【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池状态检测领域，特别是涉及一种电池电化学阻抗谱检测方法及装置。
技术介绍
1、锂/钠离子电池作为主流的电化学储能方式备受青睐，然而其在运行中频繁出现安全问题。现有电池管理系统(batterymanagement system，bms)仅实现了电压、电流及外部温度的检测，对金属析出、热失控等潜在性或突发事件的反映灵敏度不够。提升电池运行过程中的“状态感知”能力的相关研究成果包括分布式光纤传感器测量电池内部温度、超声反射检测评估电池荷电状态等新型检测技术的应用。然而，这些检测技术可能会改变电池内部结构，或者对检测条件有较高要求，难以实现在线应用。电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy，eis)因与电池内部不同时间尺度上的多种电化学过程具有良好的映射关系，作为一种无损检测方法，可为电池的状态估计与故障诊断提供重要线索。
2、目前，大多数eis是在实验室中对静置后的电池开展的测试，称之为静态电化学阻抗谱(static electrochemical impedance spectroscopy，seis)。相比之下，动态电化学阻抗谱(dynamic electrochemical impedance spectroscopy，deis)由于是在电池充放电过程中进行的测试，能够揭示电池在不同工作状态下内部复杂的电化学过程，因此包含了更丰富的电池状态信息。然而，阻抗谱测试的有效性和准确性依赖于被测系统满足因果性、线性和稳定性这三个基本条件，而电池在充放电过程中内部状
3、传统基于单频正弦激励的扫频测量方法耗时过长，尤其是低频段阻抗信息获取需要较长的时间，无法满足测试要求。因此，减少低频阻抗测试的时间，在电池状态近似不变的情况下完成测试，是实现deis准确测量的关键挑战。近年来，多种激励信号被提出用于加速eis测试，如多重正弦信号、啁啾信号、伪随机序列信号、阶跃信号和白噪声信号等。然而，在提高检测速度的同时，阻抗测试的准确性不可避免地受到了影响。啁啾信号和伪随机序列在信号处理过程中出现的频谱泄漏问题将导致测试准确度的降低，且二者对低频阻抗测试速度的提升仍然有限。阶跃信号、白噪声信号能在数十秒内获取低频信息，但由于其频谱能量过低，影响了阻抗谱的测量精度。
4、因此，亟需寻找一种合适的激励信号，满足测试过程中系统的稳定性条件且在测试频带范围内频谱能量保持稳定，提出一种兼顾测试效率和测试精度的电池deis测试方法。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种电池电化学阻抗谱检测方法及装置，可提高电池电化学阻抗谱的测试效率和测试精度。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种电池电化学阻抗谱检测方法及装置，包括：将待测电池采用开尔文方式与测试系统进行连接；建立抽样函数的表达式；所述抽样函数的参数包括长度、压缩系数和幅值；根据待测电池的内阻，确定所述幅值的数值；根据待测电池的低频段中的最低频率，确定所述长度的数值；所述低频段为测试频段中小于频域阈值的频率范围；根据所述低频段，确定所述压缩系数的数值；将所述长度的数值、所述压缩系数的数值和所述幅值的数值代入抽样函数的表达式，获得抽样信号；采用正弦扫频激励方法对待测电池的高频段进行测试，获得高频段的阻抗谱；控制测试系统按照所述抽样信号对待测电池的低频段进行激励测试，获得待测电池在低频段的激励电流信号和响应电压信号；对激励电流信号和响应电压信号进行傅里叶变换，获得低频段的阻抗谱；拼接高频段的阻抗谱和低频段的阻抗谱，形成待测电池的电化学阻抗谱；所述电化学阻抗谱为动态电化学阻抗谱或静态电化学阻抗谱。
4、第二方面，本申请提供了一种电池电化学阻抗谱检测装置，包括：测试系统和计算机。测试系统采用开尔文方式与待测电池连接；计算机与测试系统连接。
5、所述计算机用于建立抽样函数的表达式；所述抽样函数的参数包括长度、压缩系数和幅值；根据待测电池的内阻，确定所述幅值的数值；根据待测电池的低频段中的最低频率，确定所述长度的数值；所述低频段为测试频段中小于频域阈值的频率范围；根据所述低频段，确定所述压缩系数的数值；将所述长度的数值、所述压缩系数的数值和所述幅值的数值代入抽样函数的表达式，获得抽样信号。
6、所述测试系统采用正弦扫频激励方法对待测电池的高频段进行测试，获得高频段的阻抗谱，并传输至计算机；所述测试系统还用于按照所述抽样信号对待测电池的低频段进行激励测试，获得待测电池的激励电流信号和响应电压信号，并传输至计算机。
7、所述计算机还用于对激励电流信号和响应电压信号进行傅里叶变换，获得低频段的阻抗谱；拼接高频段的阻抗谱和低频段的阻抗谱，形成待测电池的电化学阻抗谱；所述电化学阻抗谱为动态电化学阻抗谱或静态电化学阻抗谱。
8、根据本申请提供的具体实施例，本申请具有了以下技术效果：
9、本申请提供了一种电池电化学阻抗谱检测方法及装置，根据待测电池测试频段中的低频段、最低频率(频率分辨率)和内阻，确定了合适的抽样信号作为激励信号，该激励信号满足测试过程中系统的稳定性条件，且在测试频带范围内频谱能量保持稳定。本申请利用抽样函数稳定的频率谱可短时间内准确获取多个低频信息，相较于传统的正弦扫频激励方法，大大提高了低频段的测试速度，进而大大提升了电池电化学阻抗谱的测试效率；同时相较于啁啾信号、伪随机二进制序列等激励测量方法，由于本申请具有更加稳定的频谱，从而提高了电池电化学阻抗谱的测试精度。
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1.一种电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述电池电化学阻抗谱检测方法包括：
2.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，将待测电池采用开尔文方式与测试系统进行连接，具体包括：
3.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述抽样函数的表达式为：
4.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述幅值的数值确定约束式为：
5.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述长度的数值确定公式为：
6.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，根据所述低频段，确定所述压缩系数的数值，具体包括：
7.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，控制测试系统按照所述抽样信号对待测电池的低频段进行激励测试，获得待测电池在低频段的激励电流信号和响应电压信号，具体包括：
8.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，对激励电流信号和响应电压信号进行傅里叶变换，获得低频段的阻抗谱，具体包括：>
9.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述电池电化学阻抗谱检测方法还包括：
10.一种电池电化学阻抗谱检测装置，其特征在于，所述电池电化学阻抗谱检测装置包括：测试系统和计算机；
...【技术特征摘要】
1.一种电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述电池电化学阻抗谱检测方法包括：
2.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，将待测电池采用开尔文方式与测试系统进行连接，具体包括：
3.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述抽样函数的表达式为：
4.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述幅值的数值确定约束式为：
5.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，所述长度的数值确定公式为：
6.根据权利要求1所述的电池电化学阻抗谱检测方法，其特征在于，根据所述低频段，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽君，肖滟琳，王平，成立，廖瑞金，吴绪，钟西扬，王金杰，李思全，龙英凯，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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