[发明专利]一种基于弛豫时间分布的锂离子电池建模方法

权利要求书

1.一种基于弛豫时间分布的锂离子电池建模方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、在特定SOC和温度T下对锂离子电池样本进行交流阻抗谱测试；

S2、计算交流阻抗；

S3、利用德拜弛豫时间公式建立交流阻抗的弛豫时间分布函数；

S4、根据交流阻抗的弛豫时间分布函数确定电池RC模型阶数以及模型各参数；

S5、确定锂离子电池模型；

步骤S1中进行交流阻抗谱测试时选择特定频率的电压或电流作为电池的激励源；

步骤S2交流阻抗计算方式具体为：

Z(ω)＝X(ω)/J(ω)

Z(ω)＝Z′(ω)+jZ″(ω)

其中，J(ω)为交流激励，X(ω)为交流响应，ω为施加交流激励的角频率，Z(ω)为电池交流阻抗，Z′(ω)为电池交流阻抗的实部值，Z″(ω)为电池交流阻抗的虚部值，j为虚部单位；

步骤S3建立的交流阻抗的弛豫时间分布函数包括：

交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)；

交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F′(τ)；

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；

交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)通过下式获得：

Z′(∞)为Z′(ω)在施加交流激励的角频率ω趋于无限大时的极值，τω＝1；

交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F′(τ)以及交流阻抗虚部的弛豫时间分布函数F″(τ)通过下式获得：

在获取F(τ)的基础上，对F(τ)进行变换得到：

进而：

其中，R₀为电池欧姆阻抗；

根据弛豫时间分布函数确定电池RC模型阶数的方式为：

以τ为横坐标，F(τ)为纵坐标绘制交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布图，确定交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布图中峰的总数为K，则电池RC模型阶数为K+1，其中最高峰F_H对应两个RC环节，分别对应为固相扩散阻抗和液相扩散阻抗，其他各峰分别对应一个RC环节。

2.根据权利要求1所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池建模方法，其特征在于，确定模型各参数的具体过程为：

以τ为横坐标，F′(τ)为纵坐标绘制交流阻抗实部的弛豫时间分布图，同时以τ为横坐标，F″(τ)为纵坐标绘制交流阻抗虚部的弛豫时间分布图，确定交流阻抗实部的弛豫时间分布图中的最高峰F_H1以及交流阻抗虚部的弛豫时间分布图中的最高峰F_H2，则最高峰F_H对应的两个RC环节分别对应为最高峰F_H1和最高峰F_H2；

对于每个RC环节根据对应的峰的大小确定电阻和电容大小。

3.根据权利要求2所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池建模方法，其特征在于，RC环节中电阻大小R_i为对应峰的面积，进而对应的电容C_i通过下式得到：

其中，τ_i为对应峰最高点对应的弛豫时间大小。

4.根据权利要求1所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池建模方法，其特征在于，步骤S5中锂离子电池模型包括依次串联的理想电压源、电池欧姆阻抗以及K+1各RC环节。

5.根据权利要求4所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池建模方法，其特征在于，锂离子电池模型中理想电压源的电压大小为电池端电压，通过SOC-OCV曲线获得，电池欧姆阻抗通过内阻实验获得。