[发明专利]一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池SOH的估计方法

说明书

本发明公开了一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池SOH的估计方法，包括以下步骤：测量锂离子电池的电化学阻抗谱；建立等效电路模型；测量在不同SOC以及不同循环次数下的电化学阻抗谱；利用阻抗谱进行参数辨识；训练神经网络用于SOH的评估。本发明运用了电化学阻抗谱进行参数辨识，通过这种方法可以在不用破坏电池内部结构的情况下完成对电池SOH的估计。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的健康状态估计技术领域，尤其涉及一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池SOH的估计方法。

背景技术

锂离子电池在汽车、固定式和混合动力能源生产系统方面日益受到关注。高能量密度，高功率密度和周期数是其开发的主要原因。然而，随着电池充放电循环次数的增加，电池会逐渐老化，内阻会逐渐增加且容量会逐渐减少，电池的健康状态SOH(State ofHealth)代表了电池的老化程度。在EV(电动汽车)中，使用锂离子电池需要特别注意电池状态的评估，特别是SOH，这表明电池故障。然而，SOH是一个难以确定的参数。实际上，电池的降解发生在电解质和电极之间的界面处，这是由于电池阳极侧上的SEI(固体电解质界面)膜的生长，由于SEI厚度增加导致阻抗增长，电池的退化导致容量衰减。

对于电池的传统估计方法有定义法、容量衰减法、化学分析法、部分放电法等。定义法需要对电池进行反复的充放电实验，在实际应用中很难去实现；容量衰减法易受外界干扰测量精度太低；化学分析法必须拆开电池进行分析，会使电池不能在使用；部分放电法则测试时间长，测试难度大。综上所述，有必要提供一种估算精度高，估算速度快，不会破坏电池结果的测量方法。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池SOH的估计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池SOH的估计方法，包含以下步骤：

(1)测定温度为25℃、SOC为60％时的锂离子电池的电化学阻抗谱；

(2)基于步骤(1)测得的电化学阻抗谱建立等效电路模型；

(3)测定锂离子电池在不同充放电循环次数下的电化学阻抗谱；

(4)测定锂离子电池在不同的SOC情况下的电化学阻抗谱；

(5)根据步骤(3)和步骤(4)中所测得的电化学阻抗谱对等效电路模型进行参数辨识；

(6)根据步骤(5)中辨识的参数，对三层的神经网络的训练，得到锂离子电池的SOH。

步骤(5)中所述的参数辨识具体方法为：

1)根据步骤(3)步骤(4)中测得电化学阻抗谱与x轴的第一个交点，可以完成R_ohm的参数辨识；

2)对等效电路模型中的R_sei与C_sei并联再与R_ohm串联的电路进行化简可得到Re(Z)、Im(Z)的关系为：

式中，Re(Z)代表阻抗的实部，Im(Z)代表阻抗的虚部，R_ohm是等效电路模型中的欧姆电阻，C_sei为等效电路模型中的电容值，R_sei是等效电路模型中代表SEI膜的电阻；

3)由公式(1)可以得到其表示的是一个圆心为半径为

的圆，根据步骤(3)步骤(4)测得电化学阻抗谱的第一个半圆的圆心或者半径，得到R_sei的值，完成对R_sei的参数辨识。