[发明专利]考虑电压迟滞特性的电动汽车动力电池性能无损检测方法

权利要求书

1.一种考虑电压迟滞特性的电动汽车动力电池性能无损检测方法，其特征在于，所述方法包括：

构建电池机理模型、等效电路模型和电化学模型；

通过所建电池机理模型和电化学模型，根据电压迟滞特性构建外力因素与相关老化效果间的关系；

通过所建电池等效电路模型和电化学模型，计算不同外力因素下的交流阻抗；

基于欧姆阻抗、电荷转移阻抗和Warburg阻抗的计算结果，根据交流阻抗变化与最严重电压迟滞特性所出现的荷电状态区间、潜在老化机理和电池内部组件、性能的老化关系，结合电化学分析中各阻抗所代表的物理意义，完成对电池性能的无损检测；

其中，所述根据电压迟滞特性构建外力因素与相关老化效果间的关系具体为：

通过所建电池机理模型，根据六自由度振动应力、挤压应力和不同温度条件下的开路电压-荷电状态曲线得出，在外力因素下，电压迟滞效应的严重程度不同，出现的开路电压-荷电状态曲线范围不同；

获取温度影响与负极和活性电极，锂损失和活性材料损失，潜在的老化机理，潜在的老化影响以及相关老化结果之间的关系；

获取机械应力相关老化结果的关系；

其中，结合电化学分析中各阻抗所代表的物理意义，完成对电池性能的无损检测具体为：欧姆电阻是线性的，与电流和电池类型无关，由于电解液的离子导电性，欧姆电阻对电池的温度有依赖性，在电池的使用寿命内变化大，R_o的主要贡献是作为SOH或者剩余使用寿命估计的指示器，单独使用或与电荷转移电阻结合使用，欧姆电阻是由电解液、电极、腐蚀、导体和活性物质而带来的，电荷转移电阻主要对应于固体电解质界面层或电极和电极/电解质界面层中的电荷转移；

欧姆电阻的阻抗描述为：

式中，R_o表示复阻抗与实轴交点值；

扩散过电压源于电池充放电过程中反应物迁移过程中浓度梯度的产生，扩散过程用菲克定律描述，采用广义有限长Warburg阻抗法对固态锂离子扩散过程进行了数值模拟，Warburg阻抗的复阻抗被描述为：

式中，τ表示扩散时间常数，φ介于0和1之间，R_W代表Warburg阻抗。

2.根据权利要求1所述的一种考虑电压迟滞特性的电动汽车动力电池性能无损检测方法，其特征在于，所述构建电池机理模型、等效电路模型和电化学模型具体为：

根据电池内部运动和化学反应，构建电池机理模型，包括：固相锂离子分布模型和液相锂离子分布模型；

通过观察交流条件下频率扫描范围：从100kHz到0.01Hz交流阻抗谱的形貌特征，确定等效电路模型中元件种类和个数，结合最小二乘法对参数进行辨识；

根据电池内部电荷守恒、活性颗粒中锂质量和电解质中锂质量守恒以及反应热、极化热、焦耳热能量守恒，构建电化学模型。

3.根据权利要求1所述的一种考虑电压迟滞特性的电动汽车动力电池性能无损检测方法，其特征在于，所述计算不同外力因素下的交流阻抗具体为：

在频率扫描范围：从100kHz到0.01Hz进行电感、欧姆电阻、电荷转移电阻、恒定相位分量和Warburg阻抗的测量。

4.根据权利要求1所述的一种考虑电压迟滞特性的电动汽车动力电池性能无损检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据电化学阻抗谱的形貌特征及经验建立对应的等效电路模型，划定出等效元件的种类和个数以及各自对应的频率范围；

采用非线性的最小二乘法对EIS数据进行拟合，通过修正、拟合，确定等效电路模型和模型中等效元件的参数值。