[發明專利]一種二次蓄電池仿真方法

在審

• 申請號: 201911107890.5
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110826240A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張建邦;胡亦楊;侯敏;沈成宇;沈向東;曹輝
• 申請（專利權）人: 瑞浦能源有限公司;上海瑞浦青創新能源有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/18
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;章麗娟

本發明公開一種二次蓄電池仿真方法，包含：獲取蓄電池的制造差異分布；選取參數；分割成多個微小仿真單元，包含卷心包、卷繞面、電化學單元和粒子層級；排布并聯微小仿真單元；仿真開始，輸入工作電流、起始電量、溫度和截止條件；依次計算各個層級的分支電流；計算粒子層級的電極濃度的平衡與電解液濃度的平衡；計算電化學單元層級的電極濃度的平衡與電解液濃度的平衡；計算粒子層級的電化學反應并將平均電位與發熱量返回到電化學單元層級；計算電化學單元層級熱平衡并返回溫度變化量；判斷是否滿足截止條件，若是，仿真結束，若否，則返回重新計算直至滿足，仿真結束。本發明的仿真方法貼近實際高容量或大幾何尺寸的二次蓄電池的電化學行為。

技術領域

本發明涉及蓄電池仿真領域，特別涉及一種二次蓄電池仿真方法。

背景技術

蓄電池在規定條件下放出的電量多少或放電時間長短稱為蓄電池容量。目前，受到市場需求，大幾何尺寸的高容量二次蓄電池逐漸成為主流。大幾何尺寸的高容量蓄電池與小尺寸容量電池相比，制造差異與溫度場分布對蓄電池的影響將特別顯著，使得二次蓄電池的電化學仿真行為逐漸偏離實驗結果，現有的仿真技術漸漸難以實現高精度仿真水平。例如傳統的偽二維電化學模型(P2D模型，Pseudo?2?Dimensional?ElectrochemicalModel)未考慮了制造差異與幾何結構帶來的影響，難以實現仿真結果能與實驗相匹配。

基于上述原因，研發一種貼近實際蓄電池的電化學行為(充放電行為)的二次蓄電池仿真方法實為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二次蓄電池仿真方法，通過考慮制造差異與幾何結構帶來的影響使仿真結果能與實驗相匹配，用以解決現有技術中因制造偏差與溫度場的影響而導致二次蓄電池的電化學仿真行為逐漸偏離實驗結果的問題；本發明的二次蓄電池仿真方式貼近實際蓄電池的電化學行為。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種二次蓄電池仿真方法，包含以下步驟：

S1、獲取蓄電池的實際材料制造差異分布；

S2、選取電化學模型參數；

S3、將蓄電池仿真分割，分割成多個微小仿真單元；所述步驟S3中，蓄電池先分割成i個卷心包式的第一層級結構，每個第一層級結構分割成j片卷繞面式的第二層級結構，每片卷繞面分割成k個電化學單元并記為第三層級結構，每個電化學單元分割成n個粒子式的第四層級結構，所述蓄電池被分割成i×j×k×n個所述微小仿真單元；

S4、按照實際蓄電池的幾何外型排布所述微小仿真單元且并聯所有的微小仿真單元；

S5、電化學仿真計算開始，輸入工作電流、起始電量、溫度狀態和仿真截止條件；

S6、所述工作電流分配到第一層級結構，計算并聯的第一層級結構的分支電流；

S7、所述第一層級結構分配到的電流繼續分支到所述第二層級結構，計算并聯的第二層級結構的分支電流；

S8、所述第二層級結構分配到的電流繼續分支到所述第三層級結構，計算并聯的第三層級結構的分支電流；

S9、所述第三層級結構分配到的電流繼續分支到所述第四層級結構，計算并聯的第四層級結構的分支電流；

S10、計算所述第四層級結構的電極濃度的平衡與電解液濃度的平衡；

S11、計算所述第三層級結構的電極濃度的平衡與電解液濃度的平衡；

S12、計算所述第四層級結構的電化學反應的平均電位與發熱量，并將平均電位與發熱量的結果返回到所述第三層級結構；

S13、計算所述第三層級結構的熱平衡，并返回計算的溫度變化量至第三層級結構和第四層級結構；