鋰電池內(nèi)阻（全國鋰電池正極材料制備與實(shí)驗(yàn)室儀器裝備）是評(píng)價(jià)電池性能的重要指標(biāo)之一，內(nèi)阻的測試包括交流內(nèi)阻與直流內(nèi)阻。對(duì)于單體電池，一般以交流內(nèi)阻來進(jìn)行評(píng)價(jià)，即通常稱為歐姆內(nèi)阻。但對(duì)于大型電池組項(xiàng)目，在具體的應(yīng)用過程中，由于測試設(shè)備等方面的限制，不能或不方便直接進(jìn)行交流內(nèi)阻的測試，一般通過直流內(nèi)阻來評(píng)價(jià)電池組的特性。
在實(shí)際應(yīng)用中，也多用直流內(nèi)阻來評(píng)價(jià)電池的健康度，進(jìn)行壽命預(yù)測，以及進(jìn)行系統(tǒng)SOC、SOP等的估算。同時(shí)，直流內(nèi)阻的檢測可以判斷模組內(nèi)連接狀況，對(duì)于連接松動(dòng)的情況，可以做出及時(shí)的反饋。
鋰電池的直流內(nèi)阻，對(duì)于整個(gè)均衡管理、SOP管理、保護(hù)邏輯都有很大的幫助。由于電池廠測試的SOP和OCV-SOC都是針對(duì)單體電芯進(jìn)行測試的，所以在電池成組運(yùn)行一段時(shí)間后，整體的數(shù)值會(huì)表現(xiàn)出差異性，此時(shí)就需要用測量獲得的直流內(nèi)阻，進(jìn)行數(shù)據(jù)的擬合及修正。
由于鋰電池在有電流的時(shí)候，會(huì)形成極化電壓，電池管理系統(tǒng)無法獲取電池的真實(shí)凈值電壓，如果按照采樣電壓開啟均衡，反而有可能會(huì)增加電池的不一致性。只有在獲得凈值電壓的情況下，才能在任何情況下，對(duì)電池進(jìn)行有效的均衡，保證電池的一致性。
功率管理，是針對(duì)電池的SOP進(jìn)行短時(shí)和長時(shí)的功率預(yù)判，在這個(gè)過程中，需要通過電池的內(nèi)阻情況，來計(jì)算電池的輸出能力。
具體內(nèi)阻的模型，需要結(jié)合單體電芯的數(shù)據(jù)，進(jìn)行成組后的管理。
測試直流阻抗時(shí)，其電壓不會(huì)隨著時(shí)間的延續(xù)而發(fā)生改變，也就是說，電壓頻率為0，它表示的是元器件阻斷直流電的能力。
電池在放電過程結(jié)束后，由于極化的存在，電池電壓會(huì)出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象。直流阻抗技術(shù)就是利用電池在間歇放電過程中，放電結(jié)束前一瞬間的電壓與放電結(jié)束穩(wěn)定后的電壓差來計(jì)算電池內(nèi)阻的。
目前國內(nèi)基本采用單位時(shí)間的電壓波動(dòng)與電流進(jìn)行比較獲得直流內(nèi)阻，具體測試流程可參考下面這個(gè)示例：
以恒流1 A對(duì)電池進(jìn)行間歇放電，放電20 min后，擱置5 min（穩(wěn)定時(shí)間由系統(tǒng)決定，該過程可持續(xù)循環(huán)至中止電壓），記錄放電中止前的電池電壓和電池電壓穩(wěn)定后的電池電壓，然后利用以下公式計(jì)算直流阻抗（其中：ΔU為電壓差，R為直流電阻，I為放電電流）：
R = ΔU / I
石家莊杰泰特動(dòng)力能力有限公司，采用源自加拿大的核心技術(shù)，對(duì)電池的直流內(nèi)阻系統(tǒng)進(jìn)行建模，針對(duì)不同體系的鋰電池（全國鋰電池正極材料制備與實(shí)驗(yàn)室儀器裝備），如磷酸鐵鋰、三元體系、鈦酸鋰等，采用不同的模型，進(jìn)行電池直流內(nèi)阻的檢測計(jì)算。
以下是幾種典型的應(yīng)用示例。
場景一：黑盒測試。
客戶提供三個(gè)電池模組，進(jìn)行直流內(nèi)阻的加速測試。電池組容量為100AH，每個(gè)電池組均為8S4P的方案，其中有兩個(gè)是激光焊接，分別是R0—R15，最后一個(gè)是螺接R16—R23?？蛻魹轵?yàn)證內(nèi)阻模型的有效性，要求黑盒測試，即不告知激光焊和螺接的電池組號(hào)，通過測試結(jié)果來評(píng)判。
通過測試數(shù)據(jù)可以看出，激光焊接的內(nèi)阻，明顯要小于螺接的內(nèi)阻（圖 1）。在測試過程中發(fā)現(xiàn)，螺接的模組，由于有一顆螺釘未擰緊，導(dǎo)致相連電池的內(nèi)阻明顯高于其它電池，并且由于內(nèi)阻過大，導(dǎo)致發(fā)熱量過大，對(duì)電池的上蓋板造成明顯的灼蝕。如果長期內(nèi)阻過大，極易發(fā)生危險(xiǎn)（圖 2）。將連接不良的螺釘找到一個(gè)替代件固定，直流內(nèi)阻有明顯下降，但是由于臨時(shí)不是配套的螺釘，所以內(nèi)阻仍未達(dá)到理想狀態(tài)（圖 3）。
圖 1
圖 2
圖 3
場景二：均衡測試。
直流內(nèi)阻對(duì)后備電源UPS系統(tǒng)的均衡效果。系統(tǒng)在采用直流內(nèi)阻模型加入的均衡前，電池壓差為732mV，且整個(gè)電池組一致性較差（圖 4）。系統(tǒng)采用直流內(nèi)阻模型，在整個(gè)過程中進(jìn)行持續(xù)均衡，經(jīng)過2588小時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的一致性變好，最大壓差不超過10mV，符合設(shè)定的均衡條件（圖 5）。
證明整個(gè)系統(tǒng)的均衡策略，能夠有效的對(duì)電池進(jìn)行均衡，提高電池一致性，優(yōu)化整個(gè)電池組的性能。
圖 4
圖 5
場景三：大巴車應(yīng)用
使用場景為190串的大巴車系統(tǒng)，在整個(gè)使用過程中，電池出現(xiàn)內(nèi)阻分散度大的情況。直接的反應(yīng)是，電池的一致性變差，續(xù)航里程降低。
圖 6是電池使用一段時(shí)間后，在進(jìn)行充電過程中，整個(gè)電池組的電壓變化情況，圖 7是電池的內(nèi)阻分布情況，圖 8是電池出廠時(shí)的電壓情況。
從整體的數(shù)據(jù)分布趨勢看，直流內(nèi)阻的離散度與電壓的離散度相近，與客戶進(jìn)行溝通，客戶確認(rèn)，該批次電池為B品電池，在出廠時(shí)存在一定的差異。
與客戶溝通整體策略，調(diào)整均衡方案，目前整個(gè)電池包正在驗(yàn)證過程中。
圖 6
圖 7
圖 8
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