[發(fā)明專利]一種復(fù)雜電池阻抗譜解析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011206618.5
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112540316B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王康麗;王晟;蔣凱;程時杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01N27/02;G01R31/378;G01R31/382
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種復(fù)雜電池阻抗譜解析方法，其特征在于，包括：

S1.對電池進(jìn)行阻抗譜測試，得到測試頻率和對應(yīng)的交流復(fù)阻抗；

S2.在交流復(fù)阻抗數(shù)據(jù)中減去阻感部分阻抗，得到后續(xù)用于弛豫時間分布解析的極化部分阻抗；

S3.采用分段線性插值方法對弛豫時間分布函數(shù)進(jìn)行離散化處理，建立極化部分阻抗和弛豫時間分布函數(shù)之間的線性關(guān)系；

S4.以極化部分阻抗測量值和擬合值之間的絕對誤差模最小為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建求解弛豫時間分布函數(shù)的最優(yōu)化問題，并采用正則化方法使所述最優(yōu)化問題趨于適定；其中，加入的正則項為一階導(dǎo)數(shù)平方和形式，正則化系數(shù)的選擇通過交叉驗證方法完成；步驟S4采用正則化方法使最優(yōu)化問題趨于適定后，弛豫時間分布函數(shù)的求解轉(zhuǎn)化為以下最優(yōu)化問題：

s.t.γ′≥0

其中，α為正則化系數(shù)，用于調(diào)整正則項在目標(biāo)函數(shù)中的比重；A₁和A₂為權(quán)值矩陣：

f_m為第m個測試頻率，τ_n為第n個插值點的時間常數(shù)；x_n為分段線性插值過程中采取的插值點；γ'＝[γ'(x₁),γ'(x₂),…,γ'(x_N)]^T為待求的弛豫時間分布函數(shù)值列向量；N為插值點數(shù)；Z_p表示極化部分阻抗；

Δ_n＝x_n+1-x_n；

經(jīng)簡化，所述最優(yōu)化問題能夠轉(zhuǎn)化為不等式約束的凸二次規(guī)劃問題：

S5.采用有效集法求解上述凸二次規(guī)劃問題，得到弛豫時間分布函數(shù)的最優(yōu)近似解，函數(shù)曲線的峰值位置和覆蓋面積分別對應(yīng)了相應(yīng)電化學(xué)過程的時間常數(shù)和極化電阻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜電池阻抗譜解析方法，其特征在于，步驟S1還包括根據(jù)K-K轉(zhuǎn)換關(guān)系檢驗阻抗數(shù)據(jù)的可靠性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜電池阻抗譜解析方法，其特征在于，步驟S2具體包括：

01.從測試得到的交流復(fù)阻抗中選擇J個連續(xù)的感性阻抗數(shù)據(jù)點對電池等效電路中的歐姆電阻R₀和高頻電感L進(jìn)行最小二乘估計：

所述電池等效電路包括串聯(lián)的高頻電感L和歐姆電阻R₀，以及多個相互串聯(lián)的RC回路；Z_j為第J個交流阻抗數(shù)據(jù)，f_j為對應(yīng)的交流頻率；

02.在交流復(fù)阻抗數(shù)據(jù)中減去阻感部分阻抗，得到極化部分阻抗：

Z_p(f)＝Z(f)-R₀-i2πfL

其中，Z_p(f)表示極化部分阻抗，Z(f)表示交流復(fù)阻抗數(shù)據(jù)，f為測試頻率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種復(fù)雜電池阻抗譜解析方法，其特征在于，步驟S3中極化部分阻抗和弛豫時間分布函數(shù)之間的線性關(guān)系為：

Z_DRT(x,f)≈A₁(x,f)γ′+iA₂(x,f)γ′

Z_DRT表示以弛豫時間分布函數(shù)為自變量的阻抗模型，x＝[x₁,x₂,…,x_N]^T為插值點列向量，f＝[f₁,f₂,…,f_M]^T為頻率點列向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)雜電池阻抗譜解析方法，其特征在于，分段線性插值的插值點數(shù)為2500。