本發明涉及電池管理的，特別涉及一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法。

背景技術：

1、電池容量是電池回收階段殘值評估環節中的關鍵指標。目前，精確的電池容量標定依賴于完整的充放電測試，需要根據產品規格書，在預設的恒溫條件下，以預設的電流大小將電池充電至最高截止電壓，并保持恒壓充電至充電電流小于預設的截止電流，隨后以預設的電流大小將電池放電至最低截止電壓，最后以放電容量作為被測電池的容量標定值。上述過程測量時間長、電量消耗高，增大了電池回收的成本。因此，提高獲取電池容量的速度對于電池回收的降本增效具有重要意義。

2、發明專利cn118671598a公開了一種電池容量快速估計方法，提出通過電池恒壓充電階段和恒壓充電后靜置階段的電流-時間數據作為特征，輸入預訓練的電池容量估計模型后得到電池容量估計值。但該技術要求被測電池在恒壓充電階段的電池端電壓與訓練數據一致，在電池端電壓不確定的情況下，仍需耗費較長時間進行電池端電壓調整，獲取電池容量的速度提升有限。

3、發明專利cn110927591b公開了一種電池容量快速估計方法，通過測量電池充電容量和電壓，計算得到增量容量(incremental?capacity,?ic)曲線，以ic曲線峰值點對應電壓至預設電壓增量區間內的ic曲線面積作為健康因子，并基于溫度和充電倍率進行健康因子修正，輸入預訓練的電池容量估計模型后得到電池容量估計值。但該技術中的ic曲線峰值點出現在電池的特殊端電壓區間，需要先對電池端電壓進行調整，獲取電池容量的速度提升同樣有限。

4、發明專利cn115097317b公開了一種電池容量快速估計方法，可以從任意電池端電壓開始，將電池充/放電至各個相鄰的等電壓間隔子區間并提取老化特征，輸入預訓練的電池容量估計模型后得到電池容量估計值。該技術可以在較短時間內獲取電池容量，并不受電池端電壓初始條件的約束，但要求電池在預設溫度條件下進行測量，不適用于溫度控制條件有限的應用場景。

5、發明專利cn111337843b公開了一種基于電化學阻抗譜的電池差分電容計算方法，隨后以電池差分電容為特征，輸入預訓練的電池容量估計模型后得到電池容量估計值。但當被測電池的電化學阻抗譜測量條件（包括環境溫度和電池端電壓等條件在內）與用于訓練模型的電化學阻抗譜測量條件不一致時，該方法將失效。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的不足之處，本發明的目的是提供一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，具有測量耗時極短、能夠實現任意環境溫度和電池端電壓條件下的容量估計等優點，對于提高電池回收階段殘值評估環節的容量估計速度具有重要意義。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，包括：

2、s1、獲取待估計容量的電池的電化學阻抗譜及測量時的環境溫度和電池端電壓，作為特征數據；

3、s2、判斷測量時的環境溫度和電池端電壓組合是否為非標準測量條件；當判斷測量時的環境溫度和電池端電壓組合為非標準測量條件，則進行下一步；當判斷測量時的環境溫度和電池端電壓組合不是為非標準測量條件，則進行步驟s4；

4、s3、將電化學阻抗譜輸入預先訓練的特征匹配模型，得到匹配至標準測量條件的電化學阻抗譜數據；

5、s4、將標準測量條件下的電化學阻抗譜輸入預先訓練的電池容量估計模型，得到電池容量的估計值。

6、優選的，所述步驟s3中預先訓練的特征匹配模型的數據集獲取以及訓練方法包括以下步驟：

7、s31、取若干型號相同的待回收電池，在不同環境溫度和電池端電壓條件下，測量電池在頻率集f下的電化學阻抗譜；

8、s32、以非標準測量條件下的電化學阻抗譜、環境溫度以及電池端電壓數據為輸入，以標準測量條件下的電化學阻抗譜為輸出，訓練基于transformer?encoder的電化學阻抗譜特征匹配模型。

9、優選的，所述步驟s1中預先訓練的電池容量估計模型包括但不限于xgboost、lightgbm及高斯過程回歸模型。

10、優選的，所述預先訓練的電池容量估計模型的數據集獲取以及訓練方法包括以下步驟：

11、s11、取若干型號相同的待回收電池，在標準測量條件下測量電池在頻率集f下的電化學阻抗譜，并在產品規格書指定的測量條件下，獲取電池容量標定值；

12、s12、以標準測量條件下的電池電化學阻抗譜為輸入，以電池容量標定值為輸出，訓練電池容量估計模型

13、本發明與現有技術相比，其有益效果是：本發明提出的基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法以電池寬頻阻抗作為估計電池容量的特征，視電化學阻抗譜測量方法的不同，容量估計耗時最短可以控制到1分鐘以內，具有耗時極短的優點。

14、本發明提出的基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法通過特征匹配模型將非標準測量條件下的電化學阻抗譜匹配至標準測量條件下，再進行電池容量估計，能夠實現任意環境溫度和電池端電壓條件下的電池容量估計。

技術特征：

1.一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，所述步驟s1中待估計容量的電池的電化學阻抗譜在頻率集f下獲取，且所述頻率集f為在0.1hz?–?10khz范圍內按對數比例平均分布的51個頻率點。

3.如權利要求2所述的一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，所述電化學阻抗譜的測量具體內容包括：

4.如權利要求1所述的一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，所述步驟s2中標準測量條件為環境溫度為25℃及電池端電壓對應于50%電池荷電狀態；

5.如權利要求1所述的一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，所述步驟s3中預先訓練的特征匹配模型的數據集獲取以及訓練方法包括以下步驟：

6.如權利要求1所述的一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，所述步驟s1中預先訓練的電池容量估計模型包括但不限于xgboost、lightgbm及高斯過程回歸模型。

7.如權利要求6所述的一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，其特征在于，所述預先訓練的電池容量估計模型的數據集獲取以及訓練方法包括以下步驟：

技術總結
本發明公開了一種基于電化學阻抗譜的電池容量快速估計方法，包括：S1、獲取待估計容量的電池的電化學阻抗譜及測量時的環境溫度和電池端電壓，作為特征數據；S2、判斷測量時的環境溫度和電池端電壓組合是否為非標準測量條件；當判斷測量時的環境溫度和電池端電壓組合為非標準測量條件，則進行下一步；S3、將電化學阻抗譜輸入預先訓練的特征匹配模型，得到匹配至標準測量條件的電化學阻抗譜數據；S4、將標準測量條件下的電化學阻抗譜輸入預先訓練的電池容量估計模型，得到電池容量的估計值。根據本發明，具有測量耗時極短、能夠實現任意環境溫度和電池端電壓條件下的容量估計等優點，對于提高電池回收階段殘值評估環節的容量估計速度具有重要意義。

技術研發人員：王學遠,戴海峰,袁永軍,周曉,姜波,魏學哲
受保護的技術使用者：同濟大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28