[发明专利]一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法

权利要求书

1.一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、选择未经老化的大量锂离子电池样本，在不同的老化阶段分别测试电池的交流阻抗谱和容量值；

S2、计算交流阻抗的弛豫时间分布函数；

S3、建立弛豫时间分布函数与寿命的关系；

S4、根据特定频率下弛豫时间分布与寿命的关系，对其它寿命未知的电池进行寿命估计；

步骤S2计算交流阻抗的弛豫时间分布函数包括如下两种方案中的任意一种：

计算交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)；

计算交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F′(τ)；

其中，τ为弛豫时间，ω为交流阻抗谱测试施加的交流激励的角频率，τω＝1。

2.根据权利要求1所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，步骤S1在不同老化阶段在不同SOC和不同温度T下分别进行多次交流阻抗谱和容量值测试，进而在不同的老化阶段，得到在设定SOC和设定温度下的交流阻抗谱。

3.根据权利要求1所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)获取方式为：

首先，根据步骤S1中交流激励和响应数据计算交流阻抗值：

Z(ω)＝X(ω)/J(ω)

Z(ω)＝Z′(ω)+jZ″(ω)

其中，J(ω)为交流激励，X(ω)为交流响应，ω为角频率，Z(ω)为电池交流阻抗，Z′(ω)为电池交流阻抗的实部值，Z″(ω)为电池交流阻抗的虚部值，j为虚部单位；

然后，利用德拜弛豫时间公式计算电池交流阻抗Z(ω)的弛豫时间分布函数F(τ)：

Z′(∞)为Z′(ω)在角频率ω趋于无限大时的极值，τω＝1。

4.根据权利要求3所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F′(τ)的获取方式为：

在获取F(τ)的基础上，对F(τ)进行变换得到：

进而：

其中，R₀为常数，F″(τ)为交流阻抗虚部的弛豫时间分布函数。

5.根据权利要求3所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，当步骤S2获取的为交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数F(τ)，则步骤S3具体为：

获取在设定SOC和设定温度下锂离子电池样本在不同老化阶段的弛豫时间分布函数；

计算不同老化阶段的电池寿命Y：

其中，C为对应老化阶段的锂离子电池容量，C₀为锂离子电池初始容量；

选取特定弛豫时间τ_j，得到不同老化阶段的弛豫时间分布函数值F(τ_j)，将计算得到的电池寿命Y与F(τ_j)进行拟合得到弛豫时间分布函数与寿命的拟合函数：

Y＝f(F(τ_j))

其中，f表示以F(τ_j)为自变量、Y为因变量拟合得到的关系函数。

6.根据权利要求4所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，当步骤S2获取的为交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F′(τ)，则步骤S3具体为：

获取在设定SOC和设定温度下锂离子电池样本在不同老化阶段的弛豫时间分布函数；

计算不同老化阶段的电池寿命Y：

其中，C为对应老化阶段的锂离子电池容量，C₀为锂离子电池初始容量；

选取特定弛豫时间τ_j，得到不同老化阶段的弛豫时间分布函数值F′(τ_j)，将计算得到的电池寿命Y与F′(τ_j)进行拟合得到弛豫时间分布函数与寿命的拟合函数：

Y＝f′(F′(τ_j))

其中，f′表示以F′(τ_j)为自变量、Y为因变量拟合得到的关系函数。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于弛豫时间分布的锂离子电池寿命估计方法，其特征在于，步骤S4具体为：

选取相同型号寿命未知的锂离子电池，选取频率为f_j的交流激励对该锂离子电池进激励，计算该锂离子电池的弛豫时间分布值，将弛豫时间分布值带入拟合得到的拟合函数得到该锂离子电池的寿命Y_c，其中：

弛豫时间分布值具体为：

当步骤S3建立的是交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布函数与寿命的拟合函数，则进行寿命估计时，计算该锂离子电池交流阻抗总阻抗的弛豫时间分布值F_c(τ_j)；

当步骤S3建立的是交流阻抗实部的弛豫时间分布函数与寿命的拟合函数，则进行寿命估计时，计算该锂离子电池交流阻抗实部的弛豫时间分布函数F_c′(τ_j)。