一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法
2023-05-18 10:57:56
一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法
【專利摘要】一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，所述方法建立動力鋰離子電池交流阻抗基礎曲線庫，採集待檢動力鋰離子電池的交流阻抗曲線、分析得到待檢動力鋰離子電池的電荷傳遞阻抗。所述方法通過採集待檢動力鋰離子電池的交流阻抗曲線，結合曲線智能匹配模型對動力鋰離子電池交流阻抗基礎曲線庫進行智能匹配得到對應的電池劣化程度，同時結合電荷傳遞阻抗模型得到電池劣化程度，經綜合評價模型最終輸出該電池的劣化程度。本發明提供的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法,可以通過該方法得到的電池劣化程度指導優化使用動力鋰電池，提高動力鋰電池利用率，延長動力鋰電池的使用壽命。
【專利說明】-種基於交流阻抗的動力裡電池劣化程度診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種動力裡電池劣化程度診斷方法，尤其設及一種基於交流阻抗的動 力裡電池劣化程度診斷方法，屬裡電池測試【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池因具有比能量高、比功率高、循環壽命長、充放電效率高等顯著優勢， 被廣泛應用於電動汽車、儲能電站等大型儲能體系。電池的荷電狀態和電池的劣化程度是 電池使用過程中的重要性能參數，分別表徵電池的剩餘容量和剩餘壽命。合理準確地估算 電池劣化程度，有利於掌握電池的老化程度，為成組電池的維護和篩選提供可靠信息，延長 電池的使用壽命。更重要的是，可為準確估算電池各老化階段的衰減程度奠定基礎，防止過 充或過放電，保證電池的安全使用。早在1998年，F.化et便綜述了有關交流阻抗譜法估算 鉛酸和鑲簡電池體系電池的荷電狀態、電池劣化程度的研究，該為交流阻抗法在裡離子電 池評價電池荷電狀態及劣化程度的應用提供了有力的參考價值。但是目前來說業界還是比 較缺少利用交流阻抗評價電池荷電狀態及劣化程度的方法。
[0003] 因此，本發明利用大量實驗分析得到的關於電化學交流阻抗譜、電池內部歐姆、電 化學極化和離子擴散阻抗的變化規律，提出一種基於交流阻抗的動力裡電池劣化程度診斷 方法，該方法能有效地對動力裡電池的劣化程度進行評估，進而指導優化使用動力裡電池， 提高動力裡電池利用率。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種基於交流阻抗的動力裡電池劣化程度診 斷方法，該診斷方法可W通過分析交流阻抗曲線及電荷傳遞阻抗的數據進行綜合評價，從 而簡單有效的判斷動力裡離子電池的劣化程度。
[0005] 本發明的技術方案是，
[0006] 一種基於交流阻抗的動力裡電池劣化程度診斷方法，包括建立動力裡離子電池交 流阻抗基礎曲線庫，採集待檢動力裡離子電池的交流阻抗曲線、分析得到待檢動力裡離子 電池的電荷傳遞阻抗。
[0007] 所述方法通過採集待檢動力裡離子電池的交流阻抗曲線，結合曲線智能匹配模型 對動力裡離子電池交流阻抗基礎曲線庫進行智能匹配得到對應的電池劣化程度，同時結合 電荷傳遞阻抗模型得到電池劣化程度，經綜合評價模型最終輸出該電池的劣化程度。
[000引所述建立動力裡離子電池交流阻抗基礎曲線庫是將不同劣化程度的動力裡離子 電池的交流阻抗曲線作為基礎曲線放入曲線庫中；所述的電荷傳遞阻抗可通過動力裡離子 電池的交流阻抗曲線得到。
[0009] 所述曲線智能匹配模型為逐一計算待測電池交流阻抗曲線和曲線庫中基礎曲線 的相關係數，通過相關係數的匹配規則得到所需的匹配曲線並歸為第一類基礎曲線；再逐 一計算待測交流阻抗曲線和第一類基礎曲線的歐式距離，通過歐式距離的匹配規則得到所 需的匹配曲線，根據匹配曲線計算待測裡電池的劣化程度。
[0010] 所述相關係數的匹配規則為相關係數在0.95-1範圍內的標準曲線為匹配曲線， 所述歐式距離的匹配規則為曲線間的最小歐式距離。
[ocm] 所述匹配曲線為曲線庫中在匹配規則下的基礎曲線，若匹配曲線數量為零，則選 取相關係數最大的基礎曲線作為最終所需的匹配曲線，該曲線對應的電池劣化程度為曲線 匹配模型得到的劣化程度；若匹配曲線數量大於1，則各匹配曲線對應劣化程度的平均值 為曲線匹配模型得到的劣化程度S1。
[0012] 所述的相關係數按下式（1)計算而得：
[001 引
【權利要求】
1. 一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵在於， 所述方法建立動力鋰離子電池交流阻抗基礎曲線庫，採集待檢動力鋰離子電池的交流 阻抗曲線、分析得到待檢動力鋰離子電池的電荷傳遞阻抗； 所述方法通過採集待檢動力鋰離子電池的交流阻抗曲線，結合曲線智能匹配模型對動 力鋰離子電池交流阻抗基礎曲線庫進行智能匹配得到對應的電池劣化程度，同時結合電荷 傳遞阻抗模型得到電池劣化程度，經綜合評價模型最終輸出該電池的劣化程度。
2. 根據權利要求1所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述建立動力鋰離子電池交流阻抗基礎曲線庫是將不同劣化程度的動力鋰離子電池 的交流阻抗曲線作為基礎曲線放入曲線庫中；所述的電荷傳遞阻抗可通過動力鋰離子電池 的交流阻抗曲線得到。
3. 根據權利要求1所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述曲線智能匹配模型為逐一計算待測電池交流阻抗曲線和曲線庫中基礎曲線的相 關係數，通過相關係數的匹配規則得到所需的匹配曲線並歸為第一類基礎曲線；再逐一計 算待測交流阻抗曲線和第一類基礎曲線的歐式距離，通過歐式距離的匹配規則得到所需的 匹配曲線，根據匹配曲線計算待測鋰電池的劣化程度。
4. 根據權利要求1所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述的電荷傳遞阻抗模型為S2 =aXR2+bXR+c，a、b、c為電荷傳遞阻抗模型的特徵 參數，其中S2表示通過電荷傳遞阻抗模型得到的劣化程度，R表示電荷傳遞阻抗。
5. 根據權利要求1所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述的綜合評價模型是通過對智能匹配模型及電荷傳遞阻抗模型輸出的電池劣化程 度進行加權評價，最終得到待測動力鋰電池的劣化程度； 計算方式如下： S=W1XSl+w2XS2,W^w2=1,0 ^w1,W2^1 ； 其中，S表示電池劣化程度，S1代表通過智能匹配得到的劣化程度，S2表示通過電荷傳 遞阻抗模型得到的劣化程度；^和w2分別表示兩種方法的權重係數。
6. 根據權利要求3所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述相關係數的匹配規則為相關係數在0.95-1範圍內的標準曲線為匹配曲線，所述 歐式距離的匹配規則為曲線間的最小歐式距離。
7. 根據權利要求3所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述匹配曲線為曲線庫中在匹配規則下的基礎曲線，若匹配曲線數量為零，則選取相 關係數最大的基礎曲線作為最終所需的匹配曲線，該曲線對應的電池劣化程度為曲線匹配 模型得到的劣化程度；若匹配曲線數量大於1，則各匹配曲線對應劣化程度的平均值為曲 線匹配模型得到的劣化程度S1。
8. 根據權利要求3所述的一種基於交流阻抗的動力鋰電池劣化程度診斷方法，其特徵 在於，所述相關係數按式（1)計算而得：
其中，Zi(Fj)表示曲線庫中第i條基礎曲線阻抗實部?對應的虛部值，i小於等於曲線 庫中的曲線數；Z°(rp表示待測鋰電池的阻抗曲線阻抗實部h對應的虛部值；^表示 曲線庫中第i條基礎曲線所有虛部值的平均值；表示待測鋰電池所有虛部值的平均 值；rj表示曲線第j點的阻抗實部值;m表示曲線數據點數，I<j<m。
【文檔編號】G01R31/36GK104502844SQ201410658000
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】張文華, 劉平, 王浩, 吳三毛, 劉愛華, 伍發元, 曹餘良 申請人:國家電網公司, 國網江西省電力科學研究院, 杭州高特電子設備有限公司, 武漢大學