一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法，包括：初始化参数；根据二进制序列的长度、周期、谐波幅值和谐波相角，计算离散化序列：根据离散化序列计算二进制序列；通过傅里叶变换计算二进制序列的复频域系数，包括复频域幅值和复频域相角；将复频域相角替换为谐波相角后，判断复频域幅值是否满足精度要求，若满足，则将相应的二进制序列指定为优化序列并以电流信号的形式向电池注入优化二进制序列，采集优化二进制序列注入过程中的电池端电压和电流，并且计算电池在不同频率下的阻抗，否则重新计算离散化序列。本发明专利技术不需要复杂的硬件设计，能够快速准确地测量电池阻抗，测试结果不容易发生偏差，适用于各种应用场景。各种应用场景。各种应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法


[0001]本专利技术属于动力锂电池状态监测
，具体涉及一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有功率能量密度高、循环寿命场和无记忆效应等优点，在储能电站、电动汽车以及电子器件中受到了广泛的关注与研究。为了确保电池的安全稳定运行，需要电池管理系统对状态进行监测。其中，电池阻抗与电池的荷电状态、健康状态以及故障等密切相关。电化学阻抗谱涵盖丰富的信息，能够实时对电池的状态进行估计以及故障诊断，前提是需要适当测量手段实时获取电池阻抗。
[0003]传统测试方法通过正弦扫频信号获取锂电池宽频阻抗，能够较为准确地获取阻抗测量结果，但是需要较长的阻抗测量时间。通过正弦叠加信号，能够同时测量不同频率的阻抗，可大幅度缩短阻抗谱测试时间，但是该信号的发波需要复杂的硬件设计，信号幅度较多。阶跃信号测量阻抗谱易于实施，但是信号功率谱不均匀，不适用于获取完整的阻抗谱信息。因而，目前仍然缺乏有效、可靠的手段针对电池宽频阻抗的在线测量，激励信号的设计有待进一步改进，电池阻抗获取的精准度及测量的稳定性仍有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法，包括：
[0007]步骤1、初始化二进制序列的长度、周期、谐波幅值和谐波相角；
[0008]步骤2、根据二进制序列的长度、周期、谐波幅值和谐波相角，计算离散化序列：
[0009]步骤3、根据步骤2计算得到的离散化序列计算二进制序列；
[0010]步骤4、通过傅里叶变换计算二进制序列的复频域系数，包括复频域幅值和复频域相角；
[0011]步骤5、将复频域相角替换为谐波相角后，判断复频域幅值是否满足精度要求，若满足，则将相应的二进制序列指定为优化序列并执行步骤6，否则返回步骤2；
[0012]步骤6、以电流信号的形式向电池注入优化二进制序列；
[0013]步骤7、采集优化二进制序列注入过程中的电池端电压和电流，并且计算电池在不同频率下的阻抗。
[0014]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0015]上述的步骤2通过逆傅里叶变换计算离散化序列d
n
，如下所示：
[0016][0017]其中，j表示虚数单位，k表示谐波的序号，n表示离散化序列d
n
的序号；
[0018]N为二进制序列的长度，C
d
(k)为谐波幅值。
[0019]上述的步骤3采用如下公式计算二进制序列
[0020][0021]其中，d
n
为离散化序列序号，N为二进制序列的长度。
[0022]上述的步骤4通过傅里叶变换计算二进制序列的复频域系数，如下所示，
[0023][0024]其中，为的复频域幅值，为的复频域相角，N为二进制序列的长度。
[0025]上述的步骤6通过电池管理系统以电流信号的形式向电池注入优化二进制序列。
[0026]上述的步骤7通过电池管理系统采集优化二进制序列注入过程中的电池端电压和电流。
[0027]上述的步骤7所述电池在不同频率下的阻抗，计算公式如下：
[0028][0029]其中，f表示阻抗频率，V(f)和I(f)分别表示在频率f下所对应的电池阻抗、电压谐波、电流谐波。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术的基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试，涉及优化二进制序列生成以及阻抗测量，通过迭代算法能够优化出具有最佳功率谱的二进制序列，相比传统的阻抗测量方案，本专利技术不需要复杂的硬件设计，具有低成本的优点，能够快速准确地测量电池阻抗，测试结果不容易发生偏差。此外，本专利技术所提出的优化二进制序列具有较高的信噪比以及足够的稳定性，能够适用于各种应用场景。
附图说明
[0032]图1为基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法流程图；
[0033]图2为环境温度为25℃，荷电状态为20％的宽频阻抗量测结果图；
[0034]图3为环境温度为25℃，荷电状态为50％的宽频阻抗量测结果图；
[0035]图4为环境温度为25℃，荷电状态为80％的宽频阻抗量测结果图；
[0036]图5为环境温度为15℃，荷电状态为50％的宽频阻抗量测结果图。
[0037]图6为环境温度为35℃，荷电状态为50％的宽频阻抗量测结果图。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不
用于限定本专利技术。
[0039]本专利技术中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。
[0040]如图1所示，本专利技术提供一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法，涉及优化二进制序列生成以及阻抗测量，包括如下步骤：
[0041]步骤1、初始化二进制序列的长度、周期、谐波幅值和谐波相角；
[0042]初始化二进制序列的长度N，周期T，谐波幅值C
d
(k)，谐波相角φ
d
(k)。
[0043]步骤2、根据二进制序列的长度、谐波幅值和谐波相角，通过逆傅里叶变换计算离散化序列：
[0044]通过逆傅里叶变换计算离散化序列d
n
，如下所示
[0045][0046]其中，j表示虚数单位，k表示谐波的序号，n表示离散化序列d
n
的序号；
[0047]N为二进制序列的长度，C
d
(k)为谐波幅值；
[0048]步骤3、根据离散化序列计算二进制序列；
[0049]计算二进制序列如下所示，
[0050][0051]步骤4、通过傅里叶变换计算二进制序列的复频域系数，包括复频域幅值和复频域相角；
[0052]通过傅里叶变换计算二进制序列的复频域系数，如下所示，
[0053][0054]其中，为的复频域幅值，为的复频域相角。
[0055]步骤5、将复频域相角替换为谐波相角后，判断复频域幅值是否满足精度要求，若满足，则将相应的二进制序列指定为优化序列并执行步骤6，否则返回步骤2；
[0056]即，将复频域相角替换为谐波相角φ
d
(k)。
[0057]如果复频域幅值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法，其特征在于，包括：步骤1、初始化二进制序列的长度、周期、谐波幅值和谐波相角；步骤2、根据二进制序列的长度、周期、谐波幅值和谐波相角，计算离散化序列：步骤3、根据步骤2计算得到的离散化序列计算二进制序列；步骤4、通过傅里叶变换计算二进制序列的复频域系数，包括复频域幅值和复频域相角；步骤5、将复频域相角替换为谐波相角后，判断复频域幅值是否满足预设的精度要求，若满足，则将相应的二进制序列指定为优化序列并执行步骤6，否则返回步骤2；步骤6、以电流信号的形式向电池注入优化二进制序列；步骤7、采集优化二进制序列注入过程中的电池端电压和电流，并且计算电池在不同频率下的阻抗。2.根据权利要求1所述的一种基于优化二进制序列的锂电池阻抗谱快速测试方法，其特征在于，所述步骤2通过逆傅里叶变换计算离散化序列d
n
，如下所示：其中，j表示虚数单位，k表示谐波的序号，n表示离散化序列d
n
的序号；N为二进制序列的长度，|C
d
(k)|为谐波幅值。3.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鼎，彭纪昌，孟锦豪，杜星皓，刘海涛，郝思鹏，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：