[發明專利]一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法

有效

• 申請號: 201910434491.3
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110031772B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 譚曉軍;仇鑒之;李康靖;范玉千
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01R31/388
• 分類號: G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 江門創穎專利事務所(普通合伙) 44222
• 代理人: 郭松敬

1.一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法，其特征在于包括以下步驟：

a. 抽取一定數量的鋰離子電池作為樣本，以恒電流放電法測試樣本電池的可用容量C，以測試數據作為數據基礎，利用公式(1)對電池可用容量和電池溫度T進行擬合：

(1)

其中，y₀、A和k是三個擬合參數；

b. 讀取放電過程中電池的溫度值T(t)，根據式(1)計算放電過程各個時刻的可用容量C(t)；同時，讀取放電前的荷電狀態SoC(t₀)和放電過程的電流值I(t)，利用電荷累積法計算當前時刻電池的荷電狀態SoC(t)：

(2)

c. 利用恒電流間歇放電法建立鋰離子電池的參數數據庫，包括先導內阻R_p(SoC)及修正系數K_T、K_r和K_t，其中，K_T為溫度修正系數，K_r 為放電倍率修正系數，K_t為放電時長修正系數；

d. 鋰離子電池實時等效內阻可用公式(7)獲得：

(7)

e. 對于數據庫中沒有錄入的參考值，可以其相鄰的參考值做插值計算，得到所需的參考值。

2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法，其特征在于：所述步驟a中對樣本的鋰離子電池進行恒電流放電測試的具體步驟包括：

a1. 對鋰離子電池進行預處理操作，設置一定的溫箱溫度，電池的溫度和環境溫度保持一致，對樣本電池進行多次“充滿—放空”循環；

a2. 將電池充滿，使電池以一定的倍率放電，當電壓低于放電截止電壓時停止放電，總的放電容量視作電池的可用容量C，其中，在測試之前，為了使電池溫度與環境溫度保持一致，將電池在溫箱中靜置一端時間；

a3. 設置不同的溫箱溫度，重復a2；

a4. 每項測試重復執行三次，將三次測試得到的電池可用容量的平均值做為測試的最終結果。

3.根據權利要求2所述的一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法，其特征在于：所述步驟c中對樣本的鋰離子電池進行恒電流間歇放電法的具體步驟包括：

c1. 設置溫箱溫度為40℃，從荷電狀態SoC=100%開始，對電池重復進行“放電—靜置”循環直至電池電壓低于截止電壓，記錄不同荷電狀態SoC下電池等效內阻EIR，得到一個EIR-SoC譜，其中，所述“放電-靜置”循環具體為電池以0.3C的倍率放電10分鐘，隨后將電池靜置2小時，至電池電壓改變率低于0.1mV/min，之后，根據執行所述步驟b得到的所述電池的荷電狀態SoC(t)，從所述EIR-SoC譜中查找對應的電池等效電阻，并以此作為確定為電池當前時刻等效內阻R(t)所需參考的先導內阻R_p(SoC)；

c2. 分別設置不同的溫箱溫度，從荷電狀態SoC=100%開始，對電池重復進行所述“放電-靜置”循環直至電池電壓低于截止電壓，記錄各組溫箱溫度下不同荷電狀態SoC的電池等效內阻EIR，得到一個EIR-SoC-環境溫度譜，之后，在以不同荷電狀態SoC下對應的先導內阻R_p(SoC)為基準，固定荷電狀態SoC不變，根據所述EIR-SoC-環境溫度譜，取不同電池溫度T對應的電池等效內阻EIR_T，定義溫度修正系數K_T:

(3)

c3. 設置溫箱溫度為40℃，將電池電荷狀態SoC與c1步中的各個電荷狀態SoC對齊后，使電池以不同倍率充電10分鐘，隨后將電池靜置2小時，至電池電壓改變率低于0.1mV/min，后放電10分鐘，再將電池靜置2小時，至電池電壓改變率低于0.1mV/min，記錄不同荷電狀態SoC下的電池等效內阻EIR，得到一個EIR-SoC-放電倍率譜，之后，以不同荷電狀態SoC下對應的先導內阻R_p(SoC)為基準，固定荷電狀態SoC不變，根據所述EIR-SoC-放電倍率譜，取不同放電倍率r對應的電池等效內阻EIR_r，定義放電倍率修正系數K_r：

(4)

c4. 設置溫箱溫度為40℃，將電池荷電狀態SoC與c1步中的各個荷電狀態SoC對齊后，使電池以0.3C倍率充電不同的時間長度t，隨后將電池靜置2小時，至電池電壓改變率低于0.1mV/min，后放電t秒，再將電池靜置2小時，至電池電壓改變率低于0.1mV/min，記錄不同荷電狀態SoC下的電池等效內阻EIR，得到EIR-SoC-放電時長譜，之后，以不同荷電狀態SoC下對應的先導內阻R_p(SoC)為基準，固定荷電狀態SoC不變，根據所述EIR-SoC-放電時長譜，取不同放電時長t對應的電池等效內阻EIR_t，定義放電時長修正系數K_t：

(5)

其中，所述步驟c1至c4中得到所述不同荷電狀態SoC下的電池等效內阻EIR的方法為，在每一段放電時長t內，記錄開始放電時的電壓E(t₀)、放電結束時電池的電壓E(t₁)和放電電流I(t)，則t時間內電池等效內阻EIR(t)可用式(6)計算得到：

(6)。