申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-06-05

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN116840685B

主分类号：G01R31/367

分类号：G01R31/367;G01R31/392

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2023.10.24#实质审查的生效;2023.10.03#公开

摘要：本发明提出一种基于等效电路模型和伪二维电化学模型联合预测SOP的方法，本发明首先建立储能电池的功率状态预测数学模型，该模型结合了等效电路模型和伪二维电化学模型。其次，考虑到电池运行安全约束边界条件直接影响功率预测的准确度，本发明基于P2D电化学模型建立以固相浓度和液相浓度为主的内部微观约束条件；建立基于等效电路模型建立以电压、电流为主的电池运行电信号安全约束条件。最后，将所构建的约束条件与电池功率预测模型相结合，实现储能电池功率的高精度预测。

主权项：1.一种基于等效电路模型和伪二维电化学模型联合预测SOP的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：构建储能电池的功率状态预测数学模型，该模型包括等效电路模型和伪二维P2D电化学模型；P2D电化学模型描述了锂离子在电极活性粒子内部的固相扩散过程、在电解液中的液相扩散过程，以及在活性粒子与电解液接触的固液界面处的电化学反应过程；所述固相扩散过程具体为：在P2D电化学模型中，锂离子的固相扩散过程遵循菲克扩散第二定律，通过考虑锂离子在固相中扩散过程的边界条件，可以得到活性粒子表面锂离子浓度与负载电流的表达式为： 式中，Csurf,k为活性粒子表面锂离子浓度；IL为负载电流；Rs,k为电极材料活性粒子半径长度；A为电极极板面积；εs为电极材料体积分数；Lk为正负极材料厚度；Ds,k为锂离子固相扩散系数；F为法拉第常数；k为正极或负极；利用帕德近似对其进行降阶简化，结果如式2所示： 以充电过程为例，其中正号代表正极活性材料粒子表面浓度近似传递函数表达式，负号代表负极活性材料粒子表面浓度近似传递函数表达式；所述液相扩散过程具体为：在P2D模型中，锂离子从正负极经过电解液到达负正极的过程由液相扩散过程数学模型描述，其综合考虑了锂离子在电解液中遵循Fick扩散第二定律的扩散过程和在孔壁流量作用下的锂离子在电解液中的电迁移过程；通过将其液相扩散过程与正极隔膜与负极隔膜处边界条件相结合，得到正负集流体处的液相浓度表达式如下： 式中，Ce,k为液相锂离子浓度，k＝p为正极，k＝n为负极；为锂离子在电解液中的传递荷数；De为液相扩散系数；εe为液相体积分数；Ln为负极材料厚度；Lp为正极材料厚度；Ls为电池厚度；利用帕德近似对液相扩散过程进行降阶简化，简化后的结果如下： 步骤二：建立以固相浓度、液相浓度为主的电池内部微观约束条件；建立以电压、电流为主的宏观电信号约束条件；步骤三：与步骤一的功率预测数学模型相结合，计算电池在宏观约束条件和微观约束条件的作用下所能提供的最大工作电流，进而计算电池的功率状态。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 一种基于等效电路模型和伪二维电化学模型联合预测SOP的方法

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