[發明專利]一種基于電化學阻抗譜低頻區域的鋰離子電池端電壓估計

有效

• 申請號: 202010501148.9
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111610452B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 鄭岳久;施治賀;趙同政;郭東旭;韓雪冰;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382;G01R31/389;G01R31/367;G01R19/00
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 余昌昊

1.一種基于電化學阻抗譜低頻區域的鋰離子電池端電壓估計，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于電化學阻抗譜低頻區域的原理建立適用于低頻阻抗譜辨識的等效電路模型，等效電路模型包括純阻性元件Ro及ZARC元件，所述純阻性元件Ro用于描述所述電化學阻抗譜低頻區域的第一個點的阻值，且所述純阻性元件Ro為 之和，所述ZARC元件包括常相位角元件Q并聯純阻性元件R，所述ZARC元件用于描述電化學阻抗譜低頻區域固相擴散和液相擴散產生的擴散阻抗Rd，電化學阻抗譜的頻域為1Hz-0.01Hz；

S2、測定鋰離子電池不同SOC區間下的低頻阻抗譜，步驟S2還包括一下步驟：

S21、設定好測試溫度，調整鋰離子電池的SOC為100%；

S22、靜置2小時，進行電化學阻抗譜實驗，以5mV電壓擾動，頻率范圍1Hz-0.01Hz；

S23、重復以上步驟，直到SOC的值為10%以下；

S3、使用步驟S1中的等效電路模型來擬合測試得到的不同SOC下的低頻電化學阻抗譜數據，從而辨識等效電路模型參數；

S4、估計鋰離子電池的端電壓 ，通過辨識的模型參數、動態工況中開路電壓Vocv、負載電流以及采樣時間間隔T，步驟S4還包括以下步驟：

S41、從FUDS實驗得到的開路電壓、負載電流I_L以及采樣時間間隔T=1S；

S42、利用分數階傳遞函數可以計算出ZARC元件的電壓；

S43、計算估計得端電壓U_L，通過公式（5）：

；

步驟S3還包括以下步驟：

S31、根據測定的低頻區域的電化學阻抗譜，其第一個點的實部，完成Ro的參數辨識；

S32、計算CPE元件的阻抗和ZARC元件的阻抗，所述CPE元件的阻抗：

式（1）中：為CPE的一個參數，量綱為無量綱，取值范圍為角頻率，；

所述ZARC元件的阻抗： 。

S33、將ZARC元件的阻抗分解為實部和虛部：

。

利用電化學阻抗譜的實部Re(Z)、虛部Im(Z)以及頻率f，根據公式（3）和公式（4）利用最小二乘法擬合，得到最優解模型參數。