锂电池的静置弛豫仿真方法、系统、终端设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种锂电池的静置弛豫仿真方法、系统、终端设备及存储介质，静置弛豫仿真方法包括将弛豫前的物理量的空间连续状态函数进行余弦傅里叶变换，得到所述物理量的余弦级数函数，所述余弦级数函数的频率为ω＝(nπ)/L，L为求解域的长度，n为正整数；获取所述余弦级数函数的指数衰减时间因子，并通过所述指数衰减时间因子对所述余弦级数函数进行修正，得到时间修正后的余弦级数函数；根据预设精度确定修正后的余弦级数函数的级数，得到所述物理量随时间和空间的变化函数；根据所述物理量的变化函数计算得到锂电池的静置弛豫仿真结果。本发明专利技术通过对锂电池的静置弛豫现象进行仿真，以对电池进行监控预警。以对电池进行监控预警。以对电池进行监控预警。

【技术实现步骤摘要】
锂电池的静置弛豫仿真方法、系统、终端设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，进一步地涉及一种锂电池的静置弛豫仿真方法、系统、终端设备及存储介质。

技术介绍

[0002]全球“碳中和”背景下，对可代替石油能源的清洁能源寻找热情持续升温。太阳能、潮汐能、风能、水能等是一种清洁的可持续利用能源，但能源产生的介质可控性相对不是很强。而锂离子电池是目前新一代二次电池、其具有较高的能量密度和循环寿命，被广泛应用于移动通信、数码科技、电动汽车、能源存储等领域，未来对锂离子电池及其材料的需求难以估量、其配套的上下游产业链也市场巨大，使得对于锂电池的模型仿真乃至数字孪生等方面的研究成为了一项研究热点。
[0003]弛豫是物理学用语，指的是在某一个渐变物理过程中，从某一个状态逐渐地恢复到平衡态的过程。在电池的物理化学过程中广泛存在各种弛豫现象，例如电子弛豫、界面反应弛豫、液相扩散弛豫、固相扩散弛豫、宏观热传导弛豫、静置弛豫等；其中，静置弛豫现象是指电池停止工作后从工作状态变为完全停工状态的时间跨度中电池相关维度中发生的物理化学现象的综合，因为这些弛豫现象的存在会导致电池性能与理想化模型或公式的描述有所偏差或延迟，了解这些弛豫项对于电池的监控预警是非常有必要的。同时由于弛豫现象的准静态性，使用全阶的模型计算是不经济不效率且不必要的。所以针对弛豫现象的模拟需要在详细的模型模拟之上进行优化。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于对锂电池的静置弛豫现象进行仿真，以对电池进行监控预警。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种锂电池的静置弛豫仿真方法，包括：
[0006]将弛豫前的物理量的空间连续状态函数进行余弦傅里叶变换，得到所述物理量的余弦级数函数，所述余弦级数函数的频率为ω＝(nπ)/L，L为求解域的长度，n为正整数；
[0007]获取所述余弦级数函数的指数衰减时间因子，并通过所述指数衰减时间因子对所述余弦级数函数进行修正，得到时间修正后的余弦级数函数；
[0008]根据预设精度确定修正后的余弦级数函数的级数，得到所述物理量随时间和空间的变化函数；
[0009]根据所述物理量的变化函数计算得到锂电池的静置弛豫仿真结果。
[0010]在一些实施方式中，所述获取所述余弦级数函数的指数衰减时间因子，并通过所述指数衰减时间因子对所述余弦级数函数进行修正，得到时间修正后的余弦级数函数具体包括：
[0011]根据电化学模型中所述物理量的偏微分方程确定所述余弦级数函数的指数衰减时间因子；
[0012]将所述余弦级数函数的各级数项乘以所述指数衰减时间因子，得到时间修正后的余弦级数函数。
[0013]在一些实施方式中，所述根据预设精度确定修正后的余弦级数函数的级数，并得到物理量随时间和空间的变化函数具体包括：
[0014]计算锂电池停工时所述空间连续状态函数在锂电池边缘处的最大绝对误差；
[0015]根据所述最大绝对误差与预估弛豫时长，确定修正后的余弦级数函数的级数，并得到物理量随时间和空间的变化函数。
[0016]在一些实施方式中，所述最大绝对误差的计算公式为：
[0017]error
N
＝max(f(x)
‑
f(x)
N
|
Γ
)；
[0018]其中，f(x)为余弦级数函数；f(x)
N
|
Γ
为N级级数在空间域边缘的取值；下标Γ表示空间域边缘；
[0019]根据所述最大绝对误差与预估弛豫时长，确定修正后的余弦级数函数的级数的计算公式为：
[0020]|error
N
|≤a/τ；
[0021]其中，τ为预估弛豫时长；a为与f(x)的物理量相关的系数，若f(x)为温度分布时，则a为导热系数；若f(x)为固体颗粒浓度分布时，则a为固体扩散系数。
[0022]在一些实施方式中，所述根据所述物理量的变化函数计算得到锂电池的静置弛豫仿真结果具体包括：
[0023]所述根据所述物理量的变化函数，计算得到所述物理量的仿真结果；
[0024]根据所述物理量的仿真结果和各物理量之间的关系，计算得到锂电池的静置弛豫仿真结果。
[0025]在一些实施方式中，所述根据所述物理量的变化函数计算得到锂电池的宏观状态量的仿真结果之后还包括：
[0026]当弛豫进行到某一时间点，且所述物理量在空间上的分布满足预设条件时，判定弛豫过程结束。
[0027]根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供一种锂电池的静置弛豫仿真系统，包括：
[0028]变换模块，用于将弛豫前的物理量的空间连续状态函数进行余弦傅里叶变换，得到所述物理量的余弦级数函数，所述余弦级数函数的频率为ω＝(nπ)/L，L为求解域的长度，n为正整数；
[0029]修正模块，用于获取所述余弦级数函数的指数衰减时间因子，并通过所述指数衰减时间因子对所述余弦级数函数进行修正，得到时间修正后的余弦级数函数；
[0030]级数确定模块，用于根据预设精度确定修正后的余弦级数函数的级数，得到所述物理量随时间和空间的变化函数；
[0031]计算模块，用于根据所述物理量的变化函数计算得到锂电池的静置弛豫仿真结果。
[0032]在一些实施方式中，还包括：
[0033]弛豫结束判定模块，用于当弛豫进行到某一时间点，且所述物理量在空间上的分布满足预设条件时，判定弛豫过程结束。
[0034]根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供一种终端设备，包括处理器、存储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程序，所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，实现上述任一实施方式所述的锂电池的静置弛豫仿真方法所执行的操作。
[0035]根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述任一实施方式所述的锂电池的静置弛豫仿真方法所执行的操作。
[0036]与现有技术相比，本专利技术所提供的一种锂电池的静置弛豫仿真方法、系统、终端设备及存储介质，基于傅里叶变换，先将简化电化学模型的弛豫前的物理化学参数转换为余弦傅里叶级数并作为仿真初值，然后根据简化电化学模型中的偏微分控制方程，得到各级数的指数衰减形式；之后根据要求精度和弛豫预估时长选取级数项数；最后使用级数和的形式逼近仿真简化电化学模型的弛豫现象，以对电池进行监控预警。
附图说明
[0037]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本专利技术的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0038]图1是本专利技术一种锂电池的静置弛豫仿真方法的一个实施例的流程图；
[0039]图2是弛豫前状态的余弦傅里叶变换示意图；
[0040]图3是满足线性的控制方程解；
[0041]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池的静置弛豫仿真方法，其特征在于，包括：将弛豫前的物理量的空间连续状态函数进行余弦傅里叶变换，得到所述物理量的余弦级数函数，所述余弦级数函数的频率为ω＝(nπ)/L，L为求解域的长度，n为正整数；获取所述余弦级数函数的指数衰减时间因子，并通过所述指数衰减时间因子对所述余弦级数函数进行修正，得到时间修正后的余弦级数函数；根据预设精度确定修正后的余弦级数函数的级数，得到所述物理量随时间和空间的变化函数；根据所述物理量的变化函数计算得到锂电池的静置弛豫仿真结果。2.根据权利要求1所述的一种锂电池的静置弛豫仿真方法，其特征在于，所述获取所述余弦级数函数的指数衰减时间因子，并通过所述指数衰减时间因子对所述余弦级数函数进行修正，得到时间修正后的余弦级数函数具体包括：根据电化学模型中所述物理量的偏微分方程确定所述余弦级数函数的指数衰减时间因子；将所述余弦级数函数的各级数项乘以所述指数衰减时间因子，得到时间修正后的余弦级数函数。3.根据权利要求1所述的一种锂电池的静置弛豫仿真方法，其特征在于，所述根据预设精度确定修正后的余弦级数函数的级数，得到物理量随时间和空间的变化函数具体包括：计算锂电池停工时所述空间连续状态函数在锂电池边缘处的最大绝对误差；根据所述最大绝对误差与预估弛豫时长，确定修正后的余弦级数函数的级数，并得到物理量随时间和空间的变化函数。4.根据权利要求3所述的一种锂电池的静置弛豫仿真方法，其特征在于，所述最大绝对误差的计算公式为：error
N
＝max(f(x)
‑
f(x)
N
|
Γ
)；其中，f(x)为余弦级数函数；f(x)
N
|
Γ
为N级级数在空间域边缘的取值；下标Γ表示空间域边缘；根据所述最大绝对误差与预估弛豫时长，确定修正后的余弦级数函数的级数的计算公式为：|error
N
|≤a/τ；其中，τ为预估弛豫时长；a为与f(x)的物理量...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾单飞，宋佩，江铭臣，郝平超，丁鹏，赵恩海，严晓，陈晓华，陈思元，吴炜坤，
申请(专利权)人：上海玫克生储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：