[发明专利]一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法

说明书

本发明涉及一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，该方法包括如下步骤：S1、选择未经老化的大量锂离子电池样本，在不同的老化阶段分别测试电池的交流阻抗谱和容量值；S2、计算交流阻抗的弛豫时间分布函数；S3、建立弛豫时间分布函数与寿命的关系；S4、根据特定频率下弛豫时间分布与寿命的关系，对其它寿命未知的电池进行寿命估计。与现有技术相比，本发明考虑了锂离子电池的老化机理，可以提高锂离子电池寿命估计精度。

技术领域

本发明涉及储能电池领域，尤其是涉及一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量密度和功率密度、寿命长、无记忆效应等优点，被广泛应用于移动电子产品、电动汽车和静态储能系统等场所。然而随着锂离子电池的存放或循环使用，电池的寿命会逐渐缩短。锂离子电池寿命的缩短主要表现为容量和功率的衰减，这会使锂离子电池无法满足电动汽车等设备的工作需要。如容量的衰减将缩短电动汽车的续驶里程，功率的衰减将降低电动汽车的加速和爬坡性能，使得电动汽车无法满足驾驶人员的出行需要，尤其是容量的降低会极大的增加电动汽车的抛锚率。因此，当锂离子电池寿命无法满足使用要求时，需要使用新的锂离子电池对其进行更换，以此保证电动汽车的使用安全。

传统的寿命估计方法主要有经验模型法和数据驱动法。经验模型法一般是根据实验室特定循环工况建立的寿命模型，但是实验室所设计的特定循环工况通常很难与锂离子电池实际使用工况相匹配，因此模型实验工况与实际使用工况差异越大，模型的误差也越大。数据驱动模型主要是先对大量电池SOC、电压、内阻等数据进行训练建立寿命估计模型，然后利用模型对其它电池进行寿命估计，该方法在建立模型时需要对大量电池进行实验，如果电池数量较少则模型将存在较大误差，同时该模型未考虑电池的老化机理。

综上所述，在当前工程领域电池寿命的估计方法十分欠缺，亟需找到一种准确可行的新方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，该方法包括如下步骤：

S1、选择未经老化的大量锂离子电池样本，在不同的老化阶段分别测试电池的交流阻抗谱和容量值；

S2、计算交流阻抗的弛豫时间分布函数；

S3、建立弛豫时间分布函数与寿命的关系；

S4、根据特定频率下弛豫时间分布与寿命的关系，对其它寿命未知的电池进行寿命估计。

优选地，步骤S1在不同老化阶段在不同SOC和不同温度T下分别进行多次交流阻抗谱和容量值测试，进而在不同的老化阶段，得到在设定SOC和设定温度下的交流阻抗谱。

优选地，步骤S2计算交流阻抗的弛豫时间分布函数包括如下三种方案中的任意一种：

计算交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)；

计算交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F′(τ)；

计算交流阻抗虚部的弛豫时间分布函数F″(τ)；

其中，τ为弛豫时间，ω为交流阻抗谱测试施加的交流激励的角频率τω＝1。

优选地，交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)获取方式为：

首先，根据步骤S1中交流激励和响应数据计算交流阻抗值：

Z(ω)＝X(ω)/J(ω)

Z(ω)＝Z′(ω)+jZ″(ω)