申请/专利权人：艾博特瑞能源科技(苏州)有限公司

申请日：2024-04-19

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN118070714B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.06.11#实质审查的生效;2024.05.24#公开

摘要：本发明提供一种可基于不同充放电策略的全钒液流电池的仿真方法，包括基于质量守恒方程，分别构建储液罐、电堆中的钒离子浓度的动态模型；分析导致全钒液流电池电压变化的因素，构建电堆电压的动态模型；构建全钒液流电池与外界环境的热交换模型；构建电解液流动阻力方程模型；构建上述模型计算所需初始条件和边界条件，给定电堆的输入电流，迭代求解充放电过程中电池状态变化。本发明考虑到实际充放电过程中，电堆的电化学极化、浓差极化和欧姆极化是不断变化的，针对不同的极化现象建立动态模型，提升了仿真精度；本发明的仿真方法能够针对不同充放电工况进行电池性能预测，为实际电池的充放电策略制定提供基础，可以提高电解液的利用率。

主权项：1.一种可基于不同充放电策略的全钒液流电池的仿真方法，所述全钒液流电池包括正极储液罐、负极储液罐，具有正极室和负极室的电堆，连接在所述正极储液罐与所述正极室之间的正极进液管道和正极出液管道，安装在正极进液管道上的正极泵，连接在所述负极储液罐与所述负极室之间的负极进液管道和负极出液管道以及安装在所述负极进液管道上的负极泵，其特征在于，所述全钒液流电池的仿真方法包括如下步骤：步骤1、基于质量守恒方程，分别构建储液罐、电堆中的钒离子浓度的动态模型；步骤2、分析导致全钒液流电池电压变化的因素，构建电堆电压的动态模型，所述导致全钒液流电池电压变化的因素包括：（i）钒离子浓度变化导致的电压变化，（ii）充放电时欧姆极化现象导致的分压，（iii）电堆两侧与铜板接触部分导致的接触电阻分压，（iv）浓差极化导致的电压变化，所述电堆电压的动态模型为：US=Eeq+E2+E3+E4，式中，US为电堆电压，Eeq为钒离子浓度变化导致的电压变化，E2为充放电时欧姆极化现象导致的分压，E3为电堆两侧与铜板接触部分导致的接触电阻分压，E4为浓差极化导致的电压变化；步骤3、构建全钒液流电池与外界环境的热交换模型，包括分别针对电堆、储液罐和管道构建各自的热交换模型步骤3.1、分析导致电堆温度变化的因素，基于能量守恒方程，构建电堆温度变化的动态模型，所述导致电堆温度变化的因素包括：（i）电解液流入流出的热量，（ii）电堆与外界环境产生的热交换，（iii）充放电过程中产生的欧姆热，（iv）交叉反应产生的热量，步骤3.2、分析导致储液罐温度变化的因素，基于能量守恒方程，构建储液罐温度变化的动态模型，所述导致储液罐温度变化的因素包括：（i）电解液流入流出的热量，（ii）储液罐与外界环境产生的热交换，步骤3.3、分析导致管道温度变化的因素，基于能量守恒方程，构建管道温度变化的动态模型，所述导致管道温度变化的因素包括：（i）电解液流入流出的热量，（ii）管道与外界环境产生的热交换，（iii）泵工作时的发热量；步骤4、构建电解液流动阻力方程模型；步骤5、构建上述模型计算所需初始条件和边界条件，给定电堆的输入电流，迭代求解充放电过程中电池状态变化，当电堆采用恒定电流进行充放电时，所述边界条件为： Ic=C充电 Id=-C放电，充放电截至条件为： ；当电堆采用恒功率进行充放电时，所述边界条件为： ；当电堆采用恒功率转恒压进行充电和或放电时，在恒功率充电或放电达到设定电压转为恒压充电或放电，在恒压充电或放电达到设定的电流或设定的开路电压停止，所述恒功率阶段的边界条件为： ，所述恒压阶段的边界条件为： ，式中，Ic为电堆充电电流，Id为电堆放电电流，C为充放电电流，Ps为电堆功率，Us为电堆电压，n为电堆的单电池片数，Uocv为单电池的开路电压，Uc为设定的充电过程的恒定电压，Ud为设定的放电过程的恒定电压。

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