[发明专利]基于电化学模型的固态锂电池状态估计方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于电化学模型的固态锂电池状态估计方法及系统，包括模型构建步骤：构建动力固态锂电池的电化学模型；代码生成步骤：将所述电化学模型经过仿真转换为可执行代码导入电池管理系统进行动力固态锂电池状态估计。本发明可以准确的表达电池真实运行状态，模型通过数学处理和代码转换可以完全适用于实车应用环境。

技术领域

本发明涉及电池状态估计的技术领域，具体地，涉及一种基于电化学模型的固态锂电池状态估计方法及系统。

背景技术

作为极有可能成为下一代电动汽车动力能源系统的固态锂离子电池，当前的研究已经接近实车应用和规模化量产。但是，基于传统实车电池管理系统中使用等效电路模型估计和管理电池状态，难以将固态电池的高能量密度和高功率密度的优点完全发挥出来。因此，需要基于固态电池内部实际的电化学原理，设计一套全新的电化学模型管理方法，以此来实现对动力固态电池全效能发挥。

此外，尽管电动汽车动力电池的研究和开发已成为当下研究热点，而在对电池进行管理的BMS的各项功能中固态电池荷电状态(SOC)和电池健康状态(SOH)的精确估计仍是急需解决的关键技术问题。

公开号为CN104899439A的中国发明专利文件公开了一种液态锂离子电池机理建模方法，1)建立锂离子电池单粒子模型；2)采用三参数抛物线方法简化锂离子电池单粒子模型中的固相扩散方程；3)采用菌群觅食优化算法辨识锂离子电池单粒子模型中的未知参数；4)拟合锂离子单粒子模型的正极开路电压表达式。该文件采用三参数抛物线方法，简化了锂离子电池单粒子模型的结构；采用菌群觅食优化算法辨识锂离子电池单粒子模型中的未知参数，辨识速度快，得到了全局最优解；该文件为锂离子电池状态估计，寿命预测，特性分析提供理论支持。而这些精确状态估计，必须建立在一个准确的电池模型之上，以往的研究模型大多数使用多孔电极模型，而固态电池与电解质有明显的交界面，反应只在交界面发生，所以需要一种新的模型来描述。

针对上述中的现有技术，发明人认为传统实车电池管理系统中使用等效电路模型估计和管理电池状态，难以将固态电池的高能量密度和高功率密度的优点完全发挥出来，较难准确表达电池真实运行状态。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于电化学模型的固态锂电池状态估计方法及系统。

根据本发明提供的一种基于电化学模型的固态锂电池状态估计方法，包括如下步骤：

模型构建步骤：构建动力固态锂电池的电化学模型；

代码生成步骤：将所述电化学模型经过仿真转换为可执行代码导入电池管理系统进行动力固态锂电池状态估计。

优选的，所述模型构建步骤包括：构建所述电化学模型包括建立动力固定锂离子电池输出电压与输入电流之间的传递函数。

优选的，所述模型构建步骤包括：将所述动力固态锂电池的内部电化学反应控制方程进行变换求解，建立电池端电压对电压的传递函数，再通过对传递函数进行降阶获得基于电化学参数的有理式传递函数。

优选的，所述模型构建步骤包括：所述电化学模型通过对动力固态锂电池内部各部分表达的偏微分控制方程的建模、求解与简化获得。

优选的，所述电化学模型进行数学解偶和模型离散化处理生成模型代码，将模型代码带入到电池管理系统进行动力固定态锂电池的状态估计；所述动力固态锂电池的状态包括电池荷电状态、电池健康状态、电池功率状态和电池温度。

根据本发明提供的一种基于电化学模型的固态锂电池状态估计系统，包括如下模块：

模型构建模块：构建动力固态锂电池的电化学模型；

代码生成模块：将所述电化学模型经过仿真转换为可执行代码导入电池管理系统进行动力固态锂电池状态估计。