[发明专利]基于电化学模型的电池荷电状态的估算方法及装置

权利要求书

1.一种基于电化学模型的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，包括：

对电池建立电化学模型；

设置所述电池的当前荷电状态SOC的初始值，根据所述SOC的初始值确定所述电化学模型中固相锂离子浓度的初始分布；

对所述电池进行充/放电测试，经第一时间间隔后采集所述电池的实测电压和实测电流；

根据所述实测电流和所述固相锂离子浓度的初始分布，计算所述电化学模型在当前采集时刻的输出电压和固相锂离子浓度分布；

若所述输出电压与所述实测电压之间的电压差在预设范围内，则根据当前采集时刻的固相锂离子浓度分布计算所述电化学模型的固相锂离子的平均浓度，根据所述平均浓度计算所述电池的当前SOC值；

若所述输出电压与所述实测电压之间的电压差超过预设范围，则根据所述输出电压与所述实测电压之间的电压差、以及预知的正/负极开路电位与固相表面锂离子浓度的关系，调整当前采集时刻的固相锂离子浓度分布；

获取下一采集时刻的所述电池的实测电压和实测电流；

根据下一采集时刻的实测电流和调整后的固相锂离子浓度分布，计算所述电化学模型在下一采集时刻的输出电压和固相锂离子浓度分布；

若所述下一采集时刻的输出电压与所述下一采集时刻的实测电压之间的电压差在预设范围内，则根据所述下一采集时刻的固相锂离子浓度分布计算所述电化学模型的固相锂离子的平均浓度，根据所述平均浓度计算所述电池的当前SOC值；

其中，根据所述输出电压与所述实测电压之间的电压差、以及预知的正/负极开路电位与固相表面锂离子浓度的关系，调整当前采集时刻的固相锂离子浓度分布，包括：

选择正极或负极为第一极；

获取所述电化学模型在当前采集时刻的第一极的表面锂离子浓度，记为第一表面锂离子浓度；

根据所述第一极的开路电位与固相表面锂离子浓度的关系，得到与所述第一表面锂离子浓度对应的当前采集时刻的第一极的开路电位；

根据所述输出电压与所述实测电压之间的电压差、以及所述当前采集时刻的第一极的开路电位，得到调整后的第一极的开路电位；

根据所述第一极的开路电位与固相表面锂离子浓度的关系，获取与所述调整后的第一极的开路电位对应的表面锂离子浓度，记为第二表面锂离子浓度；

根据所述第一表面锂离子浓度与所述第二表面锂离子浓度之间的浓度差，得到最大的表面锂离子浓度差；

根据所述最大的表面锂离子浓度差调整当前采集时刻的固相锂离子浓度分布。

2.根据权利要求1所述的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，所述的根据所述最大的表面锂离子浓度差调整当前采集时刻的固相锂离子浓度分布，包括：

沿径向对第一极粒子的锂离子浓度分布进行线性修正，其中第一极粒子在径向距离r的锂离子浓度修正量符合以下公式：

其中，R为电极内粒子的半径，r为电极内粒子的径向距离，k_ΔU为最大的表面锂离子浓度差，α为修正系数；

根据正、负极粒子内部的锂离子总量守恒原则和第一极粒子的锂离子浓度修正量，确定另一极性粒子的锂离子浓度修正量。

3.根据权利要求1所述的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，

根据以下公式计算所述电池的当前SOC值：

其中，c_mean为固相锂离子的平均浓度，c_SOC＝0％为SOC等于0时的固相锂离子浓度，c_SOC＝100％为SOC等于1时的固相锂离子浓度。

4.根据权利要求1所述的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，

若所述电化学模型为单粒子模型类，根据以下公式计算所述固相锂离子的平均浓度c_mean：

其中，R为电极内粒子的半径，r为电极内粒子的径向距离，c_r为粒子在径向距离r上的固相锂离子浓度。