[發(fā)明專利]一種鋰離子電池的內(nèi)部三維溫度場(chǎng)在線重構(gòu)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210193784.9
• 申請(qǐng)日: 2022-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN114563722A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝翌;李偉;胡曉松;張揚(yáng)軍;陳斌;錢煜平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/382
• 分類號(hào): G01R31/382
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的內(nèi)部三維溫度場(chǎng)在線重構(gòu)的方法，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：根據(jù)電池的輸入電壓與電流，在線辨識(shí)電池的內(nèi)部平均內(nèi)阻；S2：利用電池的輸入電流與電壓，完成當(dāng)前時(shí)刻的SOC的估計(jì)；S3：基于S1與S2中的內(nèi)阻與SOC估計(jì)結(jié)果，估計(jì)電池核心的平均溫度；S4：以電池表面測(cè)試溫度以及S3中估計(jì)的電池平均溫度為輸入，確定電池內(nèi)部三維溫度場(chǎng)基本的重構(gòu)函數(shù)，并完成電池內(nèi)部三維溫度場(chǎng)的重構(gòu)。本發(fā)明具有精度高，魯棒性好，所涉及算法占用計(jì)算資源少的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池的內(nèi)部三維溫度場(chǎng)在線重構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

鋰離子動(dòng)力電池當(dāng)前廣泛應(yīng)用在電氣化交通中，作為電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿υ矗囯x子電池具有較長(zhǎng)的使用壽命以及較高的能量密度。近年來(lái)，為了滿足電動(dòng)汽車的續(xù)航歷程的需求，鋰離子動(dòng)力電池的能量密度正在逐年提高。但是增加的能量密度使得電池在使用過程中的溫升日益明顯，也使得電池的熱安全問題日益凸顯。對(duì)于大型鋰離子電池，溫升的過程還伴隨著熱量在內(nèi)部的堆積，在大倍率放電過后，電池內(nèi)部溫度與表面溫度之間的差距將會(huì)十分明顯。因此，僅通過監(jiān)測(cè)電池表面溫度，無(wú)法準(zhǔn)確描述電池當(dāng)前的溫度狀態(tài)。為了增加電池在運(yùn)行過程中的熱安全性，需要建立一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部溫度的方法。

目前主要有兩種實(shí)時(shí)獲取電池內(nèi)部溫度的方法，其一是模型驅(qū)動(dòng)的電池內(nèi)部溫度的計(jì)算，其二是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電池內(nèi)部溫度的修正。其中模型驅(qū)動(dòng)的計(jì)算方法，主要將電池的產(chǎn)熱模型加載至電池的熱網(wǎng)絡(luò)模型或者三維CFD模型上，對(duì)電池整體的溫度場(chǎng)進(jìn)行整體計(jì)算。該方法可以獲取詳細(xì)的電池溫度分布，在所有熱物性參數(shù)，邊界條件以及初始條件等都設(shè)置正確的情況下，該方法的計(jì)算精度也較高。但是因?yàn)樵摲椒ǎ瑢?duì)于計(jì)算條件的精確度要求較高，而且需要的計(jì)算資源較多，使得該方法并不適用于在電池運(yùn)行過程中對(duì)電池溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電池內(nèi)部溫度修正方法可以滿足對(duì)于電池內(nèi)部溫度實(shí)時(shí)估計(jì)的要求，選取合適的觀測(cè)變量可以實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部核心溫度的在線計(jì)算。目前主要通過建立電池溫度與內(nèi)阻或者阻抗的關(guān)系，通過電池實(shí)時(shí)辨識(shí)的內(nèi)阻與阻抗來(lái)修正電池的溫度，或者通過電池的表面溫度以及電池溫度從核心至表面的溫度變化的解析式間接修正電池核心溫度。但是，目前的電池內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)修正方法，僅適用于電池的內(nèi)部平均溫度的估計(jì)，在溫度分布的分辨率上略有不足。

基于以上內(nèi)部溫度估計(jì)方法的缺陷，亟需一種可以精確地在線估計(jì)電池內(nèi)部溫度分布的方法，該方法應(yīng)該具有占用計(jì)算資源少，計(jì)算精度高，魯棒性好的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于電池內(nèi)部溫度的不均勻分布具有一定的分辨能力。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池的內(nèi)部三維溫度場(chǎng)在線重構(gòu)的方法，在沒有設(shè)置電池內(nèi)部熱電偶的情況下，實(shí)時(shí)估計(jì)電池的內(nèi)部三維溫度分布。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池的內(nèi)部三維溫度場(chǎng)在線重構(gòu)的方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)電池的輸入電壓與電流，在線辨識(shí)電池的內(nèi)部平均內(nèi)阻；

S2：利用電池的輸入電流與電壓，完成當(dāng)前時(shí)刻的SOC的估計(jì)；

S3：基于S1與S2中的內(nèi)阻與SOC估計(jì)結(jié)果，估計(jì)電池核心的平均溫度；

S4：以電池表面測(cè)試溫度以及S3中估計(jì)的電池平均溫度為輸入，確定電池內(nèi)部三維溫度場(chǎng)基本的重構(gòu)函數(shù)，并完成電池內(nèi)部三維溫度場(chǎng)的重構(gòu)。

進(jìn)一步，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11：輸入電池當(dāng)前時(shí)刻t的電流與電壓計(jì)算電池的系統(tǒng)矩陣

其中，I(t)表示t時(shí)刻的電池電流，V_t(t)表示t時(shí)刻的電池電壓，至表示帶觀測(cè)變量中系統(tǒng)殘差的系數(shù)矩陣，n_d是人為設(shè)置的參數(shù)，表示向前取n_d個(gè)時(shí)間點(diǎn)的殘差值；