本技術(shù)涉及電池，具體而言，涉及一種電池仿真方法、參數(shù)辨識(shí)方法、曲線生成方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、以鋰離子電池為代表的電池作為儲(chǔ)能載體得到了廣泛應(yīng)用，比如手機(jī)、筆記本電腦、醫(yī)療器械、電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能電站、信號(hào)基站等。為了保證電池安全高效的工作，一般都會(huì)配有電池管理系統(tǒng)(battery?management?system，bms)對(duì)電池進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)、故障診斷和電量均衡等管理。

2、目前bms很多都采用基于模型的控制技術(shù)，這就需要對(duì)被控電池建立仿真模型。普遍使用的鋰離子電池的仿真模型有帶電解質(zhì)的單粒子模型(spme)，spme的計(jì)算準(zhǔn)確性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例的目的在于提供一種電池仿真方法、參數(shù)辨識(shí)方法、曲線生成方法及裝置，用以提高電池仿真的精度。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種電池仿真方法，包括：

3、獲取電池在厚度方向的參數(shù)信息和流入所述電池的電流密度；根據(jù)參數(shù)信息和電流密度，基于電池仿真模型進(jìn)行仿真，獲得電池的仿真結(jié)果。

4、其中，仿真結(jié)果包括過(guò)電勢(shì)的分布情況，且電池仿真模型包括傳輸線模型，傳輸線模型用于仿真過(guò)電勢(shì)的分布情況；傳輸線模型中包括基于單粒子假設(shè)構(gòu)建所述電池的正極和負(fù)極分別對(duì)應(yīng)的粒子的等效電路。

5、本技術(shù)實(shí)施例利用基于單粒子假設(shè)的傳輸線模型對(duì)電池的過(guò)電勢(shì)分布情況進(jìn)行仿真，在計(jì)算量增加較少的情況下提高了仿真精度。

6、在任一實(shí)施例中，等效電路包括負(fù)極網(wǎng)孔電路；負(fù)極網(wǎng)孔電路包括多個(gè)并聯(lián)的第一子網(wǎng)孔電路；每一第一子網(wǎng)孔電路包括第一固相電阻、第一液相電阻和第一電荷轉(zhuǎn)移電阻；

7、根據(jù)參數(shù)信息和電流密度，基于傳輸線模型進(jìn)行仿真，獲得電池的仿真結(jié)果，包括：

8、根據(jù)電池負(fù)極對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息計(jì)算第一固相電阻、第一電荷轉(zhuǎn)移電阻和每一第一子網(wǎng)孔電路的電極顆粒平衡電壓；根據(jù)參數(shù)信息和所述電流密度計(jì)算第一液相電阻；

9、根據(jù)第一固相電阻、第一液相電阻、第一電荷轉(zhuǎn)移電阻和第一電極顆粒平衡電壓構(gòu)建各個(gè)第一子網(wǎng)孔電路對(duì)應(yīng)的第一網(wǎng)孔方程；

10、基于各第一網(wǎng)孔方程計(jì)算獲得各個(gè)第一網(wǎng)孔電路對(duì)應(yīng)的第一電荷轉(zhuǎn)移電流；

11、根據(jù)第一電荷轉(zhuǎn)移電流計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)網(wǎng)孔的第一過(guò)電勢(shì)。

12、本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)將電池的負(fù)極等效成多個(gè)第一子網(wǎng)孔電路，通過(guò)求解每個(gè)第一子網(wǎng)孔電路上的第一電荷轉(zhuǎn)移電流，可獲得電池負(fù)極各個(gè)位置上的第一過(guò)電勢(shì)，從而提高了計(jì)算第一過(guò)電勢(shì)的精度。

13、在任一實(shí)施例中，根據(jù)第一電荷轉(zhuǎn)移電流計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)網(wǎng)孔的第一過(guò)電勢(shì)，包括：

14、將第一電荷轉(zhuǎn)移電流代入巴特勒-福爾默方程，計(jì)算獲得第一過(guò)電勢(shì)。

15、本技術(shù)實(shí)施例將第一電荷轉(zhuǎn)移電流巴特勒-福爾默方程計(jì)算獲得第一過(guò)電勢(shì)，相比單粒子模型計(jì)算的過(guò)電勢(shì)來(lái)說(shuō)，利用本技術(shù)實(shí)施例的方法提高了過(guò)電勢(shì)計(jì)算的精度。

16、在任一實(shí)施例中，根據(jù)電池負(fù)極對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息計(jì)算第一固相電阻，包括：

17、根據(jù)電池負(fù)極的網(wǎng)格尺寸和負(fù)極極片的電導(dǎo)率計(jì)算第一固相電阻；網(wǎng)格尺寸為對(duì)電池負(fù)極在厚度方向進(jìn)行劃分后獲得。

18、本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)網(wǎng)孔法，計(jì)算每一個(gè)子網(wǎng)孔電路中的第一固相電阻，為后續(xù)計(jì)算該子網(wǎng)孔電路對(duì)應(yīng)的過(guò)電勢(shì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

19、在任一實(shí)施例中，根據(jù)電池負(fù)極對(duì)應(yīng)的所述參數(shù)信息計(jì)算第一電極顆粒平衡電壓，包括：

20、根據(jù)固相鋰離子擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算獲得固相鋰離子濃度；

21、根據(jù)固相鋰離子濃度查表獲得第一電極顆粒平衡電壓。

22、本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)固相鋰離子擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算獲得固相鋰離子濃度，在基于查表獲得第一電極顆粒平衡電壓，為后續(xù)計(jì)算過(guò)電勢(shì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

23、在任一實(shí)施例中，根據(jù)電池負(fù)極對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息和電流密度計(jì)算所述第一液相電阻，包括：

24、根據(jù)電流密度和電池負(fù)極厚度方向的尺寸計(jì)算獲得局域體電流密度；

25、根據(jù)局域體電流密度、液相離子電導(dǎo)率、液相離子流密度計(jì)算獲得液相電勢(shì)；

26、根據(jù)電池負(fù)極的網(wǎng)格尺寸、上一步時(shí)計(jì)算獲得的第一液相電流和液相電勢(shì)計(jì)算獲得所述第一液相電阻；網(wǎng)格尺寸為對(duì)電池負(fù)極在厚度方向進(jìn)行劃分后獲得。

27、本技術(shù)實(shí)施例基于電流密度和厚度方向的尺寸計(jì)算獲得局域體電流密度，相比于p2d模型計(jì)算局域體電流密度的方式，本技術(shù)實(shí)施例提高了計(jì)算速度，進(jìn)而可以快速的計(jì)算獲得第一液相電阻，為后續(xù)過(guò)電勢(shì)的計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

28、在任一實(shí)施例中，根據(jù)電池負(fù)極對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息和電流密度計(jì)算第一電荷轉(zhuǎn)移電阻，包括：

29、獲取上一步時(shí)計(jì)算獲得的第一過(guò)電勢(shì)和第一電荷轉(zhuǎn)移電流；

30、根據(jù)所述電池負(fù)極厚度方向的尺寸、所述上一步時(shí)計(jì)算獲得的第一過(guò)電勢(shì)和第一電荷轉(zhuǎn)移電流計(jì)算獲得所述第一電荷轉(zhuǎn)移電阻。

31、本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)計(jì)算獲得第一電荷轉(zhuǎn)移電阻，為后續(xù)過(guò)電勢(shì)的計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

32、在任一實(shí)施例中，等效電路包括正極網(wǎng)孔電路；正極網(wǎng)孔電路包括多個(gè)并聯(lián)的第二子網(wǎng)孔電路；

33、每一第二子網(wǎng)孔電路包括第二固相電阻、第二液相電阻和第二電荷轉(zhuǎn)移電阻；

34、根據(jù)參數(shù)信息和電流密度，基于電池仿真模型進(jìn)行仿真，獲得電池的過(guò)電勢(shì)的分布情況，包括：

35、根據(jù)電池正極對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息計(jì)算第二固相電阻、第二電極顆粒平衡電壓和第二電荷轉(zhuǎn)移電阻；根據(jù)所述參數(shù)信息和所述電流密度計(jì)算所述第二液相電阻；

36、根據(jù)第二固相電阻、第二液相電阻、第二電荷轉(zhuǎn)移電阻和第二電極顆粒平衡電壓構(gòu)建各個(gè)第二子網(wǎng)孔電路對(duì)應(yīng)的第二網(wǎng)孔方程；

37、基于各第二網(wǎng)孔方程計(jì)算獲得各個(gè)第二網(wǎng)孔電路對(duì)應(yīng)的第二電荷轉(zhuǎn)移電流；

38、根據(jù)第二電荷轉(zhuǎn)移電流計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)網(wǎng)孔的第二過(guò)電勢(shì)。

39、本技術(shù)實(shí)施例基于單粒子假設(shè)，使用傳輸線模型計(jì)算電池正極各個(gè)位置上的第二過(guò)電勢(shì)，相比于單純使用單粒子模型計(jì)算過(guò)電勢(shì)，提高了過(guò)電勢(shì)的計(jì)算精度。

40、在任一實(shí)施例中，電池仿真模型還包括單粒子模型，基于電池仿真模型進(jìn)行仿真，獲得電池的仿真結(jié)果，包括：

41、根據(jù)參數(shù)信息和電流密度，基于單粒子模型進(jìn)行仿真，獲得電池的固相鋰離子濃度和液相鋰離子濃度。

42、本技術(shù)實(shí)施例通過(guò)單粒子模型計(jì)算獲得固相鋰離子濃度和液相鋰離子濃度，相比p2d模型，降低了電池仿真的計(jì)算量，提高了對(duì)電池仿真的效率。

43、在任一實(shí)施例中，參數(shù)信息包括極片在厚度方向的尺寸、極片對(duì)應(yīng)的固相顆粒的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)、液相鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和孔隙率；根據(jù)參數(shù)信息和電流密度，基于單粒子模型進(jìn)行仿真，獲得所述電池的固相鋰離子濃度和液相鋰離子濃度，包括：

44、根據(jù)極片在厚度方向的尺寸和極片對(duì)應(yīng)的固相顆粒的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，以及單粒子模型中的固相鋰離子濃度方程計(jì)算獲得極片對(duì)應(yīng)的固相鋰離子濃度；

45、根據(jù)電流密度和尺寸計(jì)算獲得極片局域體電流密度；

46、根據(jù)液相鋰離子擴(kuò)散系數(shù)、孔隙率和極片局域體電流密度，以及單粒子模型中的液相鋰離子濃度方程計(jì)算獲得液相鋰離子濃度。

47、本技術(shù)實(shí)施例根據(jù)電流密度和電池在極片厚度方向的尺寸計(jì)算獲得局域體電流密度，相比p2d模型來(lái)說(shuō)，本技術(shù)實(shí)施例可以快速計(jì)算獲得局域體電流密度，進(jìn)而提高了液相鋰離子濃度計(jì)算的效率。

48、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種電池參數(shù)辨識(shí)方法，包括：

49、將待辨識(shí)參數(shù)代入第一方面所述的電池仿真模型中，獲得電池仿真模型輸出的預(yù)測(cè)值；

50、根據(jù)預(yù)測(cè)值和電池的實(shí)測(cè)值對(duì)電池參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。

51、本技術(shù)實(shí)施例利用電池仿真模型進(jìn)行電池參數(shù)辨識(shí)，由于電池仿真模型可以快速輸出仿真結(jié)果，因此能夠提高電池參數(shù)辨識(shí)的效率。

52、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種電池的soc電壓曲線生成方法，包括：

53、將待估算電池的電池參數(shù)及倍率代入第一方面所述的電池仿真模型中，獲得電池仿真模型輸出的各時(shí)刻對(duì)應(yīng)的soc和電壓值；

54、基于各時(shí)刻對(duì)應(yīng)的soc和電壓值生成soc電壓曲線。

55、本技術(shù)實(shí)施例中，由于電池仿真模型能夠快速輸出仿真結(jié)果，因此基于仿真結(jié)果可以獲得soc電壓曲線，提高了soc電壓曲線生成的效率。

56、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種電池仿真裝置，包括：

57、參數(shù)獲取模塊，用于獲取電池在厚度方向的參數(shù)信息和流入所述電池的電流密度；

58、第二仿真模塊，用于根據(jù)所述參數(shù)信息和所述電流密度，基于電池仿真模型進(jìn)行仿真，獲得所述電池的仿真結(jié)果，所述仿真結(jié)果包括過(guò)電勢(shì)的分布情況；其中，所述電池仿真模型包括傳輸線模型；所述傳輸線模型中包括基于單粒子假設(shè)構(gòu)建所述電池的正極和負(fù)極分別對(duì)應(yīng)的粒子的等效電路而成。

59、第五方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲(chǔ)器和總線，其中，

60、所述處理器和所述存儲(chǔ)器通過(guò)所述總線完成相互間的通信；

61、所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令能夠執(zhí)行第一方面、第二方面或第三方面的方法。

62、第六方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括：

63、所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一方面、第二方面或第三方面的方法。

64、本技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本技術(shù)實(shí)施例了解。本技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。