 경우: 최대 전력 시 700kW 손실 (열 관리 요구 사항 설명)

실용적인 팁

  • ✓4선 (켈빈) 감지를 사용하여 리드 저항 오류 제거 (<50 mΩ 셀 측정 시 중요)
  • ✓OCV 측정 전에 30분 이상 휴식을 취하십시오. 리튬 이온 전압 완화는 충전/방전 후 즉시 50—100mV까지 가능합니다.
  • ✓팩 수준 테스트의 경우 세포 간 변이를 측정합니다. 20% 이상의 퍼짐은 교체가 필요한 약한 세포를 나타냅니다.
  • ✓트랙 린트와 온도 비교: 0°C, 25°C, 45°C에서 룩업 테이블을 생성하여 1년 내내 정확한 SoH 추정

흔한 실수

  • ✗저전류 (
  • ✗SoC 의존성 무시: 농도 분극으로 인해 리튬 이온 린트가 20% SoC 이하 및 90% SoC 이상에서 20-30% 증가합니다.
  • ✗단일 포인트 측정: 1kHz에서의 AC 임피던스는 오믹 성분만 제공합니다. DC 펄스 (10ms—1s) 는 전체 Rint를 캡처합니다.
  • ✗Rint와 임피던스를 혼동하기: EIS는 주파수에 따른 동작을 보여줍니다. 대부분의 셀에서 1kHz ≈ DC Rint ± 10%

자주 묻는 질문

1 mΩ 가 증가할 때마다 전류 암페어당 1mV 강하가 발생합니다.100A (일반적인 EV 가속) 에서 30 mΩ (15 mΩ 신형 대비) 의 성능이 저하된 셀은 1.5V가 추가로 손실되어 사용 가능한 전력이 15% 감소하고 150W 더 많은 열이 발생합니다.이로 인해 고전력 애플리케이션에서 열 폭주 위험이 발생합니다.
IEEE 1188 (VRLA) 및 IEC 61960 (리튬 이온) 에 따라: 린트가 초기 값의 2배에 도달하면 교체하십시오.일반적인 임계값: 리튬 이온 18650 >100 mΩ, 자동차 파우치 >3 mΩ, 납산 >25 mΩ/cell. 일부 BMS는 사전 예방적 교체를 위해 1.5배에서 경고를 트리거합니다.
리튬 이온 내부 저항은 아레니우스 관계를 따릅니다. 즉, 0°C에서 ~2배, 기준선 25°C에서 -20°C에서 ~4배.150kW 충전 시 4배 린트가 장착된 차가운 배터리는 더 적은 전류를 받아들이면서도 내부적으로는 4배 더 많은 열을 발산합니다 (전압 제한 범위 내 유지).Tesla/Rivian 배터리는 DC 고속 충전을 시작하기 전에 15~25°C로 사전 컨디셔닝하여 Rint를 정상 상태로 복원합니다.

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