[发明专利]一种基于低频EIS的快速容量评估方法

说明书

本发明涉及一种基于低频EIS的快速容量评估方法，该方法包括以下步骤：S1、对满电态的锂离子电池进行低频段EIS测试，得到原始阻抗实部和虚部集合；S2、对原始阻抗实部和虚部集合进行坐标变换，得到阻抗实部和虚部集合；S3、确定电化学阻抗特征频率范围并计算阻抗模；S4、根据修正的韦伯阻抗公式计算韦伯因子W_d，进一步计算新健康因子：伪锂离子扩散系数PLDC和伪锂离子扩散状态PLDS；S5、通过PLDS快速评估锂离子电池容量状态。本方法提出的新健康因子具有较强的物理意义，既可以反应内部机理，又能够避免对过程数据的依赖，从机理上更好地表征锂离子电池容量衰减特性。

技术领域

本发明属于动力电池管理系统技术领域，具体涉及一种锂离子电池快速容量评估方法。

背景技术

锂离子电池的容量评估是电池管理系统的核心功能，是电池健康状态评估、续驶里程预测和剩余寿命估计的前提基础，对于预警失效和提高可靠性等方面具有重要意义。

当前电池管理系统所用的容量估计方法主要从被动采集的电压、电流、温度等信号中提取与容量相关的特征，对充放电曲线的完整性和规则性要求较高。但在实际应用中电动汽车极少存在完整满充满放情况，并且充电制式大多采用多阶段阶梯电流工况，理想的恒流工况很难获取。这使得一些容量估计方法只能停留在实验室阶段，工程应用效果不佳。因此，如果能找到低频阻抗谱所反映的电化学参数与容量的关系，就可以采用工况注入的主动探测方式来估计电池容量；既可以反应内部机理，又能够避免对过程数据的依赖。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于低频EIS的快速容量评估方法，通过低频EIS阻抗信息提取一种新健康因子并建立其与容量的函数关系，不需要完整的EIS信息。提出的新健康因子能够表征锂离子电池不同健康状态浓差扩散物理特性，能够解决现有技术在工程中依赖充放电曲线的容量估计难题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于低频EIS的快速容量评估方法，包括如下步骤：

S1、对满电态的锂离子电池进行低频段EIS(电化学阻抗谱)测试，得到原始阻抗实部和虚部集合；

S2、对原始阻抗实部和虚部集合进行坐标变换，得到阻抗实部和虚部集合；

S3、确定电化学阻抗特征频率范围并计算阻抗模；

S4、根据修正的韦伯阻抗公式计算韦伯因子W_d，进一步计算新健康因子：伪锂离子扩散系数PLDC(Pseudo Li-ion Diffusion Coefficient)和伪锂离子扩散状态PLDS(Pseudo Li-ion Diffusion State)；

S5、通过PLDS快速评估锂离子电池容量状态。

在上述方案的基础上，步骤S1的具体方案为：

对满电态的锂离子电池施加幅值为5mV的正弦交流电压激励，频率范围为10mHz-2Hz，则最小频率f_min为10mHz，得到原始阻抗实部和虚部集合，具体表示为(Re_f,ini,Im_f,ini)，其中f∈[10mHz,2Hz]。

在上述方案的基础上，步骤S2中坐标变换的公式为：

Re_f,tran＝Re_f,ini-Re_2Hz，Im_f,tran＝Im_f,ini-Im_2Hz；