Übersicht
Die Leerlaufspannung (OCV) einer Batterie ist direkt mit dem Ladezustand (SOC) verknüpft. Diese Beziehung ist chemie-abhängig und ermöglicht eine einfache SOC-Schätzung ohne aufwendige Coulomb-Zählung.
Diese Referenztabelle zeigt die OCV-SOC-Zuordnung für vier gängige Batteriechemien. Die Werte gelten für Raumtemperatur (25 °C) nach einer Ruhephase von mindestens 2 Stunden (zur Vermeidung von Hysterese-Effekten).
Beachten Sie, dass die OCV-SOC-Kurve von LiFePO₄ besonders flach ist (zwischen 20–80 % SOC fast konstant bei 3,2–3,3 V), was die OCV-basierte SOC-Schätzung für diese Chemie schwierig macht. Verwenden Sie unseren SOC-OCV-Rechner für temperaturkorrigierte Berechnungen.
Referenztabelle
| SOC (%) | Li-Ion NMC (V) | LiFePO₄ (V) | NiMH (V/Zelle) | Blei-Säure 12V (V) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 4,20 | 3,65 | 1,45 | 12,80 |
| 95 | 4,15 | 3,40 | 1,40 | 12,72 |
| 90 | 4,08 | 3,37 | 1,37 | 12,64 |
| 80 | 3,96 | 3,33 | 1,33 | 12,50 |
| 70 | 3,85 | 3,31 | 1,30 | 12,37 |
| 60 | 3,78 | 3,29 | 1,28 | 12,24 |
| 50 | 3,72 | 3,27 | 1,26 | 12,10 |
| 40 | 3,66 | 3,25 | 1,24 | 11,96 |
| 30 | 3,60 | 3,22 | 1,22 | 11,81 |
| 20 | 3,52 | 3,18 | 1,19 | 11,66 |
| 10 | 3,40 | 3,05 | 1,15 | 11,51 |
| 5 | 3,30 | 2,80 | 1,10 | 11,30 |
| 0 | 3,00 | 2,50 | 1,00 | 10,50 |
Hinweise zur Nutzung
1. Alle Werte gelten für 25 °C nach ≥2 h Ruhephase. Unmittelbar nach Lade-/Entladevorgang weicht die Spannung durch Relaxationseffekte erheblich ab.
2. Die LiFePO₄-Kurve ist im Bereich 20–80 % SOC extrem flach (ΔV ≈ 0,15 V). Eine zuverlässige SOC-Schätzung über OCV ist in diesem Bereich kaum möglich — hier empfiehlt sich Coulomb-Zählung.
3. Die Blei-Säure-Werte gelten für eine 12V-Batterie (6 Zellen in Serie). Für 6V: Werte halbieren. Die OCV-SOC-Beziehung ist bei Blei-Säure vergleichsweise linear.
4. Mit zunehmender Alterung verschiebt sich die OCV-SOC-Kurve. Die Verschiebung ist bei NMC/NCA am stärksten (bis zu 50 mV niedriger bei 50 % Kapazitätsverlust).
5. Die NiMH-Werte gelten pro Einzelzelle (Nennspannung 1,2 V). Für Akkupacks multiplizieren Sie mit der Anzahl der Zellen in Serie.
Verwenden Sie unseren SOC ← OCV-Tabelle Rechner für Ihre eigenen Berechnungen.
Häufig gestellte Fragen
Warum muss die Batterie vor der OCV-Messung ruhen?
Nach Lade- oder Entladevorgang ist die Spannung durch Überspannungseffekte (Polarisation) verfälscht. Es dauert 1–4 Stunden, bis die Spannung sich stabilisiert hat und die OCV den wahren SOC widerspiegelt. Bei Li-Ion reichen oft 2 Stunden, bei Blei-Säure können bis zu 24 Stunden nötig sein.
Kann ich die OCV-Methode für LiFePO₄-Akkus nutzen?
Nur eingeschränkt. Die OCV-SOC-Kurve von LFP ist im Bereich 20–80 % SOC so flach, dass Spannungsunterschiede unter 0,15 V liegen. Messungenauigkeiten können dann zu SOC-Fehlern von 20–30 % führen. Coulomb-Zählung oder Kalman-Filter-Methoden sind für LFP deutlich zuverlässiger.
Wie genau ist die OCV-basierte SOC-Schätzung?
Bei NMC/NCA Li-Ion und Blei-Säure ist die Genauigkeit ±5–10 % SOC unter kontrollierten Bedingungen. Bei LFP und NiMH ist die Genauigkeit deutlich geringer (±15–30 %) aufgrund der flachen Spannungsplateaus. Temperaturkorrekturen und Alterungskompensation verbessern die Genauigkeit erheblich.
Quellen und Referenzen
- Plett, G.L. (2015): „Battery Management Systems, Volume I: Battery Modeling" — Artech House
- Rakhmatov, D. & Vrudhula, S. (2001): „An analytical high-level battery model for use in energy management" — ICCAD
- Battery University — How to Measure State-of-Charge
- IEC 62660-1:2018 — Sekundäre Lithium-Ionen-Zellen für den Antrieb elektrischer Straßenfahrzeuge