基于中低频阻抗谱的锂离子电池容量快速估计方法

作     者：孙丙香 庞俊峰 苏晓佳 付大伟 付智城 SUN Bing-xiang;PANG Jun-feng;SU Xiao-jia;FU Da-wei;FU Zhi-cheng

作者机构：北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 北京空间飞行器总体设计部北京100094 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第2期

页      面：293-303页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52177206) 装备预研教育部联合基金项目(8091B022130) 

主　　题：汽车工程 容量快速估计 中低频电化学阻抗谱 锂离子电池 高斯过程回归 弛豫时间分布 

摘      要：针对批量电动汽车退役电池的梯次利用,电池评估专用设备的技术研发面临迫切需求,但评估软件的算法策略开发难度大。兼顾快速性与准确性的阻抗谱方法在专用设备实现中具有良好的可行性。因此选择测试时间短且对采样频率要求低的中低频阻抗谱,在硬件实现中既节约了高频采样成本,又避免了低频正弦难以精准实现的难题。通过拟合电荷转移阻抗特征圆,提取顶点虚部、拐点虚部、圆心横坐标、圆与实轴的交点及其模态分解残值5个健康特征,运用皮尔逊相关系数验证健康特征与容量的相关性,利用高斯过程回归指数模型进行模型训练并验证,实现了锂离子电池容量的快速估计。首先应用实验室测试数据进行方法验证,试验值均在估计值的95%置信区间内;然后应用公开数据集进一步验证,该方法建立估计模型决定系数R2为0.92,估计结果的均方根误差为0.490 8,平均绝对百分比误差为1.343 1%。此外,分别选取减少阻抗谱拟合圆数据点、选取中低频阻抗谱顶点和拐点阻抗、提取实轴以上全频段固定频率点阻抗3种方法,对比验证了所提方法的精度优势和有效性。结果表明:通过拟合特征圆提取关键参数,融合拐点和顶点特征,在保证较高精度的条件下,能够实现电池容量的快速估计。