[發明專利]基于動態阻抗的電池健康狀態估算方法、系統

有效

• 申請號: 202011299655.5
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112444754B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 方陳;解晶瑩;時珊珊;劉輝;張宇;黃嘉燁;張開宇;晏莉琴;徐琴;閔凡奇;陸佳文;劉新偉;羅偉林;王婷;劉娜;朱陶庸;韓修遠;呂桃林;羅英
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海動力儲能電池系統工程技術有限公司
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/367;G01R31/389
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種基于動態阻抗的電池健康狀態估算方法、系統，基于實際應用環境和實驗室應用環境的動態工況中的實時動態阻抗的特征參量的識別，在線評估鋰離子電池的健康狀態，能夠滿足復雜工況下的鋰離子電池的健康狀態評估需求。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池狀態評估領域，尤其是涉及一種基于動態阻抗的電池健康狀態估算方法、系統。

背景技術

由于鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、放電倍率高、循環壽命長、無記憶效應、對環境無污染等優點，已大規模的應用于通訊、新能源汽車、智能電網等領域。同時由于鋰離子電池具有輸出功率高、溫度范圍廣、自放電率低等優點，也廣泛的應用于國防領域。

近年來，隨著鋰離子電池在各個領域的廣泛應用，如何對電池的健康狀態進行快速準確評價，從而對電池的可靠性進行判斷并對電池的使用過程進行有效管控，已經成為研究的熱點。為了能更加準確的評估鋰離子電池在循環使用過程中的健康狀態，需要對電池的容量、電壓、內阻的一致性進行實時評估，而動態阻抗則是判斷電池一致性的重要表征手段。通過建立基于動態阻抗的評估模型，則可以用于在線對電池進行健康狀態評估。

文獻《儲能用鋰離子電池動態阻抗模型及其特征參數研究》中論述了電池的動態阻抗可表示為電池在充放電過程中電池的極化現象的體現，反映了電池的動力型特征和電池一致性的阻抗，表明采用動態阻抗來評價電池健康狀態是可行的。而目前基于動態阻抗的電池壽命或健康狀態的評估主要是動態阻抗與等效電路模型相結合的手段，比如專利202010567401.0和201610061650.6。但該種方法基于等效電路模型開展，受到實際工況限制，難以滿足寬溫域、寬電壓、寬倍率等工作條件波動較大的使用需求。因此，在實際應用中需要一種能夠滿足復雜工況下的鋰離子電池的健康狀態評估方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于動態阻抗的電池健康狀態估算方法、系統。

根據本發明提供的一種基于動態阻抗的電池健康狀態估算方法，包括：

步驟S1：選取實際應用環境下不同壽命階段的電池M，選取實驗室環境下不同壽命階段的電池N，分別以第一充電電流恒流恒壓充電至滿充狀態，充電截止條件為恒壓充電時充電電流到達第二充電電流，然后以第一放電電流放電至放電終止電壓后靜置預設時間，再以第二放電電流放電至放電終止電壓；

如此執行一次或多次進行容量標定，得到充電的充電容量Q_M充、Q_N充和兩次放電的放電容量Q_M放、Q_N放，進而得到對應的關系式：

F1：f(Q_M充)＝f(Q_N充)

F2：f(Q_M放)＝f(Q_N放)

步驟S2：分別在放空狀態下測試動態阻抗Ω₀，然后進行第一充電電流恒流充電指定電壓間隔XV后靜置預設時間，記錄端電壓V_a和充電容量Q_a，并測試動態阻抗Ω_a；

直至充電至充電截止電壓后靜置預設時間，記錄端電壓和充電容量，并測試動態阻抗；

恒壓充電至第二充電電流后靜置預設時間，記錄端電壓V_a+1和充電容量Q_a+1，動態阻抗Ω_a+1，若恒壓充電時間超過半小時，則以半小時為充電時間間隔，直至充電電流降至第二充電電流，獲取端電壓V_a+x和充電容量Q_a+x，動態阻抗Ω_a+x；

步驟S3：分別以第一放電電流放電指定電壓間隔YV后靜置預設時間，記錄端電壓V_b和充電容量Q_b，并測試動態阻抗Ω_b；