研究人员开发动态阻抗频谱技术可实时测量电池老化状态-电子工程世界

据外媒报道，弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所（Fraunhofer IFAM）利用动态阻抗频谱技术，确定电池内的交流电阻。通过深入开发的方法，可以更准确地展示电池电芯的状况。

研究人员开发动态阻抗频谱技术可实时测量电池老化状态

（图片来源：Fraunhofer IFAM）

据Fraunhofer IFAM介绍，这项技术使在运行过程中进行测量成为可能，可以实时反映性能。

在实际条件下，确定电池电芯的老化情况并不容易。然而，准确地描述运行中电芯的老化状态，是更好地了解电池的老化机制和延长其使用寿命的基础。这正是新测量方法所要实现的目标。

目前为止，精准测量电芯或电池包的工作，主要在实验室中进行。然而，实验室中的测量条件，通常与车辆本身不同。导致电池电芯老化的因素很多，包括储存温度、长期停放状态下的充电状态，最重要的是，充放电过程的历史纪录。

Fraunhofer IFAM表示：“在较长的时间范围内，存在很多不同的影响因素。因此，精准确定老化状态比较复杂，需要付出大量努力。现有方法要么基于仿真，简单地描述电池系统和衰退过程，要么基于对电池电芯循环寿命的实验推断。”

仿真建模的问题在于，需要详细了解每种电芯类型的所有必要过程，即使是未知或不明了的过程。此外，整个描述过程必须重复进行，以便将其转移到新的电芯化学中，这需要进行大量的工作。进行测量推断也是如此，必须对所描述的每种电芯类型和所有现有环境条件（温度、负载分布等）进行完整的测量工作。即使这样，电池内的温度分布等因素也没有考虑在内。

因此，弗劳恩霍夫的研究人员希望在“电芯化学知识有限”的情况下使用其模型。使用具有“记忆”效应的非线性行为数学模型（所谓的Volterra系列）描述电芯特性。这种方法的优点是，系统输出始终依赖于系统的输入，可以获得以前所有过程的记忆。对于描述老化过程来说，这是必不可少的。

关键的一步是测量电池电芯在使用过程中的动态阻抗，包括电芯的充放电过程。可以直接测量描述电芯行为的数学参数。Fraunhofer IFAM表示：“借助这种数学表示法，还可以将尚未测量的状态考虑在内，以便转移到其他环境条件和电池化学，例如评估全新的电池类型。”

通过这种方式，将来应该也可以记录固态电池。此外，可以直接在电池管理系统中实现这些功能，随时获得预测使用寿命的所有必要数据，而不需要额外的实验室工作。

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