Pulse method for determining the current state of health of an electrochemical energy storage device

Сергій Плаксін; Микола Житнік; Руслана Левченко; Світлана Остаповська; Ірина Тимченко

doi:10.15222/TKEA2026.1.62

Сергій Плаксін Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України, Дніпро, Україна https://orcid.org/0000-0001-8302-0186
Микола Житнік Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України, Дніпро, Україна https://orcid.org/0000-0002-1761-678X
Руслана Левченко Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України, Дніпро, Україна https://orcid.org/0000-0003-2327-009X
Світлана Остаповська Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України, Дніпро, Україна https://orcid.org/0009-0005-6044-9082
Ірина Тимченко Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України, Дніпро, Україна https://orcid.org/0009-0008-8144-221X

DOI: https://doi.org/10.15222/TKEA2026.1.62

Ключові слова: електрохімічний накопичувач енергії, рівень працездатності, імпульсний гальваностатичний метод, сигнал відгуку, кінетичні параметри, вейвлет-перетворення Хаара

Анотація

Розроблено та експериментально обґрунтовано доцільність практичного використання одноімпульсного гальваностатичного методу визначення поточного рівня працездатності електрохімічного накопичувача енергії за кінетичними параметрами електрохімічного процесу. Метод базується на застосуванні вейвлет-перетворення Хаара для аналізу кривої напруги деполяризації у сигналі відгуку.

Посилання

J. Tian, R. Xiong, W. Shen, and J. Lu, “Data-driven battery degradation prediction: Forecasting voltage-capacity curves using one-cycle data,” EcoMat, vol. 4, no. 5, art. e12213, 2022. https://doi.org/10.1002/eom2.12213.

N. Noura, L. Boulon, and S. Jemeї, “A review of battery state of health estimation methods: Hybrid electric vehicle challenges,” World Electr. Veh. J., vol. 11, no. 4, art. 66, 2020. https://doi.org/10.3390/wevj11040066.

L. Yao, S. Xu, A. Tang, F. Zhou, and Y. Kou, “A review of lithium-ion battery state of health estimation and prediction methods,” World Electr. Veh. J., vol. 12, no. 3, art. 113, 2021. https://doi.org/10.3390/wevj12030113.

M. Elmahallawy, T. Elfouly, A. Alouani, and A. M. Massoud, “A comprehensive review of lithium-ion batteries modeling, and state of health and remaining useful lifetime prediction,” IEEE Access, vol. 10, pp. 119040–119070, 2022. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3221137.

Z. Wang, G. Feng, D. Zhen, F. Gu, and A. Ball, “A review on online state of charge and state of health estimation for lithium-ion batteries in electric vehicles,” Energy Rep., vol. 7, pp. 5141–5161, 2021. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.08.113.

E. Meissner and G. Richter, “Battery monitoring and electrical energy management: Precondition for future vehicle electric power systems,” J. Power Sources, vol. 116, no. 1–2, pp. 79–98, 2003. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(02)00713-9.

M. Ye, M. Wei, Q. Wang, G. Ye, and J. Wu, “State of health estimation for lithium-ion batteries based on incremental capacity analysis under slight overcharge voltage,” Front. Energy Res., vol. 10, art. 1001505, 2022. https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.1001505.

Z. Wang et al., “A review on rapid state of health estimation of lithium-ion batteries in electric vehicles,” Sustain. Energy Technol. Assess., vol. 60, art. 103457, 2023. https://doi.org/10.1016/j.seta.2023.103457.

A. Nickol et al., “GITT analysis of lithium insertion cathodes for determining the lithium diffusion coefficient at low temperature: Challenges and pitfalls,” J. Electrochem. Soc., vol. 167, no. 9, art. 090546, 2020. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab9404.

Y.-C. Chien, H. Liu, A. S. Menon, and M. A. Lacey, “A fast alternative to the galvanostatic intermittent titration technique,” Nat. Commun., vol. 14, no. 1, art. 7300, 2023. https://doi.org/10.1038/s41467-023-43110-6.

F. von Bülow, F. Heinrich, and W. A. Paxton, “The future of battery data and the state of health of lithium-ion batteries in automotive applications,” Commun. Eng., vol. 3, no. 1, art. 173, 2024. https://doi.org/10.1038/s44172-024-00299-w.

S. Plaksin, M. Zhitnik, R. Levchenko, and S. Ostapovska, “Pulse technique of in-operation control and management of energy storage charging process (in Ukrainian),” Technol. Des. Electron. Equip., no. 1–3, pp. 22–30, 2022. https://doi.org/10.15222/TKEA2022.1-3.22.

Yu. Yamnenko, V. Tielieha, and K. Niemchinova, “The use of Haar and OB wavelets in the signals analysis (in Ukrainian),” Electron. Commun., vol. 22, no. 4, pp. 51–58, 2017. https://doi.org/10.20535/2312-1807.2017.22.4.105272.

S. Plaksin, M. Zhitnik, R. Levchenko et al., “Method of processing the electrochemical energy storage response signal for operational control of its energy state (in Ukrainian),” in Proc. 24th Int. Sci.-Pract. Conf. "Modern Information and Electronic Technologies", Odesa, Ukraine, 2023, pp. 41–42. [Online]. Available: https://old.tkea.com.ua/siet/archive/2023/41.pdf

S. V. Plaksin, N. Ye. Zhitnik, and O. I. Shyrman, “Experimental stand for automated monitoring of chemical power sources status by pulse method (in Russian),” Min. Electromech. Autom., no. 89, pp. 48–64, 2012. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/338494362_Research_the_advantages_and_disadvantages_of_monorail_transport/fulltext/696b5e0ac454e61a7f5a39da/Research-the-advantages-and-disadvantages-of-monorail-transport.pdf

Імпульсний метод визначення поточного рівня працездатності електрохімічного накопичувача енергії

Анотація

Посилання