Leitfaden für LiFePO4-Spannungsdiagramm und SOC

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) erfreuen sich aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und Sicherheitsfunktionen zunehmender Beliebtheit.

Dieses Handbuch bietet einen Überblick über die Spannung von LiFePO4-Batterien , das Konzept des Ladezustands (SOC) der Batterie und Spannungsdiagramme entsprechend den üblichen Spezifikationen für LiFePO4-Batterien sowie Referenztabellen für Batteriespannung und SOC .

Da sich ihre Lademethode von anderen Batterietypen unterscheidet, lesen Sie bitte unseren separaten Artikel mit Einzelheiten zu den Ladespannungsparametern von LiFePO4-Batterien, in dem das Laden von LiFePO4-Batterien und die Konfiguration der Ladeparameter umfassend beschrieben werden.

 

 

Was ist die Nennspannung LiFePO4 Batterie

Die Nennspannung wird üblicherweise zur Beschreibung der Eigenschaften einer Batterie verwendet und unter Standardbedingungen getestet: 25 °C Temperatur , 50 % Ladung und mäßige Belastung, obwohl die tatsächliche Spannung je nach Ladezustand schwanken kann.

Eine LiFePO4-Batteriezelle hat normalerweise eine Nennspannung von 3,2 Volt, was beim Vergleichen und Entwerfen von Systemen hilft. Eine vollständig geladene LiFePO4-Zelle kann jedoch eine Spannung von etwa 3,6 bis 3,65 Volt haben, während die Spannung einer vollständig entladenen Zelle auf etwa 2,5 bis 2,8 Volt abfallen kann. Diese Zellen sind die grundlegenden Bausteine ​​jedes LiFePO4-Akkupacks .

Für höhere Spannungen oder Kapazitäten werden diese Zellen in Reihe geschaltet (als „s“ bezeichnet) , ihre Spannungen addieren sich und bilden die Gesamtspannung des Akkupacks.

Beispielsweise besteht eine 12-V-LiFePO4-Batterie aus 4 in Reihe geschalteten Zellen (4s), was eine Nennspannung von 12,8 V (4 × 3,2 V) ergibt. Bei voller Ladung erreicht jede Zelle etwa 3,65 V, sodass die Spannung einer 12-V-Batterie bei voller Ladung etwa 14,6 V beträgt. Ähnlich besteht ein 24-V-Batteriepack normalerweise aus 8 in Reihe geschalteten Zellen (8s), was eine Nennspannung von 25,6 V ergibt, und bei voller Ladung erreicht die Spannung etwa 29,2 V. Ein 48-V-Batteriepack verwendet im Allgemeinen 16 in Reihe geschaltete Zellen (16s), was eine Nennspannung von 51,2 V ergibt, und bei voller Ladung erreicht es etwa 58,4 V.

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen einer 15s- und einer 16s-Konfiguration für ein 48-V-System zu beachten. Ein 15s-Paket wird zwar manchmal verwendet, hat aber eine etwas niedrigere Nennspannung von 48 V (3,2 V × 15) und eine Vollladespannung von etwa 54,75 V, was bei einigen Geräten zu Kompatibilitätsproblemen führen kann. Die häufigere 16s-Konfiguration bietet eine Nennspannung von 51,2 V und eine Vollladespannung von etwa 58,4 V und passt damit besser zu Standardgeräten mit 48 V.

Durch die Kombination der Batteriepacks in Parallel- oder Reihenschaltung in einer Batteriegruppe kann der Benutzer ein Batterie-Backup-System für noch höhere Kapazität oder die gewünschte Energiedichte erstellen .

 

Was ist der Ladezustand einer Batterie (SOC)?

Im Gegensatz zur Entladetiefe (DoD) der Batterie zeigt der Ladezustand (SoC) den verbleibenden Ladezustand als Prozentsatz der Gesamtkapazität der Batterie an. Im Wesentlichen gilt: „SoC = 100 % – DoD“. Wenn beispielsweise für eine Batterie eine empfohlene DoD von 80 % für eine Lebensdauer von 6000 Zyklen gilt, bedeutet dies, dass Sie die Batterie laden sollten, wenn ihr Ladezustand auf 20 % oder weniger sinkt.

 

Spannungsdiagramm für LiFePO4-Batterien

Zur Überwachung des Ladezustands (SOC) einer LiFePO4-Batterie wird häufig ein Spannungsdiagramm verwendet.

Während der Ladephasen der LiFePO4-Batterie variiert die Spannung von einem schnellen Anstieg während der Bulk-Phase zu einem langsameren Anstieg während der Absorptionsphase. Wenn die Batterie fast vollständig geladen ist, pendelt sich die Spannung bei etwa 3,6 bis 3,7 Volt pro Zelle ein, wie in der Batteriespannungskurve unten dargestellt.

Durch Vergleichen der Batteriespannung mit dem standardisierten Diagramm können Benutzer die verbleibende Kapazität schätzen . Nachfolgend stellen wir Spannungsdiagramme für 12-V-, 24-V- und 48-V-LiFePO4-Batterien zur Verfügung.

 

Spannungsdiagramm für 12-V-LiFePO4-Batterien

SoC%	Volt pro Zelle	12 V (4 s)
100,00 %	3,65	14.6
99,50 %	3,45	13.8
99,00 %	3.38	13.52
90,00 %	3.35	13.4
80,00 %	3.33	13.32
70,00 %	3.30	13.2
60,00 %	3.28	13.12
50,00 %	3.26	13.04
40,00 %	3.25	13.00
30,00 %	3.23	12,92
20,00 %	3.20	12.8
15,00 %	3.05	12.2
9,50 %	3,00	12.0
5,00 %	2,80	11.2
0,50 %	2,54	10.16
0,00 %	2,50	10,0

Spannungsdiagramm für 24-V-LiFePO4-Batterien

SoC%	Volt pro Zelle	24 V (8 s)
100,00 %	3,65	29.2
99,50 %	3,45	27,6
99,00 %	3.38	27.04
90,00 %	3.35	26,8
80,00 %	3.33	26,64
70,00 %	3.30	26.4
60,00 %	3.28	26.24
50,00 %	3.26	26.08
40,00 %	3.25	26
30,00 %	3.23	25,84
20,00 %	3.20	25,6
15,00 %	3.05	24.4
9,50 %	3,00	24
5,00 %	2,80	22.4
0,50 %	2,54	20.32
0,00 %	2,50	20

Spannungsdiagramm für 48-V-LiFePO4-Batterien

SoC%	Volt pro Zelle	48 V (15 s)	51,2 V (16 s)
100,00 %	3,65	54,75	58,4
99,50 %	3,45	51,75	55,2
99,00 %	3.38	50,7	54,08
90,00 %	3.35	50,25	53,6
80,00 %	3.33	49,95	53,28
70,00 %	3.3	49,5	52,8
60,00 %	3.28	49.2	52,48
50,00 %	3.26	48,9	52,16
40,00 %	3.25	48,75	52
30,00 %	3.23	48,45	51,68
20,00 %	3.2	48	51,2
15,00 %	3.05	45,75	48,8
9,50 %	3	45	48
5,00 %	2.8	42	44,8
0,50 %	2,54	38.1	40,64
0,00 %	2.5	37,5	40

 

So prüfen Sie den SoC und die Batteriespannung von LiFePO4

Batterie mit Monitor verwenden

Einige LiFePO4-Batterien, wie die PowMr 51,2-V-Batterie , sind oft mit einem integrierten Monitor und einer Anzeige ausgestattet, die sowohl die Spannung als auch den Ladezustand (SoC) anzeigen. Mit dieser Funktion können Sie den Status der Batterie schnell und einfach ohne zusätzliche Werkzeuge überprüfen. Sehen Sie sich einfach die Informationen auf dem Display an, das Echtzeitdaten zur Leistung Ihrer Batterie liefert.

 

Verwenden eines Multimeters

Um die Leerlaufspannung einer LiFePO4-Batterie mit einem Multimeter zu messen, befolgen Sie diese Schritte, um ein einigermaßen genaues Ergebnis zu erhalten. Denken Sie daran, dass Sie alle Lasten und Ladegeräte trennen und die Batterie ruhen lassen müssen.

Trennen Sie zunächst alle an die Batterie angeschlossenen Lasten und Ladegeräte. Warten Sie anschließend 15 bis 30 Minuten , damit sich die Batterie stabilisieren kann. Messen Sie dann mit einem Multimeter die Leerlaufspannung. Sie können diesen Messwert mit einem LiFePO4-Spannungsdiagramm vergleichen, um den Ladezustand (SoC) der Batterie abzuschätzen.

 

Verwenden eines Batteriemonitors

Ein spezieller Batteriemonitor kann durch kontinuierliche Messung von Spannung und Strom genauere Messwerte liefern. Er berechnet den SoC, indem er den Energiefluss in die Batterie und aus ihr heraus verfolgt. Die Installation eines Batteriemonitors bietet detaillierte Einblicke in den Zustand und die Leistung Ihrer Batterie, was für eine langfristige Wartung entscheidend ist.

 

Verwenden eines Solarladereglers

Wenn Ihr LiFePO4- Akku in eine Solarstromanlage eingebunden ist , zeigt der Solarladeregler in der Regel die Akkuspannung und in manchen Fällen auch den Ladezustand (SoC) an.

Beispielsweise zeigen die PowMr MPPT-Solarladeregler mit LCD-Display die Batteriespannung und den Batterieladestand deutlich an. Diese integrierte Methode vereinfacht die Überwachung durch nahtlose Integration in Ihre Solaranlage und stellt sicher, dass Sie konsistente und zuverlässige Updates zur Leistung Ihres Systems erhalten.