锂离子电池数据处理方法、计算机设备和存储介质技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池数据处理方法、计算机设备和存储介质。所述方法包括：根据正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据；根据第一实验数据确定正半电池的第一OCV‑SOC曲线，根据第二实验数据确定负半电池的第二OCV‑SOC曲线；获取锂离子电池的结构材料参数；记录锂离子电池在不同测试工况下进行电池测试的测试数据；建立电化学热耦合模型；根据第一OCV‑SOC曲线、第二OCV‑SOC曲线、结构材料参数、测试数据以及电化学热耦合模型，对预设的电池内部参数进行辨识。本发明专利技术基于简化的电化学热耦合模型，快速准确地获取锂离子电池内部参数，使得BMS系统对锂离子电池的监测和控制稳定可靠，提升了锂离子电池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池数据处理方法、计算机设备和存储介质
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种锂离子电池数据处理方法、计算机设备和存储介质。
技术介绍
锂离子电池以其能量密度高、绿色环保、循环寿命长等特点而广泛运用于电子设备、储能和交通领域。通过电池模型对锂离子电池本身的特性进行研究分析，对锂离子电池的应用具有重要的意义。在现有技术中，在新能源车辆的BMS(BatteryManagementSystem，电池管理系统)系统中所使用的电池模型主要为等效电路模型，而电化学机理模型很少运用到BMS系统当中。而电池模型中的等效电路模型虽然具备运算速度快，模型相对精确，不需要了解电池内部的复杂反应等优点，但等效电路模型存在模型参数的物理意义不明确，对电池内部机理的表达不太清楚，对锂离子电池的精准控制不准确等问题。相对等效电路模型来说，电化学机理模型具备模型精度高，能够表征内部复杂的物理化学反应，各项参数都具备详细的物理意义，然而电化学机理模型也存在以下不足之处：计算量特别大、参数复杂且获取比较困难。因此，现有技术的BMS系统很难准确获得电池内部参数信息，进而导致BMS系统对电池的监测和控制发生偏差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种锂离子电池数据处理方法、计算机设备和存储介质，建立简化的锂离子电池的电化学热耦合模型，再基于简化的电化学热耦合模型，快速准确地获取锂离子电池内部参数，使得BMS系统对锂离子电池的监测和控制稳定可靠，提升了锂离子电池的安全性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池数据处理方法，包括：获取正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据；所述正半电池的正极材料为锂离子电池的正极材料，所述正半电池的负极材料为金属锂；所述负半电池的正极材料为所述锂离子电池的负极材料，所述负半电池的负极材料为金属锂；根据所述第一实验数据确定所述正半电池的第一OCV-SOC曲线，根据所述第二实验数据确定所述负半电池的第二OCV-SOC曲线；获取所述锂离子电池的结构材料参数；记录所述锂离子电池在不同测试工况下进行电池测试的测试数据，其中，所述测试工况根据所述结构材料参数的电流敏感性确定；建立电化学热耦合模型；所述电化学热耦合模型包括锂离子在正负极材料内的第一扩散模型，所述第一扩散模型包括：其中：i＝n或i＝p；p代表正极区域，所述正极区域包括正极材料所属区域；n代表负极区域，所述负极区域包括负极材料所属区域；cs,i为正负极材料内的锂离子浓度；Ds,i为正负极材料内的锂离子扩散系数；r为球形颗粒半径，0≤r≤R；R为球形颗粒的最大半径；根据所述第一OCV-SOC曲线、所述第二OCV-SOC曲线、所述结构材料参数、所述测试数据以及所述电化学热耦合模型，对预设的电池内部参数进行辨识。本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现所述的锂离子电池数据处理方法。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现所述的锂离子电池数据处理方法。本专利技术提供的锂离子电池数据处理方法、计算机设备和存储介质，首先获取正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据；再根据第一实验数据确定正半电池的第一OCV-SOC曲线，根据第二实验数据确定负半电池的第二OCV-SOC曲线；获取锂离子电池的结构材料参数；记录锂离子电池在不同测试工况下进行电池测试的测试数据；建立电化学热耦合模型；根据第一OCV-SOC曲线、第二OCV-SOC曲线、结构材料参数、测试数据以及电化学热耦合模型，对预设的电池内部参数进行辨识。本专利技术可建立简化的锂离子电池的电化学热耦合模型，再基于简化的电化学热耦合模型，快速准确地获取锂离子电池内部参数，使得BMS系统对锂离子电池的监测和控制稳定可靠，提升了锂离子电池的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法的流程图；图2是本专利技术一实施例中锂离子电池的电化学机理模型图；图3是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中0.2C倍率工况对应的实际电压曲线和仿真电压曲线示意图；图4是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中2C倍率工况对应的实际电压曲线和仿真电压曲线示意图；图5是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中1C倍率工况对应的实际电压曲线和仿真电压曲线示意图；图6是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中4C倍率工况对应的实际电压曲线和仿真电压曲线示意图；图7是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中0.2C倍率工况对应的实际温度曲线和仿真温度曲线对比示意图；图8是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中2C倍率工况对应的实际温度曲线和仿真温度曲线对比示意图；图9是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中1C倍率工况对应的实际温度曲线和仿真温度曲线对比示意图；图10是本专利技术一实施例中锂离子电池数据处理方法中4C倍率工况对应的实际温度曲线和仿真温度曲线对比示意图；图11是本专利技术一实施例中COMSOL仿真电压曲线和电化学热耦合模型的仿真电压曲线的对比示意图；图12是本专利技术一实施例中COMSOL仿真温度曲线和电化学热耦合模型的仿真温度曲线的对比示意图；图13是本专利技术一实施例中计算机设备的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。进一步地，如图1所示，提供一种锂离子电池数据处理方法，包括以下步骤S10-S60：S10，获取正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据；所述正半电池的正极材料为锂离子电池的正极材料，所述正半电池的负极材料为金属锂；所述负半电池的正极材料为所述锂离子电池的负极材料，所述负半电池的负极材料为金属锂；比如，在一实施例中，锂离子电池的正极材料为三元材料，负极材料为石墨，因此进行充放电实验的正半电池的正极材料为三元材料；负半电池的正极材料为石墨，且正半电池和负半电池的负极材料均为金属锂。如图2所示的电化学机理模型图，图中，锂离子电池包括负极11、正极13以及隔膜12；其中，L为负极、隔膜和正极总的厚度(x本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池数据处理方法，其特征在于，包括：/n获取正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据；所述正半电池的正极材料为锂离子电池的正极材料，所述正半电池的负极材料为金属锂；所述负半电池的正极材料为所述锂离子电池的负极材料，所述负半电池的负极材料为金属锂；/n根据所述第一实验数据确定所述正半电池的第一OCV-SOC曲线，根据所述第二实验数据确定所述负半电池的第二OCV-SOC曲线；/n获取所述锂离子电池的结构材料参数；/n记录所述锂离子电池在不同测试工况下进行电池测试的测试数据，其中，所述测试工况根据所述结构材料参数的电流敏感性确定；/n建立电化学热耦合模型；所述电化学热耦合模型包括锂离子在正负极材料内的第一扩散模型，所述第一扩散模型包括：/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池数据处理方法，其特征在于，包括：
获取正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据；所述正半电池的正极材料为锂离子电池的正极材料，所述正半电池的负极材料为金属锂；所述负半电池的正极材料为所述锂离子电池的负极材料，所述负半电池的负极材料为金属锂；
根据所述第一实验数据确定所述正半电池的第一OCV-SOC曲线，根据所述第二实验数据确定所述负半电池的第二OCV-SOC曲线；
获取所述锂离子电池的结构材料参数；
记录所述锂离子电池在不同测试工况下进行电池测试的测试数据，其中，所述测试工况根据所述结构材料参数的电流敏感性确定；
建立电化学热耦合模型；所述电化学热耦合模型包括锂离子在正负极材料内的第一扩散模型，所述第一扩散模型包括：



其中：
i＝n或i＝p；p代表正极区域，所述正极区域包括正极材料所属区域；n代表负极区域，所述负极区域包括负极材料所属区域；
cs,i为正负极材料内的锂离子浓度；
Ds,i为正负极材料内的锂离子扩散系数；
r为球形颗粒半径，0≤r≤R；R为球形颗粒的最大半径；
根据所述第一OCV-SOC曲线、所述第二OCV-SOC曲线、所述结构材料参数、所述测试数据以及所述电化学热耦合模型，对预设的电池内部参数进行辨识。


2.如权利要求1所述的锂离子电池数据处理方法，其特征在于，所述获取正半电池进行充放电实验的第一实验数据以及负半电池进行充放电实验的第二实验数据，包括：
将所述正半电池和所述负半电池均充电至指定的第一电压上限，记录所述正半电池在充电过程中的第一充电电压和第一充电电流以及所述负半电池在充电过程中的第二充电电压和第二充电电流；
对充电至指定的电压上限的所述正半电池和所述负半电池分别进行小倍率放电至指定的第一电压下限，实时记录所述正半电池在放电过程中的第一放电电压和第一放电电流以及所述负半电池在放电过程中的第二放电电压和第二放电电流；
将所述正半电池的第一充电电压、第一放电电压、第一充电电流和第一放电电流记录为所述第一实验数据；将所述负半电池的第二充电电压、第二放电电压、第二充电电流和第二放电电流记录为所述第二实验数据。


3.如权利要求2所述的锂离子电池数据处理方法，其特征在于，所述根据所述第一实验数据确定所述正半电池的第一OCV-SOC曲线，根据所述第二实验数据确定所述负半电池的第二OCV-SOC曲线，包括：
根据第一实验数据，通过安时积分法确定与所述第一充电电压以及所述第一放电电压均对应的第一SOC值；根据第二实验数据，通过安时积分法确定与所述第二充电电压以及所述第二放电电压均对应的第二SOC值；
获取与所述第一SOC值对应的第一充电电压和第一放电电压的第一电压平均值，并记录所述第一SOC值与所述第一电压平均值之间的第一关联关系；同时获取与所述第二SOC值对应的第二充电电压和第二放电电压的第二电压平均值，并记录所述第二SOC值与所述第二电压平均值之间的第二关联关系；
根据所述第一关联关系构建所述正半电池的第一OCV-SOC曲线，根据所述第二关联关系构建所述负半电池的第二OCV-SOC曲线。


4.如权利要求1所述的锂离子电池数据处理方法，其特征在于，所述记录所述锂离子电池在不同测试工况下进行电池测试的测试数据，包括：
获取预设的充电测试工况，并根据所述结构材料参数的电流敏感性确定若干个放电测试工况；
将所述锂离子电池在所述充电测试工况下充电至指定的第二电压上限；
将所述锂离子电池静置预设的波动消除时长之后，将所述锂离子电池在所述放电测试工况下放电至指定的第二电压下限，记录所述锂离子电池在放电过程中的测试电压、测试电流以及测试温度，并在将所述锂离子电池静置所述波动消除时长之后，返回至将所述锂离子电池在所述充电测试工况下充电至指定的第二电压上限。


5.如权利要求1所述的锂离子电池数据处理方法，其特征在于，所述电化学热耦合模型还包括锂离子在电解液内的第二扩散模型，所述第二扩散模型包括：



其中：
i＝n或i＝p；p代表正极区域；n代表负极区域；
Ci为球形颗粒中的锂离子浓度；
εe为液相体积分数；
jf(x,t)为局部电流体密度；
t为时间；
x为锂离子电池在长度方向上的坐标值；

为液相的有效锂离子扩散系数；
t+为锂离子的迁移数；
F为法拉第常数。


6.如权利要求1所述的锂离子电池数据处理方法，其特征在于，所述电化学热耦合模型还包括正负极材料内的第一电势分布模型，所述第一电势分布模型包括：



其中：
δeff为固相有效离子电导率；
φ(x,t)为正负极材料内的电势分布；
jf(x,t)为局部电流体密度；
t为时间；
x为锂离子电池在长度方向上的坐标值。


7.如权利要求1所述的锂离子电池数据处理方法，其特征在于，所述电化学热耦合模型还包括电解液内的第二电势分布模型，所述第二电势分布模型包括：



其中：
keff为电解液的有效粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王南，邓林旺，冯天宇，刘思佳，杨劲松，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44