一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法
【专利摘要】一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，所述方法建立动力锂离子电池交流阻抗基础曲线库，采集待检动力锂离子电池的交流阻抗曲线、分析得到待检动力锂离子电池的电荷传递阻抗。所述方法通过采集待检动力锂离子电池的交流阻抗曲线，结合曲线智能匹配模型对动力锂离子电池交流阻抗基础曲线库进行智能匹配得到对应的电池劣化程度，同时结合电荷传递阻抗模型得到电池劣化程度，经综合评价模型最终输出该电池的劣化程度。本发明提供的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法,可以通过该方法得到的电池劣化程度指导优化使用动力锂电池，提高动力锂电池利用率，延长动力锂电池的使用寿命。
【专利说明】-种基于交流阻抗的动力裡电池劣化程度诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种动力裡电池劣化程度诊断方法，尤其设及一种基于交流阻抗的动 力裡电池劣化程度诊断方法，属裡电池测试【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池因具有比能量高、比功率高、循环寿命长、充放电效率高等显著优势， 被广泛应用于电动汽车、储能电站等大型储能体系。电池的荷电状态和电池的劣化程度是 电池使用过程中的重要性能参数，分别表征电池的剩余容量和剩余寿命。合理准确地估算 电池劣化程度，有利于掌握电池的老化程度，为成组电池的维护和筛选提供可靠信息，延长 电池的使用寿命。更重要的是，可为准确估算电池各老化阶段的衰减程度奠定基础，防止过 充或过放电，保证电池的安全使用。早在1998年，F.化et便综述了有关交流阻抗谱法估算 铅酸和镶簡电池体系电池的荷电状态、电池劣化程度的研究，该为交流阻抗法在裡离子电 池评价电池荷电状态及劣化程度的应用提供了有力的参考价值。但是目前来说业界还是比 较缺少利用交流阻抗评价电池荷电状态及劣化程度的方法。
[0003] 因此，本发明利用大量实验分析得到的关于电化学交流阻抗谱、电池内部欧姆、电 化学极化和离子扩散阻抗的变化规律，提出一种基于交流阻抗的动力裡电池劣化程度诊断 方法，该方法能有效地对动力裡电池的劣化程度进行评估，进而指导优化使用动力裡电池， 提高动力裡电池利用率。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于交流阻抗的动力裡电池劣化程度诊 断方法，该诊断方法可W通过分析交流阻抗曲线及电荷传递阻抗的数据进行综合评价，从 而简单有效的判断动力裡离子电池的劣化程度。
[0005] 本发明的技术方案是，
[0006] 一种基于交流阻抗的动力裡电池劣化程度诊断方法，包括建立动力裡离子电池交 流阻抗基础曲线库，采集待检动力裡离子电池的交流阻抗曲线、分析得到待检动力裡离子 电池的电荷传递阻抗。
[0007] 所述方法通过采集待检动力裡离子电池的交流阻抗曲线，结合曲线智能匹配模型 对动力裡离子电池交流阻抗基础曲线库进行智能匹配得到对应的电池劣化程度，同时结合 电荷传递阻抗模型得到电池劣化程度，经综合评价模型最终输出该电池的劣化程度。
[000引所述建立动力裡离子电池交流阻抗基础曲线库是将不同劣化程度的动力裡离子 电池的交流阻抗曲线作为基础曲线放入曲线库中；所述的电荷传递阻抗可通过动力裡离子 电池的交流阻抗曲线得到。
[0009] 所述曲线智能匹配模型为逐一计算待测电池交流阻抗曲线和曲线库中基础曲线 的相关系数，通过相关系数的匹配规则得到所需的匹配曲线并归为第一类基础曲线；再逐 一计算待测交流阻抗曲线和第一类基础曲线的欧式距离，通过欧式距离的匹配规则得到所 需的匹配曲线，根据匹配曲线计算待测裡电池的劣化程度。
[0010] 所述相关系数的匹配规则为相关系数在0.95-1范围内的标准曲线为匹配曲线， 所述欧式距离的匹配规则为曲线间的最小欧式距离。
[ocm] 所述匹配曲线为曲线库中在匹配规则下的基础曲线，若匹配曲线数量为零，则选 取相关系数最大的基础曲线作为最终所需的匹配曲线，该曲线对应的电池劣化程度为曲线 匹配模型得到的劣化程度；若匹配曲线数量大于1，则各匹配曲线对应劣化程度的平均值 为曲线匹配模型得到的劣化程度S1。
[0012] 所述的相关系数按下式（1)计算而得：
[001 引
【权利要求】
1. 一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征在于， 所述方法建立动力锂离子电池交流阻抗基础曲线库，采集待检动力锂离子电池的交流 阻抗曲线、分析得到待检动力锂离子电池的电荷传递阻抗； 所述方法通过采集待检动力锂离子电池的交流阻抗曲线，结合曲线智能匹配模型对动 力锂离子电池交流阻抗基础曲线库进行智能匹配得到对应的电池劣化程度，同时结合电荷 传递阻抗模型得到电池劣化程度，经综合评价模型最终输出该电池的劣化程度。
2. 根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述建立动力锂离子电池交流阻抗基础曲线库是将不同劣化程度的动力锂离子电池 的交流阻抗曲线作为基础曲线放入曲线库中；所述的电荷传递阻抗可通过动力锂离子电池 的交流阻抗曲线得到。
3. 根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述曲线智能匹配模型为逐一计算待测电池交流阻抗曲线和曲线库中基础曲线的相 关系数，通过相关系数的匹配规则得到所需的匹配曲线并归为第一类基础曲线；再逐一计 算待测交流阻抗曲线和第一类基础曲线的欧式距离，通过欧式距离的匹配规则得到所需的 匹配曲线，根据匹配曲线计算待测锂电池的劣化程度。
4. 根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述的电荷传递阻抗模型为S2 =aXR2+bXR+c，a、b、c为电荷传递阻抗模型的特征 参数，其中S2表示通过电荷传递阻抗模型得到的劣化程度，R表示电荷传递阻抗。
5. 根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述的综合评价模型是通过对智能匹配模型及电荷传递阻抗模型输出的电池劣化程 度进行加权评价，最终得到待测动力锂电池的劣化程度； 计算方式如下： S=W1XSl+w2XS2,W^w2=1,0 ^w1,W2^1 ； 其中，S表示电池劣化程度，S1代表通过智能匹配得到的劣化程度，S2表示通过电荷传 递阻抗模型得到的劣化程度；^和w2分别表示两种方法的权重系数。
6. 根据权利要求3所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述相关系数的匹配规则为相关系数在0.95-1范围内的标准曲线为匹配曲线，所述 欧式距离的匹配规则为曲线间的最小欧式距离。
7. 根据权利要求3所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述匹配曲线为曲线库中在匹配规则下的基础曲线，若匹配曲线数量为零，则选取相 关系数最大的基础曲线作为最终所需的匹配曲线，该曲线对应的电池劣化程度为曲线匹配 模型得到的劣化程度；若匹配曲线数量大于1，则各匹配曲线对应劣化程度的平均值为曲 线匹配模型得到的劣化程度S1。
8. 根据权利要求3所述的一种基于交流阻抗的动力锂电池劣化程度诊断方法，其特征 在于，所述相关系数按式（1)计算而得：
其中，Zi(Fj)表示曲线库中第i条基础曲线阻抗实部?对应的虚部值，i小于等于曲线 库中的曲线数；Z°(rp表示待测锂电池的阻抗曲线阻抗实部h对应的虚部值；^表示 曲线库中第i条基础曲线所有虚部值的平均值；表示待测锂电池所有虚部值的平均 值；rj表示曲线第j点的阻抗实部值;m表示曲线数据点数，I<j<m。
【文档编号】G01R31/36GK104502844SQ201410658000
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】张文华, 刘平, 王浩, 吴三毛, 刘爱华, 伍发元, 曹余良 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院, 杭州高特电子设备有限公司, 武汉大学