[发明专利]充放电过程中锂离子电池性能异常变化的参数化表征方法及装置

说明书

本发明公开了一种充放电过程中锂离子电池性能异常变化的参数化表征方法及装置，其方法包括：基于弛豫时间分布法分析获取的锂离子电池电化学阻抗谱，得到弛豫时间分布曲线；基于弛豫时间分布曲线的峰值数确定阻抗环节个数，并建立相应的等效阻抗模型；获取预定SOC点下弛豫时间分布曲线与等效阻抗模型的特征参数；通过对不同SOC点间的特征参数变化进行对比分析，获取与锂离子电池性能异常变化相关的特征参数集；基于对特征参数集中各参数的变化率形式进行统一表征，实现SOC点下锂离子电池性能异常变化的参数化表征；本发明能够有效的辨识电池性能衰减过程的异常变化现象，且对于不同工况的适应性强。

技术领域

本发明涉及一种充放电过程中锂离子电池性能异常变化的参数化表征方法及装置，属于电池安全管理技术领域。

背景技术

我国电动汽车保有量逐年增长，电动汽车大规模应用推动动力电池的蓬勃发展。在动力电池的使用过程中，不可避免的需要对电池进行充放电。然而，在动力电池的充放电过程中，不可避免的发生性能衰减现象，从而带来电动汽车动力电池的运行安全挑战。

电池正常性能衰减过程中，电池容量随循环次数近似稳定衰退。然而，通过大量三元锂离子电池常规循环老化测试发现，电池存在充放电过程中性能异常变化的现象，大部分电池容量保持率90％以上就已开始加速衰退，并且伴随着电池体积的显著膨胀，对于电池系统的安全运行产生巨大隐患。严重情况下，导致电池材料错位，隔膜曲折，引起内短路，从而导致电池系统起火爆炸。

锂离子电池充放电过程中性能异常变化蕴含的核心问题是电池性能异常变化作用机制及其相关物理参数表征不明晰。为了解决这种问题，本申请提出了一种充放电过程中锂离子电池性能异常变化的参数化表征方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种充放电过程中锂离子电池性能异常变化的参数化表征方法及装置，确立以弛豫时间分布曲线与阻抗模型参数作为表征电池性能异常变化的特征参数，给出电池性能异常变化的参数化表征方法，实现不同工况下锂离子电池性能异常变化的准确刻画。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种充电过程中锂离子电池性能异常变化的参数化表征方法，包括：

基于弛豫时间分布法分析获取的锂离子电池电化学阻抗谱，得到弛豫时间分布曲线；

基于弛豫时间分布曲线的峰值数确定阻抗环节个数，并建立相应的等效阻抗模型；

获取预定SOC点下弛豫时间分布曲线与等效阻抗模型的特征参数；

通过对不同SOC点间的特征参数变化进行对比分析，获取与锂离子电池性能异常变化相关的特征参数集；

基于对特征参数集中各参数的变化率形式进行统一表征，实现SOC点下锂离子电池性能异常变化的参数化表征。

可选的，所述基于弛豫时间分布法分析获取的锂离子电池电化学阻抗谱，得到弛豫时间分布曲线包括：

构建锂离子电池电化学阻抗的表达式：

其中，R_o为锂离子电池的欧姆阻抗，γ(lnτ)为弛豫时间分布曲线函数，τ为弛豫时间，j为虚数符号，w为角频率；

对锂离子电池电化学阻抗的表达式Z_DRT进行离散化表达：

其中，μ为形状因子，τ_n为第n个阻抗环节的中心弛豫时间，N为阻抗环节的个数，x_n为参数；