Calculadora de Resistencia Interna
Calcular la resistencia interna y la pérdida de potencia de la batería. Mide la resistencia interna de la batería a partir de la caída de voltaje bajo carga y…
Mide la resistencia interna de la batería a partir de la caída de voltaje bajo carga y calcula las pérdidas de potencia asociadas.
¿Qué es la resistencia interna?
La resistencia interna (Ri) es la oposición al flujo de corriente dentro de una celda de batería, causada por la resistencia iónica en el electrolito, la resistencia electrónica en los electrodos y colectores de corriente, y la resistencia de transferencia de carga en las interfaces electrodo-electrolito.
La resistencia interna determina directamente la capacidad de entrega de potencia y la eficiencia. Una mayor resistencia significa más energía pérdida como calor (P = I²Ri), menor potencia pico alcanzable y mayor caída de voltaje bajo carga. Aumenta con la edad, la baja temperatura y el bajo estado de carga.
Para aplicaciones de alta potencia (herramientas eléctricas, vehículos eléctricos durante la aceleración), una baja resistencia interna es crítica. Los valores típicos van de 5-20 mΩ para celdas cilíndricas de alta potencia a 50-200 mΩ para celdas pequeñas de consumo.
La resistencia interna no es un valor fijo — depende de SOC, temperatura, frecuencia de medición y dirección de corriente. DCIR medida con pulso de 10s a 50% SOC es la más reportada, pero difiere de EIS a 1 kHz. Compare siempre bajo las mismas condiciones.
Formula: R_interna = (V_circuito_abierto - V_carga) / I_carga Caída de Voltaje = I × R_interna Pérdida de Potencia = I² × R_interna
Ejemplo de Cálculo
Una celda muestra 4.15V de voltaje de circuito abierto y cae a 3.95V bajo una carga de 10A. Resistencia interna = (4.15 - 3.95) / 10 = 0.02 Ω = 20 mΩ. Pérdida de potencia = 10² × 0.02 = 2.0 W. Con 40W de salida, eficiencia = 40/(40+2) = 95.2%.
Cuándo usar esta calculadora
- Caracterizar capacidad de potencia de celdas midiendo caída de voltaje con pulso de carga conocido en inspección de entrada
- Diagnosticar degradación rastreando crecimiento de resistencia interna como parte de mantenimiento predictivo
- Estimar carga térmica por pérdidas I²R para dimensionar refrigeración en diseño térmico del pack
- Comparar celdas de diferentes proveedores o lotes para verificar consistencia y calidad
Errores comunes a evitar
- No esperar suficiente tiempo antes de medir OCV — OCV necesita 30-60 min de estabilización; medir demasiado pronto da valores falsos
- Corriente de prueba demasiado baja — a corrientes muy bajas la caída es pequeña vs. resolución del medidor; usar corriente que produzca al menos 10-50 mV
- Confundir resistencia de celda con la del pack — la del pack incluye barras, conectores, contactores y cableado; restar al diagnosticar celdas
- Medir a SOC diferente de la referencia — la resistencia varía con SOC, típicamente mínima a 50%, máxima cerca de vacío; comparar siempre al mismo SOC
Cómo interpretar los resultados
- La resistencia interna en milliohmios es el indicador principal de salud: las celdas nuevas suelen situarse en torno a 10-50 mΩ, mientras que las envejecidas suben a 50-200 mΩ, por lo que una tendencia creciente con el tiempo es una señal temprana fiable de degradación
- La pérdida de potencia (I² × R) se disipa como calor dentro de la celda: una resistencia más alta significa más autocalentamiento y menor eficiencia de ida y vuelta, un efecto que se agrava a corrientes de descarga altas
- El valor medido depende de la corriente de carga, la temperatura y el estado de carga en el momento de la prueba: compare resistencias tomadas en las mismas condiciones, ya que tanto las celdas frías como la carga baja arrojan lecturas más altas
Estándares y referencias relacionados
- IEC 62660-1: celdas de iones de litio para aplicación en EV: procedimientos de medición de resistencia interna en CC y CA
- IEC 61960: celdas de litio secundarias: métodos de medición de resistencia interna en CA y resistencia en CC
- IEEE 1188 e IEEE 1187: prácticas de mantenimiento de baterías de plomo-ácido y de medición óhmica (impedancia) para el monitoreo de salud
- ISO 12405-1: paquetes y sistemas de batería de iones de litio para EV: especificación de prueba que incluye la caracterización de resistencia
Preguntas frecuentes
¿Cómo cambia la resistencia interna con la edad?
La resistencia interna típicamente aumenta un 50-100% durante la vida útil de una batería. El crecimiento de la capa SEI, el agrietamiento de partículas del electrodo y la descomposición del electrolito añaden resistencia. Por eso las baterías viejas tienen menor capacidad de potencia y generan más calor, incluso si la pérdida de capacidad es moderada.
¿Cuál es la diferencia entre resistencia DC e impedancia AC?
La resistencia interna DC (DCIR) se mide con un pulso de carga simple e incluye todos los componentes de resistencia. La impedancia AC (EIS) utiliza frecuencias variables para separar la resistencia del electrolito, la resistencia de transferencia de carga y la impedancia de difusión, proporcionando más información diagnóstica sobre los mecanismos de degradación.
¿Por qué aumenta la resistencia interna con el frío?
Las bajas temperaturas ralentizan la difusión de iones de litio en el electrolito y reducen la cinética de transferencia de carga. A -20°C, la resistencia puede ser 2-5× mayor que a 25°C, por eso los EV pierden autonomía y potencia en invierno.