一文看懂电池的内阻是什么?SATRCCM电池包仿真内阻怎么用?

文摘   2024-11-02 08:02   江苏  

0、电池仿真内阻的设置

电池的内阻是一个最关键的热参数之一,直接关系着仿真的结果


尤其是带有充、放电工况的条件下;


目前行业内的电池包仿真一般采用两种方案:

其中之一就是电阻简化法,即采用功率设置方法,通常应用于项目开发中,尤其是新设计的电芯;

比如,实际的工况为MAP充电实现,仿真主要用到DCR(内阻)和电流MAP表,内阻、电流都随时间和SOC变化:


MAP表

电流随SOC、温度变化,如何把倍率设置到仿真模型中,是一个系统性的问题。


其次,比如恒功率放电工况,其电流随SOC减小,电压降低,电流增大,放电过程,SOC、V端电压和电流都是变化的,需要设置函数完成整个过程迭代;


此外,另一种方法是通过HPPC特性识别来进行内阻的标定,对于比较成熟的单体电芯适用;其涉及的测试较多及繁琐,常常被广大实际搬砖人所诟病,当然也有比较热衷此间的学术派越来越占据主导;而在仿真领域,学术派往往占空降领导地位。


1、电池的内阻是什么?

电池的内阻是指电池本身内部的电阻,它是电池内部材料和构造引起的电阻。内阻会导致电池在放电和充电过程中产生电压降,并影响电池的输出功率和效率。内阻越小,电池的性能通常越好,因为可以减少能量损失和发热。事实上,由于内阻的存在,没有一款电池能够被称为理想电压源,影响电池作为理想电压源能力的因素包括:


  • 电池的使用年限: 越老的电池内阻越高。

  • 温度: 高温度会影响内部化学反应,导致电阻增加。

  • SOC: 电池的内阻可以根据SOC不同而变化。


如下图所示,0时刻之前,电池电压稳定在E,当开始有电流时,电压瞬间变化了RI0这一段通常被认为是欧姆内阻,随后变化量是RintI0,其特征是随时间的变化而变化,认为是极化内阻。

3、电池内阻的测试

电池内阻测试方法常被分为两种,一种是直流电流技术(DC,Direct Current),另一种是交流技术(Alternating Current)。对于热仿真而言,主要考虑直流状态下的DCR测试:


如下图所示,0时刻电池电压为V1,电流I1=0,在时刻t,施加放电电流Ip,电压开始慢慢降低,在某一时刻下停止施加电流,电流又变成0,电压开始回升,但是最终的电压值仍会低于起始电压V1,这是由于放电导致OCV降低的原因。



4、研究电池内阻的意义


电池包内阻指的是电池组或电池包中各个电池单体与电池组输出端之间的总电阻。这个内阻由电池本身的内部构造、材料及其化学反应特性决定,通常是一个电池性能的重要参数之一。

内阻的大小直接影响电池的性能和特性,主要体现在以下几个方面:

  1. 电池输出电压稳定性:内阻越小,电池在负载变化时输出电压的波动就越小,电压稳定性越高。

  2. 电池的功率输出能力:内阻越小,电池在给定负载下能输出的功率就越大。这对于一些需要高功率输出的应用尤为重要,比如电动汽车和高性能移动设备。

  3. 电池的充放电效率:内阻影响电池在充电和放电过程中的能量转换效率,内阻越小,充电和放电时的能量损耗就越少,效率越高。

  4. 电池的温升和寿命:内阻较高会导致电池在工作时产生较多的热量,这不仅影响电池的安全性,还会缩短电池的使用寿命。

因此,评估和控制电池包内阻对于电池的设计、选型和应用都具有重要意义,特别是在需要高效能和高稳定性的场合。

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