一种锂离子电池内阻的快速估算方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池内阻的估算方法，包括：对锂电池进行充放电测试，采集记录电池端电压在断开放电回路时的电压U

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池内阻的快速估算方法


[0001]本专利技术涉及锂电池参数计算领域，特别涉及一种锂离子电池内阻的估算方法。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的快速发展，锂离子电池因具有循环寿命长和能量密度高的特点已经被广泛的应用到各个领域，但高能量密度载体电池的本质存在着一些不安全及不确定的因素，因此电池的安全问题也引起了广泛的关注。电池内阻是衡量电池功率性能的最重要指标，锂离子电池内阻会影响电池充放电截止电压，导致电池过早或过晚的结束充放电。同时，内阻指标可以对锂离子电池的健康状态进行表征，内阻增大会增加电池内部能量的消耗，从而加剧电池的产热量，影响电池安全使用状况。现有技术中电池极化内阻和极化电容的获取方法较为复杂，如要精确获取电池极化内阻，则需要通过电化学工作站，进行电化学阻抗谱(EIS)测试，因此，在实际工作中对设备的需求、EIS测试过程和原理的掌握等方面要求比较高，并且需要浪费大量时间，不符合实际需求。在实际的工程应用过程中，需要在满足一定精度要求的前提下，快速测量出锂电池的内组，如何实现在保证一定精度的前提下快速提高内组策略效率对锂电池的工程应用十分重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池内阻的快速估算方法，用于快速且可以保证一定精度的实现锂离子电池内阻参数的快速估算。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种锂离子电池内阻的快速估算方法，包括如下步骤：
[0005](1)对锂电池进行充放电测试，在放电结束后，断开放电回路，采集记录电池端电压在断开放电回路时的电压U
A
、断开放电回路后端电压稳定数值U
C
以及断开放电回路后电压随时间变压的t
‑
U数据表；
[0006](2)在U
A
变化至U
C
过程中电压随时间变化数据t
‑
U数据表中，U
A
至U
C
变化过程为锂电池欧姆电阻和极化电阻作用下电压的变化过程，在电压U
A
和U
C
之间设置电压U
B
，其中U
A
至U
B
变化过程为欧姆电阻影响下电压变化过程，U
B
至U
C
为极化内阻影响下电压变化过程；在t
‑
U数据表中分别求取后一时刻与前一时刻端电压值之间的差值，当差值小于参考阈值电压时，将差值对应的两个时刻中前一时刻作为对应的电压U
B
，欧姆电阻R0＝(U
B
‑
U
A
)/I；其中电流I为放电过程中的放电电流；极化内阻R1＝(U
C
‑
U
B
)/I；
[0007]步骤(2)中参考阈值电压预先通过实验标定。
[0008]所述参考阈值电压为0.01V。
[0009]所述步骤(2)中还包括极化电容C1的求解方法，所述极化电容的求解方法包括:
[0010]a、建立锂离子电池的一阶RC模型，用一阶阶跃响应曲线来模拟锂离子电池从U
B
到U
C
过程中瞬态响应的衰减过程；其中一阶阶跃响应的时间常数T＝R1C1，其中C1为极化电容，R1为极化内阻，T为一阶阶跃响应的时间常数；
[0011]当t＝T时，一阶阶跃响应系统的瞬态响应衰减了0.632，对应电压为U
M
；则U
M
＝(U
C
‑
U
B
)*0.632+U
B
；
[0012]根据求取的U
M
在t
‑
U数据表中查到电压UM对应的时刻tm以及电压U
B
对应的时刻tb，根据tm、tb求取时间常数T＝tm
‑
tb；
[0013]根据T＝R1C1求取极化电容C1＝T/R1。
[0014]本专利技术的优点在于：计算简单快速，且成本低，可以做到在精度满足工程要求的同时计算内阻的速度大大提升，方便工程应用中快速使用，且计算量较小，计算简单；通过实验验证误差也在允许范围内，精度满足要求。
附图说明
[0015]下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0016]图1为锂电池放电电压时间曲线图；
[0017]图2为锂电池一阶RC模型；
[0018]图3为本专利技术一阶系统的阶跃响应曲线图；
[0019]图4为本专利技术电压曲线及采用一阶拟合后的曲线对比图；
[0020]图5为在1C倍率下进行放电结束后的电压时间曲线数据表格t
‑
U；
[0021]图6为基于图5电压时间数据的时间电压曲线及一阶拟合曲线示意图。
[0022]图7为放电结束后电压数据与时间曲线及一阶、二阶拟合曲线示意图。
具体实施方式
[0023]下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0024]一种锂离子电池内阻的快速估算方法，包括如下步骤：
[0025](1)对锂电池进行充放电测试，在放电结束后，断开放电回路，采集记录电池端电压在断开放电回路时的电压U
A
、断开放电回路后端电压稳定数值U
C
以及断开放电回路后电压随时间变压的t
‑
U数据表；如图1所示为放电结束后的电压变化曲线示意图，在放电结束后电压由U
A
变化至U
C
,这个是由于锂电池内阻造成的。其中U
A
‑
U
B
段是由于欧姆内阻影响造成的变化，U
B
至Uc是由于极化内阻的影响，U
B
为分界点；如图5所示为统计的电压随时间变化的t
‑
U数据表，主要统计由放电结束U
A
至Uc的变化过程；
[0026](2)如图1所示，在U
A
变化至U
C
过程中电压随时间变化数据t
‑
U数据表中，U
A
至U
C
变化过程为锂电池欧姆电阻和极化电阻作用下电压的变化过程，在电压U
A
和U
C
之间设置电压U
B
，其中U
A
至U
B
变化过程为欧姆电阻影响下电压变化过程，U
B
至U
C
为极化内阻影响下电压变化过程；
[0027]在t
‑
U数据表中分别求取后一时刻与前一时刻端电压值之间的差值，当差值小于参考阈值电压时，将差值对应的两个时刻中前一时刻作为对应的电压U
B
，在确定U
B
后则欧姆电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池内阻的快速估算方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)对锂电池进行充放电测试，在放电结束后，断开放电回路，采集记录电池端电压在断开放电回路时的电压U
A
、断开放电回路后端电压稳定数值U
C
以及断开放电回路后电压随时间变压的t
‑
U数据表；(2)在U
A
变化至U
C
过程中电压随时间变化数据t
‑
U数据表中，U
A
至U
C
变化过程为锂电池欧姆电阻和极化电阻作用下电压的变化过程，在电压U
A
和U
C
之间设置电压U
B
，其中U
A
至U
B
变化过程为欧姆电阻影响下电压变化过程，U
B
至U
C
为极化内阻影响下电压变化过程；在t
‑
U数据表中分别求取后一时刻与前一时刻端电压值之间的差值，当差值小于参考阈值电压时，将差值对应的两个时刻中前一时刻作为对应的电压U
B
，然后根据电压U
B
按照公式求解欧姆电阻和极化内阻：欧姆电阻R0＝(U
B
‑
U
A
)/I；极化内阻R1＝(U

【专利技术属性】
技术研发人员：张持健，石倩，张太阳，黄先安，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：