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技术 | 直流阻抗(DCR)的测试和计算

2022-12-19 来源:锂电前沿 浏览数:1

一、直流阻抗(DCR)测试目的

电池在组装成模组或PACK后,需要测试DCR值,测试的参数值主要评估焊接或连接端的阻抗值,但国外对DCR值应用更多是评估其放电功率或能量的能力。下面介绍DCR几种测试方法。


二、几种DCR测试步骤和方法


(1)行业内DCR测试方法


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图1 测试步骤

此种测试及计算方法简单,只对模组或PACK进行一定时间的充放电,然后计算DCR值,如

RDCR放电(I1,t1)= |V1-V2|/ I1

RDCR充电(I2,t2)= |V4-V3|/ I2

①I1为放电电流值大小,本测试一般电流在1.5C以上;I2为充电电流值

②t1为放电持续时间,一般测试DCR时间在10s~30s;t2为充电持续时间

③V1为开始放电的电压值,V2为结束放电的电压值;V3为开始充电的电压值,V4为充电结束的电压值


(2) IEC的DCR测试方法


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图2 IEC测试方法

此IEC的直流阻抗测试方法,考虑了电池极化阻抗对电池DCR的影响,具体的评估计算方法如

RDCR放电=|V1-V2|/(I2-I1

其中

①I1为放电电流,规定为0.2C;I2为充电电流,规定为1C(具体电流厂家定义)

②t1为放电时间10s,t2为放电时间1s(持续时间厂家可定义)

③V1为放电10s结束时电压,V2为放电1s的结束电压


(3)GB/T国标DCR测试方法

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图3 GB/T测试方法

国标对DCR测试给出了一定的指导,感觉像综合了行标和IEC的测试标准,如

RDCR放电(I1,t1)=|V0-V1|/I1

其中

①V0为静止结束放电开始的采样电压,V1为放电结束时电压

②t1为放电持续时间

③I1为放电电流值,规定是厂家允许的最大电流值Imax,实际在1.5C~3C


充电类同具体参照国标GB/T 31467

(1)充放电电流-时间曲线


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(2)充放电过程电压-时间曲线


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(3)计算方法


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DOD:放电深度

②SOC:荷电状态或带电量

③在电池包测试过程中,充电电流值用负表示,放电电流值用正表示(主要分析研究对象)


首先要说明下,DCR值与放电深度可以用来评估电池包或电动车的脉冲功率能力。具体说明如下(更多详细内容可以参考freedomCAR测试手册)

如何评估,请按顺序阅读此文章


三、计算放电深度函数的阻抗特性曲线


计算不同放电深度下的DCR值,一般测试取值R(DOD,I,t,T),其中

1)DOD取值10%DOD、20%DOD、30%DOD、50%DOD……,100%DOD

2)I取值为电池包厂家允许的最大电流Imax或0.75Imax

3)t表示测试时间或脉冲测试时间,一般取值10s

4)T指测试时温度要求,一般取室温25℃±5℃

具体测试


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电压采样取值说明图

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DCR计算公式

测试按照ΔV/ΔI计算后得到相应DOD%-R数据,如下图所示曲线图

2d6ea19199ae5e44a1e7a2cddc5bbd46.jpgDOD%-DCR曲线


四、功率能力计算


根据前部分计算得到的DOD%-R曲线关系,进一步计算得到功率能力

计算方法

4d80c2543372c5702b5cf14f4b169ec2.jpgDCR与功率关系式

其中:

①Vmax和Vmin指电池的最高电压和最低电压

②R放电指,当时DOD下放电DCR值

③R充电指,当时DOD下充电DCR值

进而得到功率放电能力与DOD关系,即DOD%-P曲线


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