[发明专利]基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法

权利要求书

1.一种基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据公式(1)将电化学阻抗谱测试的正弦波电流等效为阶梯波电流，确定一个周期正弦波电流对应阶梯波电流的阶梯数N，

y_n＝Asin((n-1)H+H/2) (1)

其中，y_n表示第n个阶梯的电流幅值，A表示电化学阻抗谱测试的电流幅值，n＝1,2,3,…,N，表示阶梯波电流中的第几个阶梯，N表示阶梯数，H由公式(2)计算，

H＝2π/N (2)；

S2、根据电化学阻抗谱测试的正弦波电流幅值，确定阶梯波电流中每一个阶梯的电流幅值；

S3、对锂离子电池施加阶梯波电流，根据实际需要确定施加阶梯波电流的频率范围，计算每一个频率下施加阶梯波电流的总时间T，进而确定不同频率下阶梯波电流中每一个阶梯的电流持续时间t，将每个频率下的阶梯波电流组合后得到变频阶梯波电流谱；

S4、对锂离子电池施加变频阶梯波电流谱，根据采样定理选取合适的采样频率，对阶梯波电流和阶梯波响应电压进行采样；

S5、将采样得到的不同频率下的阶梯波电流和阶梯波响应电压分别进行正弦拟合，得到不同频率下拟合的正弦电流和正弦响应电压；

S6、将对应频率下拟合后的锂离子电池正弦响应电压除以正弦电流，得到该频率下的复数阻抗，进而组合不同频率下的阻抗值得到低频段的电化学阻抗谱；

步骤S1中，所述N取10。

2.如权利要求1所述基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法，其特征在于：在步骤S3中，若阶梯波电流的频率为f，则阶梯波电流的总时间T由公式(3)计算，

T＝1/f (3)

对应该频率下每一个阶梯的电流持续时间t由公式(4)计算，

t＝T/N (4)。

3.如权利要求1所述基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法，其特征在于：所述阶梯波响应电压为锂离子电池受到阶梯波电流激励后，锂离子电池电压的变化值ΔU，其表达式如式(5)所示，ΔU＝U_O-U_OCV (5)

其中，U_O为锂离子电池受到阶梯波电流激励后的端电压，U_OCV为锂离子电池的开路电压。

4.如权利要求1或3所述基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法，其特征在于：步骤S6所述得到该频率下的复数阻抗的公式如式(6)、(7)和(8)所示，

Re＝Z·cosθ (7)

Im＝Z·sinθ (8)

其中，ΔU为正弦响应电压的幅值、为正弦响应电压的相角、I为正弦电流的幅值、α为正弦电流的相角，Z为阻抗，θ为阻抗角、Re为阻抗实部，Im为阻抗虚部。

5.如权利要求4所述基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法，其特征在于：所述ΔU、I和α均通过步骤S5所述拟合的正弦电流和正弦响应电压数据获得。

6.如权利要求1所述基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法，其特征在于：所述锂离子电池为锰酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池或三元材料动力电池。

7.如权利要求1-6任一权利要求所述基于阶梯波的锂离子电池EIS低频段在线测量方法在锂离子电池健康状态快速评估，容量跳水预警和热失控预警中的应用。