锂离子电池内阻计算方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种锂离子电池内阻计算方法、装置、电子设备及存储介质，锂离子电池内阻计算方法包括：将待计算电池内阻分解为传荷内阻、传质内阻以及欧姆内阻。分别建立了各内阻与温度、电池荷电状态、充放电电流等因素的函数关系。在计算各部分内阻时，并不是仅仅采用数学拟合建立函数关系的方法，并且考虑到了温度，电池荷电状态以及充放电电流对电池内阻的影响，能够更准确地预测到电池的内阻。并且，本发明专利技术还通过建立各内阻与电池不同老化工况的函数关系预测电池全生命周期内阻的变化规律，从而在实际应用中减少电池内阻的预测误差。从而在实际应用中减少电池内阻的预测误差。从而在实际应用中减少电池内阻的预测误差。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池内阻计算方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电动汽车电池管理系统领域，具体涉及一种锂离子电池内阻计算方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]锂离子电池的内阻是电池最重要的特性参数之一，它直接影响电池的过电势，并对电池的充电性能、放电性能以及安全性能等产生影响。例如，过大的内阻会造成充电电压平台升高，放电电压平台降低，使得电池的使用效率大为降低；过大的内阻还会造成放电电压更容易触发截止电压，从而影响电池的放电功率，影响用户驾驶体验；更为重要的是内阻过大会造成电池使用过程中产热量增加，温升加快，加剧电池包内部的温度不一致性，从而带来安全隐患。因此准确获取电池内阻值对于更精准地管理电池以及更安全地使用电池至关重要。
[0003]内阻是一个十分复杂的参数，它不仅受电池制成工艺的影响，还会随着使用条件或者电池荷电状态的变化而变化。这就使得内阻获取的方法十分困难。目前行业多是通过实验测试的方法获取内阻。例如CN111999667A方案介绍了一种通过实验测试获取不同温度下的内阻的方法。该方法首先获取不同温度下的内阻值，然后通过数据拟合获取内阻与温度的数学关系，利用该数学关系可以计算不同温度下的电阻值。采用实验的方法获取内阻较为直接，但如果想要得到准确的内阻值，需要设计极为复杂的测试条件矩阵，覆盖电池的各种SOC状态(荷电状态)、环境温度以及使用工况等。CN113109726A方案则介绍了一种通过内阻模型计算电池内阻的方法。该方法首先通过等效电路模型计算内阻，并基于计算得到的内阻值，通过二次多项式函数、三次样条拟合函数等建立内阻与温度、SOC以及放电电流的函数关系，最后基于以上函数关系快速计算电池内阻。该方法虽然考虑了温度、SOC以及放电电流等因素对内阻的影响，但是在建立内阻与上述因素的函数关系时仅采用了数学拟合的方法，该方法得到的拟合结果并不能很好地拓展到实验工况以外的其他工况条件，且该方法未能考虑到电池全生命周期下内阻的变化规律，因此在实际应用中必然会引入较大的偏差。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供锂离子电池内阻计算方法、装置、电子设备及存储介质，以解决上述技术问题。
[0005]本专利技术提供的一种锂离子电池内阻计算方法，所述锂离子电池内阻计算方法包括：获取电池工作参数，所述电池工作参数包括温度、充放电电流、浓差电势、锂离子浓度随时间的变化关系以及锂离子电池荷电状态和温度与欧姆内阻的变化关系；将待计算电池内阻分解为传荷内阻、传质内阻和欧姆内阻；基于所述温度和充放电电流，计算所述传荷内阻，根据所述锂离子浓度随时间的第一变化关系、充放电电流和浓差电势，计算所述传质内阻，根据所述锂离子电池荷电状态和温度与欧姆内阻的变化关系，计算所述欧姆内阻；结合
所述传质内阻、传荷内阻和欧姆内阻，得到所述待计算电池内阻。
[0006]于本专利技术的一实施例中，基于所述温度和充放电电流，计算所述传荷内阻，包括：通过气体常数、法拉第常数、所述温度和所述充放电电流得到传荷内阻。
[0007]于本专利技术的一实施例中，根据锂离子浓度随时间的变化关系和所述浓差电势，计算所述传质内阻，所述浓差电势包括负极浓差电势、正极浓差电势和电解质浓差电势，包括：通过温度和锂离子电池负极荷电状态得到所述负极浓差电势；通过温度和锂离子电池正极荷电状态得到所述正极浓差电势；通过锂离子的迁移数、锂离子在电池正极表面电解液层的浓度、锂离子在电池负极表面电解液层的浓度、温度和锂离子浓度随时间的变化关系得到所述负极浓差电势；根据所述锂离子浓度随时间的第一变化关系、所述正极浓差电势、负极浓差电势、电解质浓差电势和充放电电流得到传质内阻。
[0008]于本专利技术的一实施例中，通过气体常数、法拉第常数、温度和锂离子电池负极荷电状态得到所述负极浓差电势，包括：通过以下公式得到负极浓差电势：
[0009][0010]其中，为负极中锂离子传输过程的浓差电势，F为法拉第常数，R为气体常数，T为环境温度，x1为正极荷电状态。
[0011]于本专利技术的一实施例中，通过气体常数、法拉第常数、温度和锂离子电池正极荷电状态得到所述正极浓差电势，包括：通过以下公式得到正极浓差电势：
[0012][0013]其中，为正极中锂离子传输过程的浓差电势，F为法拉第常数，R为气体常数，T为环境温度，x2为正极荷电状态。
[0014]于本专利技术的一实施例中，通过锂离子的迁移数、锂离子在电池正极表面电解液层的浓度、锂离子在电池负极表面电解液层的浓度、法拉第常数、气体常数和温度得到所述负极浓差电势，包括：通过锂离子的迁移数、锂离子在电池正极表面电解液层的浓度、锂离子在电池负极表面电解液层的浓度、法拉第常数、气体常数、温度得到初始电解质浓差电势：
[0015][0016]其中，为电解质初始浓差电势，t为锂离子的迁移数，为锂离子在正极表面电解液层的浓度，为锂离子在负极表面电解液层的浓度，F为法拉第常数，R为气体常数，T为温度；根据所述锂离子浓度随时间的第一变化关系和初始电解质浓差电势得到电解质浓差电势
[0017][0018]其中，为电解质浓差电势，T为温度，t0为电池老化时间。
[0019]于本专利技术的一实施例中，根据所述锂离子浓度随时间的第一变化关系、所述正极浓差电势、负极浓差电势、电解质浓差电势和充、放电电流得到传质内阻，包括：对所述正极浓差电势、所述负极浓差电势、所述电解质浓差电势求和，得到第一总浓差电势；将所述第一总浓差电势和所述充放电电流的比值确定为传质内阻。
[0020]于本专利技术的一实施例中，根据锂离子电池荷电状态和温度与欧姆内阻的变化关系，计算所述欧姆内阻，包括：设置第一测试参数，所述第一测试参数包括锂离子电池的荷电状态、参考环境温度、和预设频率范围，所述第一测试参数包括多组；测试所述第一测试参数下的交流阻抗，得到多组交流阻抗测试结果；将所述交流阻抗测试结果记作奈奎斯特图，得到多个奈奎斯特图，通过线性差值法，获取奈奎斯特图中高频段横轴的截距；将奈奎斯特图的所述截距记作对应测试参数下的欧姆内阻，得到多个参考欧姆内阻，输出参考欧姆内阻的二维数值表；将参考欧姆内阻的二维数值表中的参考欧姆内阻基于欧姆内阻与温度和锂离子电池荷电状态的函数关系进行拟合，得到欧姆内阻拟合系数；将所述欧姆内阻拟合系数代入欧姆内阻与温度和锂离子电池荷电状态的函数关系中，得到欧姆内阻。
[0021]于本专利技术的一实施例中，在结合所述传质内阻、传荷内阻和欧姆内阻，得到所述待计算电池内阻，还包括：计算全生命周期传质内阻和全生命周期欧姆内阻；对所述传荷内阻、所述全生命周期传质内阻和全生命周期欧姆内阻求和，得到所述待计算电池的全生命周期内阻。
[0022]于本专利技术的一实施例中，计算全生命周期传质内阻，包括：基于所述锂离子浓度随时间的第二变化关系和初始电解质浓差电势得到全生命周期电解质浓差电势
[0023][0024]其中，为全生命周期电解质浓差电势，t0为电池老化时间，T为环境温度，x本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，所述锂离子电池内阻计算方法包括：获取电池工作参数，所述电池工作参数包括温度、充放电电流、浓差电势、锂离子浓度随时间的变化关系以及锂离子电池荷电状态和温度与欧姆内阻的变化关系；将待计算电池内阻分解为传荷内阻、传质内阻和欧姆内阻；基于所述温度和充放电电流，计算所述传荷内阻，根据所述锂离子浓度随时间的第一变化关系、充放电电流和浓差电势，计算所述传质内阻，根据所述锂离子电池荷电状态和温度与欧姆内阻的变化关系，计算所述欧姆内阻；结合所述传质内阻、传荷内阻和欧姆内阻，得到所述待计算电池内阻。2.根据权利要求1所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，基于所述温度和充放电电流，计算所述传荷内阻，包括：通过气体常数、法拉第常数、所述温度和所述充放电电流得到传荷内阻。3.根据权利要求1所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，根据锂离子浓度随时间的变化关系和所述浓差电势，计算所述传质内阻，所述浓差电势包括负极浓差电势、正极浓差电势和电解质浓差电势，包括：通过温度和锂离子电池负极荷电状态得到所述负极浓差电势；通过温度和锂离子电池正极荷电状态得到所述正极浓差电势；通过锂离子的迁移数、锂离子在电池正极表面电解液层的浓度、锂离子在电池负极表面电解液层的浓度、温度和锂离子浓度随时间的第一变化关系得到所述电解质浓差电势；根据所述正极浓差电势、负极浓差电势、电解质浓差电势和充放电电流得到所述传质内阻。4.根据权利要求3所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，通过气体常数、法拉第常数、温度和锂离子电池负极荷电状态得到所述负极浓差电势，包括：通过以下公式得到负极浓差电势：其中，为负极中锂离子传输过程的浓差电势，F为法拉第常数，R为气体常数，T为温度，x1为负极荷电状态。5.根据权利要求3所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，通过气体常数、法拉第常数、温度和锂离子电池正极荷电状态得到所述正极浓差电势，包括：通过以下公式得到正极浓差电势：其中，为正极中锂离子传输过程的浓差电势，F为法拉第常数，R为气体常数，T为环境温度，x2为正极荷电状态。6.根据权利要求3所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，通过锂离子的迁移数、锂离子在电池正极表面电解液层的浓度、锂离子在电池负极表面电解液层的浓度、温度和锂离子浓度随时间的第一变化关系得到所述电解质浓差电势，包括：
通过锂离子的迁移数、锂离子在电池正极表面电解液层的浓度、锂离子在电池负极表面电解液层的浓度、法拉第常数、气体常数、温度得到初始电解质浓差电势：其中，为电解质初始浓差电势，t
+
为锂离子的迁移数，为锂离子在正极表面电解液层的浓度，为锂离子在负极表面电解液层的浓度，F为法拉第常数，R为气体常数，T为温度；根据所述锂离子浓度随时间的第一变化关系和初始电解质浓差电势得到电解质浓差电势电势其中，为电解质浓差电势，T为温度，t0为电池老化时间。7.根据权利要求4、5或6所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，根据所述正极浓差电势、负极浓差电势、电解质浓差电势和充放电电流得到传质内阻，包括：对所述正极浓差电势、所述负极浓差电势和所述电解质浓差电势进行求和，得到第一总浓差电势；将所述第一总浓差电势和所述充放电电流的比值确定为传所述质内阻。8.根据权利要求1所述的锂离子电池内阻计算方法，其特征在于，根据所述锂离子电池荷电状态和温度与欧姆内阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东江，李宗华，喻成，杨旭，
申请(专利权)人：深蓝汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：