​内阻是评价电池性能的重要指标之一

内阻的测试包括交流内阻与直流内阻。对于单体电池，一般以交流内阻来进行评价，即通常称为欧姆内阻。但对于大型电池组应用，如电动车用电源系统来说，由于测试设备等方面的限制，不能或不方便来直接进行交流内阻的测试，一般通过直流内阻来评价电池组的特性。

在实际应用中，也多用直流内阻来评价电池的健康度，进行寿命预测，以及进行系统 SOC、输出/输入能力等的估计。在生产中，可以用来检测故障电池如微短路等现象。

  测试方法 

目前常用的直流内阻测试方法有以下三个：

（1）美国《FreedomCAR 电池测试手册》中的 HPPC 测试方法：测试持续时间为10s，施加的放电电流为 5C 或更高，充电电流为放电电流的 0.75。具体电流的选择根据电池的特性来制定；

（2）日本JEVSD713 2003 的测试方法，原来主要针对 Ni/MH 电池，后也应用于锂离子电池，首先建立 0～100％ SOC 下电池的电流一电压特性曲线，分别以 1C、2C、5C、10C 的电流对设定 SOC 下的电池进行交替充电或放电，充电或放电时间分别为10s，计算电池的直流内阻；

（3）我国“863”计划电动汽车重大专项《HEV 用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范》中提出的测试方法，测试持续时间为 5s，充电测试电流为 3C，放电测试电流为 9C；

  HPPC测试流程  

说明：

充电方法：生产商规定的充电方法；

放电电流：5C或者生产商规定的最大放电倍率的25％放电电流；

测试方法：

1. 满充电池，休眠5分钟，1C电流进行放完电；进行3次完整的容量测试；

要求：三次容量误差<2%

2. 满充电池，按照1C放电到10％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

3. 满充电池，按照1C放电到20％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

4. 满充电池，按照1C放电到30％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

5. 满充电池，按照1C放电到40％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

6. 满充电池，按照1C放电到50％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

7. 满充电池，按照1C放电到60％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

8. 满充电池，按照1C放电到70％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

9. 满充电池，按照1C放电到80％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

10. 满充电池，按照1C放电到90％DOD，休眠1小时，然后以5C放电10S，休眠30S，充电10S；

数据要求：

1. 记录每次深度放电后的OCV；

2. 根据每次深度放电后的脉冲放电和充电数据，计算充电和放电的DCR；

3. 根据每次放电深度的DCR和OCV计算Pdis；

Pdis=Vmin（Voc-Vmin）/Rdis

Vmin：电池放电截止电压

Voc：每次深度放电后的电压

Rdis：每次深度放电的DCR

4. 充电和放电的Pdis VS DOD 曲线图；OCV VS DOD；充电和放电的Rdis VS DOD曲线图；

5. 1个脉冲循环的Current VS Time 图。

 实验测试  

1. 测试对象与设备

测试对象：某100Ah磷酸铁锂方形电芯，参数如下表1;

容量100Ah

工作电压2.5V-3.65V

电池内阻≤0.4mΩ

工作温度（充电）-15~55℃

工作温度（放电）-30~55℃

电池重量2.3Kg

最大脉冲放电电流300Ah（10s）

表一：100Ah磷酸铁锂方形电芯参数

测试设备：MACCOR 5V200A(12CH) BEV循环存储DCR测试

2. 测试电流

由于此款电芯最大放电电流为3C，为安全起见，本次测试最大放电电流为2C，且分别测试电芯0.2C,0.5C,0.85C,1C,2C的充放电直流内阻。

3. 测试前准备

为提高测试数据的准确性，采用两个电芯进行同时测试，将电芯贴上热电偶，并连接好线路，将电芯放入测试温箱，温度设置为25℃。

4. 测试容量

满充电池，休眠5分钟，1C电流进行放完电；进行3次完整的容量测试，测试结果显示3次容量误差＜2%，满足要求。

5. 测试步骤

分别测试电芯0.2C,0.5C,0.85C,1C,2C的直流内阻，根据每次深度放电后的脉冲放电和充电数据，计算充电和放电的DCR。

6. 相关计算

根据每次放电深度的DCR和OCV计算Pdis

Pdis=Vmin（Voc-Vmin）/Rdis

Vmin电池放电截止电压，Voc每次深度放电后的电压，Rdis每次深度放电的DCR;

7.制作相关曲线图

充电和放电的Pdis VS DOD 曲线图；OCV VS DOD，充电和放电的Rdis VS DOD曲线图（以1C为例进行简单分析）

图1：1C放电时直流内阻随SOC变化曲线图

图2：1C充电时直流内阻随SOC变化曲线图

从图1和图2中可以看出，电芯在充电时，直流内阻的变化较小。放电时，直流内阻随SOC逐渐增大而减小。

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图3：1C放电时电压随SOC变化曲线图

图4：1C充电时电压随SOC变化曲线图

从图3和图4中可以看出，电芯的电压在70%~100%SOC以及30%~60%SOC时，较为稳定，在10%~30%SOC以及60%~70%SOC呈现变化斜率较大的情况。

图5：1C放电时功率随SOC变化曲线图

图6：1C充电时功率随SOC变化曲线图

从图5和图6中可以看出，电芯在充电时的功率变化不大，在区间1200~1600W之间波动，放电时，随着SOC的逐渐减小，放电功率也逐渐减小。

8. 电芯各个充放电状态的直流内阻对比

图7：不同电流放电时直流内阻随SOC变化曲线图

图8：不同电流充电时直流内阻随SOC变化曲线图

从图7和图8中可以看出，在10%~30%SOC时，电芯的充电直流内阻略小于放电的直流内阻，大于30%SOC时，电芯的充电直流内阻大于放电的直流内阻，且在50%~70%SOC之间，直流内阻的变化较小

  总结 

1. 电芯的电压在70%~100%SOC以及30%~60%SOC时，较为稳定，在10%~30%SOC以及60%~70%SOC呈现变化斜率较大的情况，与电芯的电压特性相符；

2. 电芯在充电时的功率变化不大，放电时，随着SOC的逐渐减小，放电功率也逐渐减小；

3. 在10%~30%SOC时，电芯的充电直流内阻略小于放电的直流内阻，大于30%SOC时，电芯的充电直流内阻略大于放电的直流内阻；

4. 50%~70%SOC之间，直流内阻的变化较为平稳。

THE END

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