基于动态阻抗的电池健康状态估算方法、系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于动态阻抗的电池健康状态估算方法、系统，基于实际应用环境和实验室应用环境的动态工况中的实时动态阻抗的特征参量的识别，在线评估锂离子电池的健康状态，能够满足复杂工况下的锂离子电池的健康状态评估需求。态评估需求。

【技术实现步骤摘要】
基于动态阻抗的电池健康状态估算方法、系统


[0001]本专利技术涉及锂离子电池状态评估领域，尤其是涉及一种基于动态阻抗的电池健康状态估算方法、系统。

技术介绍

[0002]由于锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、放电倍率高、循环寿命长、无记忆效应、对环境无污染等优点，已大规模的应用于通讯、新能源汽车、智能电网等领域。同时由于锂离子电池具有输出功率高、温度范围广、自放电率低等优点，也广泛的应用于国防领域。
[0003]近年来，随着锂离子电池在各个领域的广泛应用，如何对电池的健康状态进行快速准确评价，从而对电池的可靠性进行判断并对电池的使用过程进行有效管控，已经成为研究的热点。为了能更加准确的评估锂离子电池在循环使用过程中的健康状态，需要对电池的容量、电压、内阻的一致性进行实时评估，而动态阻抗则是判断电池一致性的重要表征手段。通过建立基于动态阻抗的评估模型，则可以用于在线对电池进行健康状态评估。
[0004]文献《储能用锂离子电池动态阻抗模型及其特征参数研究》中论述了电池的动态阻抗可表示为电池在充放电过程中电池的极化现象的体现，反映了电池的动力型特征和电池一致性的阻抗，表明采用动态阻抗来评价电池健康状态是可行的。而目前基于动态阻抗的电池寿命或健康状态的评估主要是动态阻抗与等效电路模型相结合的手段，比如专利202010567401.0和201610061650.6。但该种方法基于等效电路模型开展，受到实际工况限制，难以满足宽温域、宽电压、宽倍率等工作条件波动较大的使用需求。因此，在实际应用中需要一种能够满足复杂工况下的锂离子电池的健康状态评估方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于动态阻抗的电池健康状态估算方法、系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种基于动态阻抗的电池健康状态估算方法，包括：
[0007]步骤S1：选取实际应用环境下不同寿命阶段的电池M，选取实验室环境下不同寿命阶段的电池N，分别以第一充电电流恒流恒压充电至满充状态，充电截止条件为恒压充电时充电电流到达第二充电电流，然后以第一放电电流放电至放电终止电压后静置预设时间，再以第二放电电流放电至放电终止电压；
[0008]如此执行一次或多次进行容量标定，得到充电的充电容量Q
M充
、Q
N充
和两次放电的放电容量Q
M放
、Q
N放
，进而得到对应的关系式：
[0009]F1：f(Q
M充
)＝f(Q
N充
)
[0010]F2：f(Q
M放
)＝f(Q
N放
)
[0011]步骤S2：分别在放空状态下测试动态阻抗Ω0，然后进行第一充电电流恒流充电指定电压间隔XV后静置预设时间，记录端电压V
a
和充电容量Q
a
，并测试动态阻抗Ω
a
；
[0012]直至充电至充电截止电压后静置预设时间，记录端电压和充电容量，并测试动态阻抗；
[0013]恒压充电至第二充电电流后静置预设时间，记录端电压V
a+1
和充电容量Q
a+1
，动态阻抗Ω
a+1
，若恒压充电时间超过半小时，则以半小时为充电时间间隔，直至充电电流降至第二充电电流，获取端电压V
a+x
和充电容量Q
a+x
，动态阻抗Ω
a+x
；
[0014]步骤S3：分别以第一放电电流放电指定电压间隔YV后静置预设时间，记录端电压V
b
和充电容量Q
b
，并测试动态阻抗Ω
b
；
[0015]直至放电至放电截止电压后静置静置预设时间，记录端电压和充电容量，并测试动态阻抗；
[0016]步骤S4：根据记录的V
a+x
、Q
a+x
、Ω
a+x
和V
b
、Q
b
、Ω
b
，形成不同寿命阶段的充放电过程中的端电压V、充放电容量Q和动态阻抗Ω的对应关系式：
[0017]F3：f(V
a+x,M
)＝f(Ω
a+x,M
)
[0018]F4：f(V
b,M
)＝f(Ω
b,M
)
[0019]F5：f(Q
a+x,M
)＝f(Ω
a+x,M
)
[0020]F6：f(Q
b,M
)＝f(Ω
b,M
)
[0021]F7：f(V
a+x,N
)＝f(Ω
a+x,N
)
[0022]F8：f(V
b,N
)＝f(Ω
b,N
)
[0023]F9：f(Q
a+x,N
)＝f(Ω
a+x,N
)
[0024]F10：f(Q
b,N
)＝f(Ω
b,N
)
[0025]步骤S5：根据记录的Ω
a+x
和Ω
b
，形成不同寿命阶段的电池的动态阻抗的对应关系：
[0026]F11：f(Ω
a+x,N
)＝f(Ω
a+x,M
)
[0027]F12：f(Ω
b,N
)＝f(Ω
b,M
)
[0028]步骤S6：根据记录的Ω
a+x
、Ω
b
和获取的Q
M充
、Q
N充
和Q
M放
、Q
N放
，形成不同寿命阶段的充放电标定容量和动态阻抗的对应关系式：
[0029]F13：f(Q
M充
)＝f(Ω
a+x,M
)
[0030]F14：f(Q
M放
)＝f(Ω
b,M
)
[0031]F15：f(Q
N充
)＝f(Ω
a+x,N
)
[0032]F16：f(Q
N放
)＝f(Ω
b,N
)
[0033]步骤S7：基于获取的F3-F6和F13-F14，形成实际应用环境下不同寿命阶段的电池的健康状态评价模型f(M)；
[0034]基于获取的F7-F10和F15-F16，形成实验室环境下不同寿命阶段的电池的健康状态评价模型f(N)；
[0035]步骤S8：基于获取的F1-F2和F11-F12，f(M)和f(N)，得到实际应用环境下电池健康状态与实验室数据相结合的评价模型F[f(M)＝f(N)]。
[0036]优选地，所述第一充电电流、所述第一放电电流为0.2C，所述第二充电电流、所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态阻抗的电池健康状态估算方法，其特征在于，包括：步骤S1：选取实际应用环境下不同寿命阶段的电池M，选取实验室环境下不同寿命阶段的电池N，分别以第一充电电流恒流恒压充电至满充状态，充电截止条件为恒压充电时充电电流到达第二充电电流，然后以第一放电电流放电至放电终止电压后静置预设时间，再以第二放电电流放电至放电终止电压；如此执行一次或多次进行容量标定，得到充电的充电容量Q
M充
、Q
N充
和两次放电的放电容量Q
M放
、Q
N放
，进而得到对应的关系式：F1：f(Q
M充
)＝f(Q
N充
)F2：f(Q
M放
)＝f(Q
N放
)步骤S2：分别在放空状态下测试动态阻抗Ω0，然后进行第一充电电流恒流充电指定电压间隔XV后静置预设时间，记录端电压V
a
和充电容量Q
a
，并测试动态阻抗Ω
a
；直至充电至充电截止电压后静置预设时间，记录端电压和充电容量，并测试动态阻抗；恒压充电至第二充电电流后静置预设时间，记录端电压V
a+1
和充电容量Q
a+1
，动态阻抗Ω
a+1
，若恒压充电时间超过半小时，则以半小时为充电时间间隔，直至充电电流降至第二充电电流，获取端电压V
a+x
和充电容量Q
a+x
，动态阻抗Ω
a+x
；步骤S3：分别以第一放电电流放电指定电压间隔YV后静置预设时间，记录端电压V
b
和充电容量Q
b
，并测试动态阻抗Ω
b
；直至放电至放电截止电压后静置静置预设时间，记录端电压和充电容量，并测试动态阻抗；步骤S4：根据记录的V
a+x
、Q
a+x
、Ω
a+x
和V
b
、Q
b
、Ω
b
，形成不同寿命阶段的充放电过程中的端电压V、充放电容量Q和动态阻抗Ω的对应关系式：F3：f(V
a+x,M
)＝f(Ω
a+x,M
)F4：f(V
b,M
)＝f(Ω
b,M
)F5：f(Q
a+x,M
)＝f(Ω
a+x,M
)F6：f(Q
b,M
)＝f(Ω
b,M
)F7：f(V
a+x,N
)＝f(Ω
a+x,N
)F8：f(V
b,N
)＝f(Ω
b,N
)F9：f(Q
a+x,N
)＝f(Ω
a+x,N
)F10：f(Q
b,N
)＝f(Ω
b,N
)步骤S5：根据记录的Ω
a+x
和Ω
b
，形成不同寿命阶段的电池的动态阻抗的对应关系：F11：f(Ω
a+x,N
)＝f(Ω
a+x,M
)F12：f(Ω
b,N
)＝f(Ω
b,M
)步骤S6：根据记录的Ω
a+x
、Ω
b
和获取的Q
M充
、Q
N充
和Q
M放
、Q
N放
，形成不同寿命阶段的充放电标定容量和动态阻抗的对应关系式：F13：f(Q
M充
)＝f(Ω
a+x,M
)F14：f(Q
M放
)＝f(Ω
b,M
)F15：f(Q
N充
)＝f(Ω
a+x,N
)F16：f(Q
N放
)＝f(Ω
b,N
)步骤S7：基于获取的F3-F6和F13-F14，形成实际应用环境下不同寿命阶段的电池的健
康状态评价模型f(M)；基于获取的F7-F10和F15-F16，形成实验室环境下不同寿命阶段的电池的健康状态评价模型f(N)；步骤S8：基于获取的F1-F2和F11-F12，f(M)和f(N)，得到实际应用环境下电池健康状态与实验室数据相结合的评价模型F[f(M)＝f(N)]。2.根据权利要求1所述的基于动态阻抗的电池健康状态估算方法，其特征在于，所述第一充电电流、所述第一放电电流为0.2C，所述第二充电电流、所述第二放电电流为0.04C。3.根据权利要求1所述的基于动态阻抗的电池健康状态估算方法，其特征在于，所述预设时间为30分钟。4.根据权利要求1所述的基于动态阻抗的电池健康状态估算方法，其特征在于，所述动态阻抗记录欧姆阻抗、SEI膜阻抗、电荷转移内阻、Warburg扩散阻抗和常相角元件参数。5.根据权利要求1所述的基于动态阻抗的电池健康状态估算方法，其特征在于，动态阻抗的测试频率为10-2
～105...

【专利技术属性】
技术研发人员：方陈，解晶莹，时珊珊，刘辉，张宇，黄嘉烨，张开宇，晏莉琴，徐琴，闵凡奇，陆佳文，刘新伟，罗伟林，王婷，刘娜，朱陶庸，韩修远，吕桃林，罗英，
申请(专利权)人：上海动力储能电池系统工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：