基于时域阻抗测量的锂电池SOC估计方法研究

摘要

针对传统电化学阻抗谱（Electrochemical impedance spectroscopy, EIS）依赖昂贵设备且测试耗时较长的局限性，提出了一种基于时域测量与小波重构的快速EIS获取方法，并将其应用于锂离子电池荷电状态（State of charge, SOC）的高效估计。该方法通过对电池施加阶跃电流激励，采集其电流与电压响应信号，再结合Morlet小波变换提取电压与电流的小波系数比值，从而实现阻抗谱的快速重构，有效降低了测试成本并显著缩短了测试时间。在此基础上，进一步提出结合等效电路建模的参数辨识方法，重点提取对SOC高度敏感的电荷转移电阻，并据此构建分段非线性SOC估计模型。以两块商用锂离子电池为研究对象，实验结果表明该方法能够实现平均决定系数达到0.981 4、均方根误差低于0.020的高精度估计。所提方法不仅兼具快速性与高精度，还拓展了EIS在SOC估计中的应用途径，为电池管理系统提供了一种具有实际应用价值的技术方案。

关键词

电化学阻抗谱 / 快速阻抗测试 / 等效电路模型 / 荷电状态估计 / 参数辨识