锂离子电池阻抗在线测量装置设计

来源：电工电能新技术杂志2024年第1期北京时间：

作者：杨浩， 张闯， 刘素贞， 徐志成， 陈占群

单位：1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学， 天津 300130；
2. 保定市尤耐特电气有限公司， 河北 保定 071051

摘要：锂离子电池的交流阻抗能够反映电池内部信息，是电池状态在线监测的有力工具。阻抗在线测量装置的设计是实现基于阻抗的电池状态在线估计及故障预警技术的关键。本文基于嵌入式微控制器设计了锂离子电池交流阻抗在线测量装置，采用全相位快速傅里叶变换算法将时域数据转换到频域，并对转换结果进行插值运算，实现了0.01 Hz~10 kHz频率范围内交流阻抗的在线测量，有效解决了当前阻抗在线测量装置基于传统快速傅里叶变换算法所产生的频谱泄露、栅栏效应以及相位计算不准确的问题。通过对不同容量、不同正极材料的电池进行静态和动态阻抗测量，验证了装置的可靠性与快速性，并且放电末期动态阻抗急剧变化特征对电池的状态具有一定的指示能力。本文设计可方便集成于电池管理系统中，在锂离子电池状态在线估计及故障预警等方面具有一定的应用价值。

关键词：阻抗在线测量； 故障预警； 全相位快速傅里叶变换； 频谱泄露； 栅栏效应

基金资助：国家自然科学基金项目（51977058）、 河北省中央引导地方科技发展专项（216Z4406G）