【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及計算機，具體涉及一種電池狀態(tài)模擬方法。
技術介紹
1、鋰離子電池是能量存儲系統(tǒng)中較為常用的能源存儲裝置。在實際應用過程中，鋰離子電池充電速度、長壽命和高安全性等的電池狀態(tài)是用戶重點關注的內容。電化學模型描述了鋰離子電池反映以及傳輸?shù)倪^程，可以利用電化學模型對鋰離子電池進行狀態(tài)估計以及優(yōu)化等。
2、然而，相關技術中的電化學模型受限于復雜的數(shù)學結構，對相應數(shù)值求解過程過于復雜，導致采用該模型進行相關數(shù)值求解需要大量計算資源和時間。限制了電化學模型在電池設計的大規(guī)模應用。
技術實現(xiàn)思路
1、本公開提出一種電池狀態(tài)模擬方法。
2、本公開第一方面實施例提出了電池狀態(tài)模擬方法，所述方法包括：
3、獲取待模擬電池的環(huán)境參數(shù)和所處的初始狀態(tài)參數(shù)，所述初始狀態(tài)參數(shù)包括初始固相濃度；
4、在所述待模擬電池的正極向負極的方向上，以預設間隔將所述初始狀態(tài)參數(shù)離散為多個離散狀態(tài)參數(shù)；
5、基于所述環(huán)境參數(shù)、所述預設間隔計算得到初始矩陣；
6、根據(jù)第k時間步第m個離散點的固相濃度，以及所述第k時間步的矩陣，計算第k+1時間步第m個離散點的第一子固相濃度，當k=0時，第k時間步的矩陣為所述初始矩陣，第k時間步第m個離散點的固相濃度為所述初始固相濃度；
7、利用所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述環(huán)境參數(shù)和所述第k時間步的矩陣，計算得到所述第k+1時間步第m個離散點的第二子固相濃度；
8、若所述第k
9、在本公開實施例中，所述基于所述環(huán)境參數(shù)、所述預設間隔計算得到初始矩陣，包括：
10、基于所述環(huán)境參數(shù)計算得到所述待模擬電池的固相有效參數(shù)；
11、基于所述固相有效參數(shù)和預設間隔，計算各離散點上對應的元素；
12、基于所述各離散點上的元素，構建初始矩陣。
13、在本公開實施例中，所述利用所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述環(huán)境參數(shù)和所述第k時間步的矩陣，包括：
14、所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)進行迭代，得到第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)；
15、利用所述第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述第k+1時間步的固相有效參數(shù)和所述第k+1時間步的矩陣，計算得到所述第二子固相濃度，所述第k+1時間步的矩陣根據(jù)所述第k時間步的固相有效參數(shù)和所述第k時間步的矩陣得到。
16、在本公開實施例中，在所述利用所述第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述第k+1時間步的固相有效參數(shù)和所述第k+1時間步的矩陣，計算得到所述第二子固相濃度之前，還包括：
17、若所述第k-1時間步的固相有效參數(shù)與第k時間步的固相有效參數(shù)的比值，大于預設容許誤差，則將所述第k時間步的固相有效參數(shù)作為所述第k+1時間步的固相有效參數(shù)；
18、若所述第k-1時間步的固相有效參數(shù)與第k時間步的固相有效參數(shù)的比值，小于或等于所述預設容許誤差，將所述第k-1時間步的固相有效參數(shù)作為所述第k+1時間步的固相有效參數(shù)。
19、在本公開實施例中，所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)進行迭代，得到第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)，包括：
20、根據(jù)第k時間步第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)，計算第m個離散點在第p迭代次對應的固相濃度；
21、基于所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)，和所述第m個離散點在第p迭代次對應的固相濃度，確定增量；
22、基于所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)和所述第p迭代次增量，與預設閾值和最大迭代次數(shù)的關系，確定第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)。
23、在本公開實施例中，所述基于所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)，和所述第m個離散點在第p迭代次對應的固相濃度，確定增量，包括：
24、基于所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)，和所述第m個離散點在第p迭代次對應的固相濃度，計算所述第m個離散點在第p迭代次的殘差向量和雅可比矩陣；
25、將所述雅可比矩陣和所述殘差向量的比值，作為第p迭代次增量。
26、在本公開實施例中，所述基于所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)和所述第p迭代次增量，與預設閾值和最大迭代次數(shù)的關系，確定第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)，包括：
27、所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)，減去所述增量，得到所述第m個離散點在第p+1迭代次的離散狀態(tài)參數(shù)；
28、若所述第p迭代次增量與所述第k時間步第m個離散點在第p迭代次的離散狀態(tài)參數(shù)的比值小于預設閾值，且所述第p迭代次未達到最大迭代次數(shù)，將所述第m個離散點在第p迭代次的對應的離散狀態(tài)參數(shù)，作為第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)。
29、在本公開實施例中，所述狀態(tài)參數(shù)包括固相濃度、端電壓以及溫度中至少一個，所述離散狀態(tài)參數(shù)還包括電勢，所述基于所述第一子固相濃度、所述第二子固相濃度以及所述各離散點的離散狀態(tài)參數(shù)，得到所述待模擬電池的狀態(tài)參數(shù)，包括以下至少一項：
30、所述第一子固相濃度減去所述第二子固相濃度，得到所述第k+1時間步第m個離散點的固相濃度；
31、所述待模擬電池在正極對應離散點的電勢，減去待模擬電池在負極對應離散點的電勢，得到所述待模擬電池端電壓；
32、基于第k+1時間步的離散狀態(tài)參數(shù)，計算所述待模擬電池的熱量；根據(jù)所述熱量和所述待模擬電池的電池材料，確定所述待模擬電池的溫度。
33、本公開實施例中提供的技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：
34、獲取待模擬電池的環(huán)境參數(shù)和所處的初始狀態(tài)參數(shù)，其中初始狀態(tài)參數(shù)包括初始固相濃度，在待模擬電池的正極向負極的方向上，以預設間隔將初始狀態(tài)參數(shù)離散為多個離散狀態(tài)參數(shù)；基于環(huán)境參數(shù)和預設間隔計算得到初始矩陣，根據(jù)第i時間步第m個離散點的固相濃度，以及所述第i時間步的矩陣，計算第i+1時間步第m個離散點的第一子固相濃度，當i=1時，第i時間步的矩陣為所述初始矩陣，第i時間步第m個離散點的固相濃度為所述初始固相濃度；利用所述第i時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述環(huán)境參數(shù)和所述第i時間步的矩陣，計算得到所述第i+1時間步第m個離散點的第二子固相濃度；若所述第i+1時間步為最大時間步，基于所述第一子固相濃度、所述第二子固相濃度以及所述各離散點的離散狀態(tài)參數(shù)，得到所述待模擬電池的狀態(tài)參數(shù)。
35、將電化學模擬過程中求解固相濃度時的復雜數(shù)學計算，分解為第一子固相濃度和第二子固相濃度的計算，其中第一子固相濃度可以根據(jù)各離散點在上一個時間步的固相濃度以及根據(jù)環(huán)境參數(shù)本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電池狀態(tài)模擬方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述環(huán)境參數(shù)、所述預設間隔計算得到初始矩陣，包括：
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述環(huán)境參數(shù)和所述第k時間步的矩陣，計算得到所述第k+1時間步第m個離散點的第二子固相濃度，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述利用所述第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述第k+1時間步的固相有效參數(shù)和所述第k+1時間步的矩陣，計算得到所述第二子固相濃度之前，還包括：
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)進行迭代，得到第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)，包括：
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第m個離散點在第p迭代次對應的離散狀態(tài)參數(shù)，和所述第m個離散點在第p迭代次對應的固相濃度，確定增量，包括：
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第m個離
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述狀態(tài)參數(shù)包括固相濃度、端電壓以及溫度中至少一個，所述離散狀態(tài)參數(shù)還包括電勢，所述基于所述第一子固相濃度、所述第二子固相濃度以及所述各離散點的離散狀態(tài)參數(shù)，得到所述待模擬電池的狀態(tài)參數(shù)，包括以下至少一項：
...【技術特征摘要】
1.一種電池狀態(tài)模擬方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述環(huán)境參數(shù)、所述預設間隔計算得到初始矩陣，包括：
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述環(huán)境參數(shù)和所述第k時間步的矩陣，計算得到所述第k+1時間步第m個離散點的第二子固相濃度，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述利用所述第k+1時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)、所述第k+1時間步的固相有效參數(shù)和所述第k+1時間步的矩陣，計算得到所述第二子固相濃度之前，還包括：
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第k時間步第m個離散點的離散狀態(tài)參數(shù)進行迭代，得到第...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳喆穎，鄧勇，王凱，李伊辰，諶姚琦，
申請(專利權)人：北京大學南昌創(chuàng)新研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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