一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法技术

本公开揭示了一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法，包括：构建锂电池的等效电路模型；测量新锂电池在标准充放电下的电化学阻抗谱，并对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得新锂电池在标准充放电下的弥撒指数和等效电容；测量待测锂电池在一定充放电循环次数后的电化学阻抗谱，并对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和等效电容；将待测锂电池的弥撒指数和新锂电池的弥撒指数进行比对，以判断待测锂电池是否处于过放状态；将待测锂电池等效电容和新锂电池的等效电容进行比对，以判断待测锂电池是否处于过充状态。状态。状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法


[0001]本公开属于锂电池检测领域，具体涉及一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法。

技术介绍

[0002]锂离子单体电池不能满足电动汽车中驱动电机所需要的大电压、大电流以及大功率，需采用不同的串并联结构对单体电池进行组合，以满足所需的大电压和大电流。由于在生产时电池容量、内阻等参数不可能均相同，因此单体电池间存在不一致性。而单体电池间的差异会使得容量较小的单体电池发生过充电、过放电的现象。单体电池在处于循环次数较少的过充电和过放电状态下时，对整个电池模组的影响并不大，但经过多次循环后，过充电和过放电的单体电池可能产生微短路等内部结构的变化，会对整个电池模组产生很大的影响，严重时可能导致电池的燃烧和爆炸，威胁到了人们的人身安全。因此，单体电池的过充电和过放电的准确检测，对于电动汽车的研发、生产、维修，以及汽车驾驶乘坐人员在使用时的人身安全保障具有极其重要的意义。
[0003]目前，常用的锂离子电池过充电和过放电检测方法主要是通过电镜扫描、X射线衍射等化学测量方法，对电池电化学性能和内部结构形态进行检测。这些方法无法及时获取电池的状态，对电池具有破坏性，并且检测频域窄，不能充分得到电池的动力学与电极界面结构信息。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法，该方法能够在不破坏电池结构的情况的下对电池的过充电和过放电状态进行有效检测。
[0005]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0006]一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法，包括如下步骤：
[0007]S100：构建锂电池的等效电路模型；
[0008]S200：测量新锂电池在标准充放电下的电化学阻抗谱；
[0009]S300：根据新锂电池在标准充放电下的电化学阻抗谱对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得新锂电池在标准充放电下的弥撒指数和等效电容；
[0010]S400：测量待测锂电池在一定充放电循环次数后的电化学阻抗谱；
[0011]S500：根据待测锂电池的电化学阻抗谱对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和等效电容；
[0012]S600：将待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和新锂电池在标准充放电下的弥撒指数进行比对，以判断待测锂电池是否处于过放状态；
[0013]S700：将待测锂电池在一定充放电循环次数后的等效电容和新锂电池在标准充放电下的等效电容进行比对，以判断待测锂电池是否处于过充状态。
[0014]优选的，所述锂电池的等效电路模型包括：电感L，电感L依次串联第一电阻R0、第一常相位角元件CPE1和第二常相位角元件CPE2，第一常相位角元件CPE1并联第二电阻R1，第二常相位角元件CPE2并联第二电阻R2，且第二电阻R2串联有阻抗Zw。
[0015]优选的，步骤S600中，若待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数小于新锂电池在标准充放电下的弥撒指数，则待测锂电池处于过放状态；若大于，则执行步骤S700。
[0016]优选的，步骤S700中，若待测锂电池在一定充放电循环次数后的等效电容小于新锂电池在标准充放电下的等效电容，则待测锂电池处于过充状态；若大于，则处于正常状态。
[0017]优选的，锂电池的的检测温度为25℃。
[0018]本公开还提出一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测装置，包括：
[0019]模型构建单元，用于构建锂电池的等效电路模型；
[0020]第一测量单元，用于测量新锂电池电化学阻抗谱；
[0021]第一辨识单元，用于根据新锂电池在标准充放电下的电化学阻抗谱对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得新锂电池在标准充放电下的弥撒指数和等效电容；
[0022]第二测量单元，用于测量待测锂电池在一定充放电循环次数后的电化学阻抗谱；
[0023]第二辨识单元，用于根据待测锂电池的电化学阻抗谱对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和等效电容；
[0024]第一判断单元，用于将待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和新锂电池在标准充放电下的弥撒指数进行比对，以判断待测锂电池是否处于过放电状态；
[0025]第二判断单元，用于将待测锂电池在一定充放电循环次数后的等效电容和新锂电池在标准充放电下的等效电容进行比对，以判断待测锂电池是否处于过充电状态。
[0026]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0027]本公开所述方法能够及时获取锂电池的状态，对电池没有破坏性，检测之后的电池仍可继续使用，且可进行宽频域检测，能充分得到电池的动力学与电极界面结构信息，可以更加具体全面的对电池进行检测，并且本方法在检测电池过充电过放电状态时不需要知道目前电池的循环次数，即可以对未知循环次数的电池进行检测。
附图说明
[0028]图1是本公开一个实施例提供的一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法的流程图；
[0029]图2是本公开另一个实施例提供的锂电池等效电路模型的结构示意图；
[0030]图3是本公开另一个实施例提供的2.0V过放电60次循环时等效电路拟合曲线与实验所得电化学阻抗谱曲线对比图；
[0031]图4是本公开另一个实施例提供的2.0V过放电60次循环时等效电路拟合曲线与实验所得电化学阻抗谱曲线误差图；
[0032]图5是本公开另一个实施例提供的4.3V过充电60次循环时等效电路拟合曲线与实验所得电化学阻抗谱曲线误差图；
[0033]图6是本公开另一个实施例提供的2.4V过放电50次循环时等效电路拟合曲线与实
验所得电化学阻抗谱曲线误差图。
具体实施方式
[0034]下面将参照附图1至图6详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0035]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0036]为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电化学阻抗谱的锂电池过充电过放电检测方法，包括如下步骤：S100：构建锂电池的等效电路模型；S200：测量新锂电池在标准充放电下的电化学阻抗谱；S300：根据新锂电池在标准充放电下的电化学阻抗谱对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得新锂电池在标准充放电下的弥撒指数和等效电容；S400：测量待测锂电池在一定充放电循环次数后的电化学阻抗谱；S500：根据待测锂电池的电化学阻抗谱对等效电路模型中各器件进行参数辨识，以获得待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和等效电容；S600：将待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数和新锂电池在标准充放电下的弥撒指数进行比对，以判断待测锂电池是否处于过放状态；S700：将待测锂电池在一定充放电循环次数后的等效电容和新锂电池在标准充放电下的等效电容进行比对，以判断待测锂电池是否处于过充状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，所述锂电池的等效电路模型包括：电感L，电感L依次串联第一电阻R0、第一常相位角元件CPE1和第二常相位角元件CPE2，第一常相位角元件CPE1并联第二电阻R1，第二常相位角元件CPE2并联第二电阻R2，且第二电阻R2串联有阻抗Zw。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S600中，若待测锂电池在一定充放电循环次数后的弥撒指数小于新锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明，刘王泽宇，庾甜甜，任明，张崇兴，雷万钧，贺馨仪，李青，马庆华，熊锦晨，关浩斌，王玥，李乾宇，张洪源，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：