내부 저항 계산기

배터리 내부 저항 및 전력 손실 계산. 부하 시 전압 강하로부터 배터리 내부 저항을 측정하고 관련 전력 손실을 계산합니다. 내부 저항(Ri)은 배터리 셀 내부의 전류 흐름에 대한 저항으로, 전해질의 이온 저항, 전극과 집전체의 전자 저항, 전극-전해질 계면의 전하 이동 저항으로…

부하 시 전압 강하로부터 배터리 내부 저항을 측정하고 관련 전력 손실을 계산합니다.

내부 저항이란?

내부 저항(Ri)은 배터리 셀 내부의 전류 흐름에 대한 저항으로, 전해질의 이온 저항, 전극과 집전체의 전자 저항, 전극-전해질 계면의 전하 이동 저항으로 구성됩니다.

내부 저항은 전력 전달 능력과 효율성을 직접 결정합니다. 높은 저항은 열로 더 많은 에너지 손실(P = I²Ri), 낮은 최대 출력, 부하 시 더 큰 전압 강하를 의미합니다. 노화, 저온, 낮은 충전 상태에서 증가합니다.

고출력 응용(전동 공구, EV 가속 시)에서는 낮은 내부 저항이 중요합니다. 일반적인 값은 고출력 원통형 셀 5-20 mΩ, 소형 소비자 셀 50-200 mΩ 범위입니다.

내부 저항은 단일 고정값이 아닙니다 — SOC, 온도, 측정 주파수, 전류 방향(충전 vs 방전)에 따라 달라집니다. 50% SOC에서 10초 펄스로 측정한 DCIR이 가장 흔히 보고되지만, 1 kHz에서의 EIS 값과는 다릅니다. 항상 동일 조건에서 측정한 값을 비교하세요.

Formula: 내부 저항 = (개방 전압 - 부하 전압) / 부하 전류 전압 강하 = 전류 × 내부 저항 전력 손실 = 전류² × 내부 저항

계산 예시

셀의 개방 회로 전압이 4.15V이고 10A 부하에서 3.95V로 떨어집니다. 내부 저항 = (4.15 - 3.95) / 10 = 0.02 Ω = 20 mΩ. 전력 손실 = 10² × 0.02 = 2.0 W. 40W 출력 시 효율 = 40/(40+2) = 95.2%.

이 계산기를 사용할 때

입고 검사 시 알려진 부하 펄스로 전압 강하를 측정하여 셀의 출력 능력을 특성화할 때
예측 유지보수 프로그램의 일환으로 시간에 따른 내부 저항 증가를 추적하여 배터리 열화 진단
팩 열설계 시 I²R 손실로 인한 열부하를 추정하여 냉각 시스템 크기 결정
다른 공급업체 또는 생산 로트의 셀을 비교하여 일관성과 품질 검증

흔한 실수 방지

개방회로 전압 측정 전 충분한 안정 시간 미확보 — OCV는 충방전 후 30-60분 안정 필요; 너무 일찍 측정하면 인위적으로 높거나 낮은 저항값
너무 낮은 테스트 전류 사용 — 매우 낮은 전류에서는 전압 강하가 미터 분해능 대비 작아 큰 측정 오차 발생; 최소 10-50 mV의 전압 강하를 만드는 전류 사용
셀 저항과 팩 저항 혼동 — 팩 수준 저항은 셀 저항 외에 부스바, 커넥터, 접촉기, 배선 저항 포함; 셀 건강 진단 시 이를 차감
기준 조건과 다른 SOC에서 측정 — 내부 저항은 SOC에 따라 변화하며 보통 50% SOC에서 최저, 방전 상태에서 최고; 동일 SOC에서 비교

결과 해석 방법

밀리옴(mΩ) 단위의 내부 저항은 핵심 건강 지표입니다. 새 셀은 보통 10~50 mΩ 범위이고 노화된 셀은 50~200 mΩ까지 상승하므로, 시간에 따른 상승 추세는 열화의 신뢰할 만한 조기 신호입니다
전력 손실(I² × R)은 셀 내부에서 열로 소산됩니다. 저항이 높을수록 자기 발열이 커지고 왕복 효율이 낮아지며, 이 효과는 높은 방전 전류에서 가중됩니다
측정값은 시험 시점의 부하 전류, 온도, 충전 상태에 따라 달라집니다. 차가운 셀과 낮은 충전은 모두 높게 측정되므로, 동일한 조건에서 측정한 저항끼리 비교하십시오

자주 묻는 질문

내부 저항은 시간이 지남에 따라 어떻게 변하나요?

내부 저항은 일반적으로 배터리 수명 동안 50-100% 증가합니다. SEI 층 성장, 전극 입자 균열, 전해질 분해가 모두 저항을 추가합니다. 이것이 오래된 배터리가 용량 감소가 보통이더라도 출력 능력이 감소하고 더 많은 열을 발생시키는 이유입니다.

DC 저항과 AC 임피던스의 차이는?

DC 내부 저항(DCIR)은 간단한 부하 펄스로 측정하며 모든 저항 성분을 포함합니다. AC 임피던스(EIS)는 다양한 주파수를 사용하여 벌크 전해질 저항, 전하 이동 저항, 확산 임피던스를 분리하여 열화 메커니즘에 대한 더 많은 진단 정보를 제공합니다.

왜 내부 저항이 추운 날씨에 증가하나요?

저온은 전해질 내 리튬이온 확산을 늦추고 전극 표면의 전하 이동 반응 속도를 감소시킵니다. -20°C에서 내부 저항은 25°C의 2-5배가 될 수 있어 EV가 겨울에 주행거리와 출력이 감소하는 이유입니다.