[發(fā)明專利]一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法及裝置

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112526353A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 黃海宏;駱凡;倪麗萍;李坦
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/387;G01R31/378
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

構建基于電化學阻抗譜的鋰離子電池等效電路模型；

進行不同溫度等間隔SOC放電和阻抗測量實驗；

確定等效電路模型中特定參數(shù)與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系，基于等效電路模型中特定參數(shù)與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系建立離線模型；

利用離線模型對不同溫度下的未知荷電狀態(tài)的退役動力電池進行SOC估計。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述構建基于電化學阻抗譜的鋰離子電池等效電路模型包括：根據(jù)事先測試的多節(jié)鋰離子電池電化學阻抗譜曲線的特征建立鋰離子電池的離線電化學等效電路模型。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述等效電路模型包括電感L、歐姆電阻Rs、電荷傳遞內(nèi)阻Rct以及常相位元件，所述常相位元件包括電雙層元件Q1和電雙層元件Q2，電感L、歐姆電阻Rs以及電雙層元件Q1串聯(lián)連接，電荷傳遞內(nèi)阻Rct與電雙層元件Q2串聯(lián)連接，電荷傳遞內(nèi)阻Rct與電雙層元件Q2整體與電雙層元件Q1并聯(lián)連接。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述電感L代表電化學阻抗譜曲線高頻區(qū)的直線部分，歐姆電阻Rs在電化學阻抗譜曲線高頻區(qū)與中頻區(qū)相連接的點處，電荷傳遞內(nèi)阻Rct與電雙層元件Q1并聯(lián)表示電化學阻抗譜曲線中頻區(qū)阻抗譜的圓弧部分，電雙層元件Q2表示鋰離子在電極活性材料中的固態(tài)擴散阻抗相關的一條斜線，斜率為45°，擴散過程用韋伯阻抗或者電雙層元件Q2表示。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，

所述電雙層元件Q2的表達式為其中，Y₀為常相角元件參數(shù)，量綱為Ω^-1·cm^-2·s^-n，總取正值，j表示虛部符號，ω表示角頻率，n表示常相位元件指數(shù)，取值為0n1；

所述韋伯阻抗的表達式為Z_W＝σω^-1/2(1-j)，其中，σ表示韋伯阻抗系數(shù)；

相位角表達式為其中，表示相位角。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述等效電路模型中各參數(shù)通過對鋰離子電池的電化學阻抗譜曲線數(shù)據(jù)進行最小二乘法辨識算法獲得。

7.根據(jù)權利要求3所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述進行不同溫度等間隔SOC放電和阻抗測量實驗，包括：

對多節(jié)退役鋰離子動力電池在-5℃-35℃區(qū)間，每隔5℃進行等SOC放電，期間每放電5％SOC靜置第一預設時間，然后進行電化學阻抗譜測量，獲得不同溫度下的等SOC間隔的阻抗譜數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述確定等效電路模型中特定參數(shù)與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系，基于等效電路模型中特定參數(shù)與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系建立離線模型，包括：

對所述不同溫度下的等SOC間隔的阻抗譜數(shù)據(jù)擬合獲得等效電路模型中常相位元件的參數(shù)值，利用常相位元件的參數(shù)值與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系構建數(shù)學模型，該數(shù)學模型即為估計退役動力電池SOC的離線模型。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測方法，其特征在于，所述利用離線模型對不同溫度下的未知荷電狀態(tài)的退役動力電池進行SOC估計，包括：

對未知SOC的退役動力鋰電池進行部分恒流放電，靜置第二預設時間并測試電化學阻抗譜曲線，對該電化學阻抗譜曲線數(shù)據(jù)擬合獲得等效電路模型中常相位元件的參數(shù)值，將得到的常相位元件的參數(shù)值代入離線模型中得到預測的SOC。

10.一種退役鋰離子動力電池SOC快速檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：

電路模型構建模塊，用于構建基于電化學阻抗譜的鋰離子電池等效電路模型；

實驗模塊，用于進行不同溫度等間隔SOC放電和阻抗測量實驗；

離線模型建立模塊，用于確定等效電路模型中特定參數(shù)與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系，基于等效電路模型中特定參數(shù)與SOC在不同溫度下的函數(shù)關系建立離線模型；

SOC估計模塊，用于利用離線模型對不同溫度下的未知荷電狀態(tài)的退役動力電池進行SOC估計。