鋰離子電池電化學(xué)阻抗譜測量方法的研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品向著大規(guī)模集成的方向發(fā)展，電池作為能源核心部件，其健康狀態(tài)成為系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。電池的健康狀態(tài)反應(yīng)在它的電化學(xué)阻抗譜上?？焖?、準(zhǔn)確測量電池的電化學(xué)阻抗譜對(duì)電池的壽命預(yù)測和健康管理具有重要意義。
　　本文分別從頻率域和時(shí)間域測量的兩個(gè)不同角度，對(duì)電化學(xué)阻抗譜測量方法進(jìn)行了研究。
　　首先，從傳統(tǒng)的掃頻原理出發(fā)，本著集成的原則，在LabVIEW平臺(tái)上用虛擬的掃頻信號(hào)發(fā)生器代替了傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器，用模塊化的波形成分檢

2、測函數(shù)來獲取響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位，從而代替了傳統(tǒng)的相關(guān)器或乘法器。
　　其次，為了解決逐頻測量耗時(shí)長的問題，研究了基于全相位FFT的測量方法，該方法所用的激勵(lì)信號(hào)是由多個(gè)頻率的正弦信號(hào)疊加而成。數(shù)據(jù)處理的方法運(yùn)用全相位FFT，與傳統(tǒng)的FFT相比，全相位FFT具有較好的抑制譜泄漏的能力和相位不變性，結(jié)果更準(zhǔn)確。與掃頻方式相比，測量時(shí)間大大減少。
　　最后，研究了基于解析函數(shù) Laplace變換的測量方法。文中給定暫態(tài)電流階躍激

3、勵(lì)，測得系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)，用半對(duì)數(shù)法求得時(shí)域響應(yīng)的解析函數(shù)表達(dá)式形式。然后對(duì)求得的解析函數(shù)進(jìn)行 Laplace變換，得到頻率域的阻抗表達(dá)式。測量方法測量時(shí)間進(jìn)一步減少，準(zhǔn)確度較高。
　　為驗(yàn)證上述測量方法，本文針對(duì)兩種等效電路進(jìn)行了測試，并把實(shí)驗(yàn)測得的結(jié)果與理論值和CS阻抗譜測試儀的結(jié)果進(jìn)行了比較，證明了算法的有效性。最后將上述三種方法用于鋰離子電池電化學(xué)阻抗譜的測量。
　　對(duì)上述三種測量方法的比較分析結(jié)果表明，本文所述三種方

4、法都摒棄了傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器，乘法器以及相關(guān)器等，硬件結(jié)構(gòu)更簡單，易于向嵌入式集成方向發(fā)展；幾種測量方法的橫向比較結(jié)果表明，基于掃頻原理的頻率域測量方法，耗時(shí)很長，低頻時(shí)尤其明顯。時(shí)間域的測量方法可以大大縮短測量時(shí)間，其中基于解析函數(shù) Laplace變換的測量方法用時(shí)最短；除此之外，基于解析函數(shù) Laplace變換的測量方法，把采集的離散響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成了解析函數(shù)來進(jìn)行研究，所得的阻抗譜是連續(xù)均勻的，準(zhǔn)確度較高。因此，基于Laplace變換