[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

本發明公開了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，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；S2、測定鋰離子電池不同SOC區間下的低頻阻抗譜；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，辨識等效電路模型參數；S4、根據辨識的模型參數、動態工況中開路電壓Vocv，負載電流I_L以及采樣時間間隔T，估計鋰離子電池的端電壓U_L。本發明實現運用電化學阻抗譜低頻區域進行參數辨識完成對電池端電壓的估計，本方法相對于傳統方法模型辨識參數少，能夠有效減少鋰離子電池電化學阻抗譜實驗的時間，且精度較高，對硬件的要求較低，具有很高的實用價值。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池系統監控的技術領域，具體為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。

背景技術

由于石油資源的匱乏，推動新能源汽車的發展成為了全球共識，世界各個國家逐漸將精力轉移到新能源技術的研究，而可再生能源的推動，更使電動汽車受到越來越多的關注。電動汽車具有很多優點：環保、能源潔凈、成本投入少、科技含量高等，使得動力電池新能源汽車成為越來越多的學者研究的方向。在關于電動汽車的研究中，電池管理系統(BMS)作為電動汽車的重要組成部分，可以實時監測電池的電壓、溫度和電流等，對車載鋰電池進行有效控制和管理，從而有效提高電池組使用壽命，提高電動汽車的續航里程，對于電動汽車行業發展至關重要。其中準確估計電池端電壓又是電池管理技術中最基礎、最重要的部分。鋰離子電池的開路電壓是正極和負極之間的電勢差，一般取電池長時間靜置后內部物理化學過程達到穩定時的端電壓U作為OCV的真值,被廣泛用于評估電池荷電狀態(State of Charge,SOC)與老化狀態,設計電池組均衡策略等方面。目前估計鋰離子電池端電壓的方法主要基于電池模型的方法，常用模型可歸納為三類：電化學模型，等效電路模型，電化學阻抗譜等效電路模型。其中，基于電化學模型的端電壓估算方法能滿足BMS要求的精度，但是很難識別所有的參數，此外，它需要很高的專業背景，因此很難直接應用；基于等效電路模型的方法RC模塊越多，模型的準確度越高，但同時也會帶來模型參數的增加和繁瑣的數學計算。

此外，基于電化學阻抗譜等效電路模型一般對全頻域進行建模,一是等效電路模型辨識的參數較多,同時也會帶來模型參數的增加和繁瑣的數學計算,全頻域的建模其電化學阻抗譜的實驗時間也會增加。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種運用電化學阻抗譜低頻區域進行參數辨識完成對電池端電壓的估計，本方法相對于傳統方法模型辨識參數少，能夠有效減少鋰離子電池電化學阻抗譜實驗的時間，且精度較高，對硬件的要求較低，具有很高的實用價值。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：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，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；

S2、測定鋰離子電池不同SOC區間下的低頻阻抗譜；

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U_L，通過辨識的模型參數、動態工況中開路電壓Vocv、負載電流I_L以及采樣時間間隔T。

優選的，所述步驟S1中的電化學阻抗譜的頻域為1Hz-0.01Hz。