Wie misst man den Gesundheitszustand (SOH) einer Lithium-24-V-100-Ah-Batterie?

Hallo! Als Lieferant von Lithium-24-V-100-Ah-Batterien habe ich in letzter Zeit viele Fragen dazu erhalten, wie der Gesundheitszustand (SOH) dieser Batterien gemessen werden kann. Daher dachte ich, dass ich diesen Blog-Beitrag zusammenstelle, um einige Einblicke und Tipps zu teilen.

Zunächst einmal: Warum ist es wichtig, den SOH einer Lithium-24-V-100-Ah-Batterie zu messen? Nun, der SOH gibt Ihnen eine Vorstellung davon, wie gut Ihre Batterie im Vergleich zum Neuzustand funktioniert. Damit können Sie vorhersagen, wie lange die Batterie noch halten wird und wann sie möglicherweise ausgetauscht werden muss. Dies ist von entscheidender Bedeutung für alle, die auf diese Batterien angewiesen sind, sei es für eine Solaranlage, ein Elektrofahrzeug oder andere Anwendungen.

Methode der Leerlaufspannung (OCV).

Eine der einfachsten Methoden zur Messung des SOH ist die Verwendung der Leerlaufspannungsmethode (OCV). Wenn der Akku vollständig aufgeladen ist und dann einige Stunden ruhen gelassen wird (um die Spannung zu stabilisieren), können Sie die Spannung an seinen Anschlüssen messen. Eine voll aufgeladene Lithiumbatterie mit 24 V und 100 Ah sollte über ein bestimmtes OCV verfügen.

Mit der Zeit, wenn die Batterie altert, beginnt ihr OCV bei voller Ladung zu sinken. Sie können eine Referenztabelle erstellen, wenn die Batterie neu ist, und den OCV bei verschiedenen Ladezuständen notieren. Wenn Sie den OCV später messen, können Sie ihn mit den Referenzwerten vergleichen. Wenn der OCV deutlich niedriger ist, als er für eine voll geladene Batterie sein sollte, ist das ein Zeichen dafür, dass sich der SOH verschlechtert.

Allerdings hat diese Methode ihre Grenzen. Die Temperatur kann einen großen Einfluss auf den OCV haben. Bei kaltem Wetter kann der OCV beispielsweise niedriger sein, selbst wenn die Batterie in gutem Zustand ist. Daher müssen Sie bei dieser Methode die Temperatur berücksichtigen.

Kapazitätstest

Kapazitätstests sind eine genauere Methode zur Messung des SOH. Dazu müssen Sie den Akku mit konstantem Strom entladen, bis er seine Abschaltspannung erreicht. Anschließend messen Sie die Ladungsmenge, die der Batterie entnommen wurde.

Nehmen wir an, als die Batterie neu war, konnte sie eine Ladung von 100 Amperestunden (Ah) liefern. Mit zunehmendem Alter nimmt diese Kapazität ab. Wenn Sie nach einem Kapazitätstest feststellen, dass die Batterie nur 80 Ah liefern kann, beträgt ihr SOH 80 % (da 80/100 = 0,8 oder 80 %).

Für diesen Test ist eine spezielle Ausrüstung erforderlich, beispielsweise ein Batterieladegerät/-entladegerät, das den Strom steuern und die Ladung messen kann. Es braucht auch Zeit, da man den Akku vollständig entladen und dann wieder aufladen muss. Aber es gibt Ihnen ein sehr klares Bild vom Zustand der Batterie.

Innenwiderstandsmessung

Ein weiterer wichtiger zu berücksichtigender Parameter ist der Innenwiderstand der Batterie. Mit zunehmendem Alter einer Lithium-24-V-100-Ah-Batterie erhöht sich ihr Innenwiderstand. Sie können den Innenwiderstand mit einem Gerät namens Impedanzmessgerät messen.

Der Innenwiderstand beeinflusst, wie gut die Batterie Strom liefern kann. Eine Batterie mit hohem Innenwiderstand verliert beim Laden oder Entladen mehr Energie in Form von Wärme. Das bedeutet, dass es nicht so effizient ist und es auch zu Überhitzung kommen kann.

Um den Innenwiderstand zu messen, legt man einen kleinen Stromimpuls an die Batterie und misst die Spannungsänderung. Mithilfe des Ohmschen Gesetzes (R = V/I) können Sie den Innenwiderstand berechnen. Wenn der Innenwiderstand viel höher ist als im Neuzustand der Batterie, deutet dies auf einen Rückgang des SOH hin.

Verwendung von Batteriemanagementsystemen (BMS)

Die meisten modernen Lithium-24-V-100-Ah-Batterien sind mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet. Das BMS kann viele Informationen über den Zustand der Batterie liefern, einschließlich des SOH.

Das BMS überwacht kontinuierlich Spannung, Strom und Temperatur der Batterie. Es verwendet Algorithmen, um den SOH basierend auf diesen Parametern zu schätzen. Einige BMS können sogar mit externen Geräten wie einer Smartphone-App oder einem Computer kommunizieren, sodass Sie problemlos auf die SOH-Daten zugreifen können.

Allerdings kann die Genauigkeit des BMS – geschätzter SOH – je nach Qualität des BMS und seiner Kalibrierung variieren. Möglicherweise möchten Sie die BMS-Messwerte dennoch von Zeit zu Zeit mit anderen Messmethoden vergleichen.

Auswirkungen von Lade- und Entladezyklen

Die Anzahl der Lade- und Entladezyklen, die eine Batterie durchläuft, hat einen großen Einfluss auf ihren SOH. Jedes Mal, wenn Sie einen Lithium-24-V-100-Ah-Akku laden und entladen, unterliegt er einem gewissen Verschleiß.

Wenn Sie den Akku häufig auf 100 % laden und auf 0 % entladen, altert er schneller, als wenn Sie den Ladezustand (SOC) in einem moderateren Bereich halten, beispielsweise zwischen 20 % und 80 %. Dies wird als Partial-State-of-Charge-Betrieb (PSoC) bezeichnet.

Wenn Sie also den SOH Ihrer Batterie verlängern möchten, versuchen Sie, extremes Laden und Entladen zu vermeiden. Außerdem ist die Verwendung eines geeigneten Ladegeräts, das für Lithiumbatterien ausgelegt ist, von entscheidender Bedeutung. Ein Ladegerät, das den Akku über- oder unterlädt, kann seinen SOH erheblich reduzieren.

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Abschluss

Die Messung des SOH einer Lithium-24-V-100-Ah-Batterie ist für die Gewährleistung der ordnungsgemäßen Leistung und Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung. Sie können Methoden wie OCV-Messung, Kapazitätsprüfung und Innenwiderstandsmessung verwenden und sich auf die Daten des BMS verlassen.

Denken Sie daran, dass eine gute Pflege Ihrer Batterie durch die Kontrolle der Lade- und Entladezyklen auch dazu beitragen kann, einen guten SOH aufrechtzuerhalten. Wenn Sie Fragen zur Messung des SOH haben oder am Kauf unserer Lithium-24-V-100-Ah-Batterien oder anderer verwandter Produkte interessiert sind, können Sie sich gerne an uns wenden, um ein Beschaffungsgespräch zu führen.

Referenzen

• „Batteriemanagementsysteme: Design by Principles“ von Johan BG Yperen
• „Lithium-Ionen-Batterien: Wissenschaft und Technologie“ von Yoshio Nishi, Akiya Kozawa und Masaki Yoshio