Spannungstabelle zum Ladezustand von Lithiumbatterien: 12 V bis 48 V

Eine 12-V-LiFePO4-Batterie kann bei einem Ladezustand von 30 % und 70 % nahezu dieselbe Ruhespannung anzeigen. Durch diese flache Entladekurve eignet sich eine Tabelle zur Batteriespannung in Abhängigkeit vom Ladezustand für grobe Prüfungen, ist aber als präzise Ladeanzeige unzuverlässig. Käufer, die die Überbrückungszeit berechnen oder Unterspannungsabschaltungen allein anhand der Spannung einstellen, können die verfügbare Energie falsch einschätzen.

## LiFePO4-Ruhespannungstabelle

Die folgenden Schätzwerte gelten für eine typische LiFePO4-Batterie mit 4 Zellen und 12,8 V, 8 Zellen und 25,6 V sowie 16 Zellen und 51,2 V im Ruhezustand. Die Werte sind Näherungswerte und keine allgemeingültigen Grenzwerte. Batteriedesign, Temperatur, kürzlich erfolgtes Laden oder Entladen sowie die Messgenauigkeit beeinflussen das Ergebnis.

Ungefähre Ruhespannung nach SOC: 100 % = 13,4-13,6 V / 26,8-27,2 V / 53,6-54,4 V; 90 % = 13,3-13,4 V / 26,6-26,8 V / 53,2-53,6 V; 80 % = 13,2-13,3 V / 26,4-26,6 V / 52,8-53,2 V; 70 % = 13,1-13,2 V / 26,2-26,4 V / 52,4-52,8 V. Die Werte gelten jeweils für Systeme mit einer Nennspannung von 12 V / 24 V / 48 V.

Ungefähre Ruhespannung nach SOC, Fortsetzung: 50 % = 13,0-13,1 V / 26,0-26,2 V / 52,0-52,4 V; 30 % = 12,9-13,0 V / 25,8-26,0 V / 51,6-52,0 V; 20 % = 12,8-12,9 V / 25,6-25,8 V / 51,2-51,6 V; 10 % = 12,0-12,8 V / 24,0-25,6 V / 48,0-51,2 V. Der breite Bereich bei niedrigem SOC ist beabsichtigt: Nahe der Entladung fällt die Spannung stärker ab, und die genauen Werte variieren je nach Zelle und Batterie.

## Spannung sinnvoll messen

Für eine aussagekräftige Schätzung trennen Sie Ladegerät und Verbraucher, lassen Sie die Batterie mindestens 30 Minuten ruhen und messen Sie anschließend mit einem kalibrierten Messgerät direkt an den Batteriepolen. Nach einem Betrieb mit hohem Strom kann eine längere Ruhezeit erforderlich sein. Sowohl die Oberflächenladung nach dem Laden als auch der Spannungseinbruch unter Last können eine schnelle Messung verfälschen.

Verwenden Sie beim Vergleichen von Messwerten dieselben Messbedingungen. Eine LiFePO4-Batteriebank mit 48 V Nennspannung hat typischerweise 51,2 V Nennspannung und nicht 48 V bei voller Ladung; die Grenzwerte von Ladegerät und Wechselrichter müssen den Angaben des Batterieherstellers entsprechen. Multiplizieren Sie einen einzelnen 12-V-Abschaltwert nicht mit vier, sofern das System und der Hersteller diese Einstellung nicht ausdrücklich vorsehen.

- Prüfen Sie im Datenblatt der Batterie die angegebenen Grenzwerte für Lade-, Entlade- und Lagerspannung.

- Halten Sie fest, ob die Messung unter Last, während des Ladens oder im Ruhezustand erfolgte.

- Prüfen Sie Batteriespannung und Polarität, bevor Sie ein Ladegerät oder einen Wechselrichter anschließen.

- Verwenden Sie für den SOC im Betrieb die Anzeige des BMS oder einen Shunt-basierten Monitor, statt die Spannung an den Batteriepolen als exakten Wert zu behandeln.

## Warum Spannung nicht gleich SOC ist

LiFePO4-Zellen haben über einen großen Teil ihrer nutzbaren Kapazität eine relativ flache Spannungskurve. Strom verursacht einen Spannungsabfall oder -anstieg; auch Temperatur und Zellungleichgewicht beeinflussen die Messwerte. Eine einzelne Spannungsmessung kann daher nahe beieinanderliegende SOC-Werte im mittleren Bereich nicht zuverlässig unterscheiden.

Ein BMS schätzt oder meldet den Zustand des Batteriepacks und kann den SOC anhand von Stromintegration, Spannung und Kalibrierungsdaten berechnen. Für höhere Genauigkeit in einer fest installierten Anlage erfasst ein korrekt konfigurierter Shunt-Monitor die ein- und ausgehenden Amperestunden; eine regelmäßige Synchronisierung bei voller Ladung hilft, angesammelte Messfehler zu begrenzen. SOC bezeichnet die geschätzte verbleibende Ladung, während SOH den Zustand der Batterie im Verhältnis zu ihrer ursprünglichen Leistung beschreibt.

Die Zyklenlebensdauer wird normalerweise zusammen mit Betriebsbedingungen wie DoD, Temperatur, Laderate und C-Rate angegeben. Das Ergebnis eines Tests mit 100 % DoD ist nicht direkt mit einem Produkt vergleichbar, das für flachere tägliche Zyklen spezifiziert ist. Käufer sollten Prüfverfahren und nutzbare Energie vergleichen, nicht Zyklenangaben isoliert betrachten.

## Systemgrenzen festlegen und Spezifikationen vergleichen

Eine LiFePO4-Batterie mit 51,2 V und 100 Ah speichert beispielsweise etwa 5,12 kWh Nennenergie, bevor Betriebsgrenzen und Umwandlungsverluste berücksichtigt werden. Zieht ein Wechselrichter 100 A aus dem DC-Bus, entspricht das für diese Batterie ungefähr einer Entladerate von 1C. Vergewissern Sie sich, dass Batterie, BMS, Verkabelung und Wechselrichter den erforderlichen Dauer- und Spitzenstrom liefern können.

Ein praktischer Vergleich: Batterie A gibt 5,12 kWh Nennenergie, eine empfohlene DoD von 80 % und eine empfohlene nutzbare Energie von 4,10 kWh an; Batterie B nennt 5,12 kWh Nennenergie und 100 % DoD, spezifiziert bei dieser Entladetiefe jedoch weniger Zyklen. Diese Angaben dienen der Veranschaulichung. Fragen Sie jeden Lieferanten nach den Entladebedingungen, der Temperatur, der Endspannung und dem Kriterium für den Kapazitätserhalt, auf denen seine Angabe zur Zyklenlebensdauer beruht.

Prüfen Sie bei der Beschaffung die Zellkonfiguration, die Stromwerte des BMS, die Kompatibilität des Ladegeräts, das Kommunikationsprotokoll und die Garantiebedingungen. Bestätigen Sie die geltenden Transportdokumente, beispielsweise die Zusammenfassung des UN38.3-Tests, und fragen Sie, ob für die vorgesehene Anwendung und den Zielmarkt eine Zertifizierung nach IEC 62619 oder UL 1973 erforderlich ist. Der Zertifizierungsumfang muss zum Batteriemodell und zum vorgesehenen Einsatz passen.

Teilen Sie bei kundenspezifischen Systemen frühzeitig Spannung, Kapazität, Spitzen- und Dauerlasten, Umgebungsbedingungen, Gehäuseanforderungen und erforderliche Zertifizierungen mit. MOQ und Lieferzeit hängen von der Verfügbarkeit der Zellen, technischen Änderungen, Prüfungen und dem Zertifizierungsumfang ab. Newbeebattery kann als OEM/ODM-Partner für kundenspezifische Batteriepacks das Packdesign auf diese Anforderungen abstimmen.

Verwenden Sie die Tabelle als Abgleich für die Ruhespannung, nicht als Präzisionsanzeige oder Ersatz für die Grenzwerte des Herstellers. Für zuverlässige Entscheidungen zu Laufzeit und Abschaltung sollten Sie einen korrekt konfigurierten Monitor, das BMS der Batterie und die freigegebenen Systemspezifikationen heranziehen.