[发明专利]一种基于阻抗谱的二次电池不一致性鉴别方法及装置

说明书

本发明公开了电池检测技术领域的一种基于阻抗谱的二次电池不一致性鉴别方法及装置，旨在解决现有技术中对电池不一致性检测存在局限，对于电芯内部工作状态反映不足的技术问题。所述方法包括如下步骤：对预先获取的荷电状态一致的二次电池进行恒电位EIS测试，获取二次电池的阻抗谱；对所述阻抗谱进行拟合；基于拟合结果鉴别二次电池的不一致性。

技术领域

本发明涉及一种基于阻抗谱的二次电池不一致性鉴别方法及装置，属于电池检测技术领域。

背景技术

电池组或电池模块在有能量或者无能量（电能和热能）输入输出的情况下，各单体电池参数（电压、电荷状态、温度、容量及其衰减率、自放电率及其随时间的变化率、充放电效率及其随时间的变化率、内阻及其随时间的变化率等）的相同程度称为电池的一致性。由于电池制造原材料、生产零部件、制作工艺以及使用环境的差别，在将各单体电池在组合成电池组时，将不可避免地出现单体性能差异，并且参与组合的单体电池数量越多，各单体之间出现差异的可能性就越大。目前，在电动自行车中使用的电池组，一般为十几只单体电池的串联组合。而在电动汽车应用中，电池单体数量多达几百只甚至几千只，因而各单体电池之间不一致的现象会更加明显。同一批次的单体电池的循环寿命可达几千次，然而当串并联成电池组使用后，其寿命只有几百次，这就是不一致性造成的典型现象。电池组中单体电池的不一致性，不仅影响对电池组电荷状态、健康状况等的正确判断，而且还会造成电池组容量衰减和寿命降低，甚至可能引发安全问题。 一般而言，锂离子电池的最佳工作温度一般为20～30℃，在此区间内，电池表现出较为良好的一致性，而当电池工作在较为极端的环境中时，电池一致性会显著变差。

针对极端环境下锂离子电池的不一致性问题，目前研究者们提出两种解决思路：一是通过电池管理系统（Battery Management System，BMS）对电池包中电芯的状态进行监测管理，其中均衡是电池管理过程中常用的手段，通过均衡系统对电池的电量和电压等状态参量进行调节，可使同一电池包中的电芯维持在一致性较高的状态。该方法在应用过程中的缺点主要有两个：第一是该方法目前仅能依据某一判据对电芯状态进行调节，而不同电芯在某一状态相同时，其余状态可能并不相同。例如以电压作为均衡判据，将同一电池包中的电芯电压调节为某一相同值，此时电芯的电量可能并不相同。第二是该方法仅能通过电压、表观SOC等可测量的外部参量进行调节，而这些外部参量并不能完整地反映电芯内部工作状态（如SOH等）。二是在电芯成组之前，通过电压、直流内阻、容量等参数的测量比对，将参数相近的电池分选成组，提高成组后电池包内电芯的一致性。该方法的不足之处有三点，第一是该方法主要是在电池静止状态下对电芯进行瞬态工况检测，仅能反应电池的简单参数，因而对于电池实际运行过程中的各阶段工况反映不足；第二是电池在储能系统或电动汽车等实际应用中的使用环境较为复杂，电池需要进行串并联以达到一定容量，且工况变化频繁，现有分选方法无法应对电池进行大容量成组后复杂系统对电池一致性的要求；第三是电池在极端环境下的充放电过程会对电池造成损坏，严重时甚至会发生安全事故，而基于容量、SOC等参数的电池分选方法中，需要经过电池充放电过程，故而不适于电池处于高温低温等极端环境时的电池一致性分析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于阻抗谱的二次电池不一致性鉴别方法及装置，以解决现有技术中对电池不一致性检测存在局限，对于电芯内部工作状态反映不足的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于阻抗谱的二次电池不一致性鉴别方法，包括如下步骤：

对预先获取的荷电状态一致的二次电池进行恒电位EIS测试，获取二次电池的阻抗谱；

对所述阻抗谱进行拟合；

基于拟合结果鉴别二次电池的不一致性。

进一步地，荷电状态一致的二次电池的获取方法，包括：按预设的充放电倍率对二次电池进行恒流充电或恒流放电，所述充放电倍率包括0.25～1C。