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专利号: 2024113737344
申请人: 桂林理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法,其特征在于,包括:S1、利用仿真软件构建电池一维P2D理化模型,其中电池一维P2D理化模型的构建包括固相质量守恒、固相电荷守恒、液相质量守恒、液相电荷守恒、电化学动力学方程,同时考虑了接触电阻,设置模型所需的参数以及确定参数的取值范围;

S2、设计5种不同工况,设置好电化学阻抗谱的求解频率、电池初始SOC、温度,通过仿真软件求解一维P2D电池理化模型,获得NCM81121700锂离子电池实测EIS数据锂离子电池的仿真EIS数据;

S3、参数敏感性分析,使用局部敏感性分析方法对S1中的参数进行敏感性分析,首先在参数取值范围内离散均匀分布选择6个值,使用步骤S2,获得特定情况下的EIS数据,将获得的电化学阻抗模型进行参数敏感性分析;

S4、模型参数敏感性分类,根据平均敏感性指数将参数敏感性分为高、中、低三类;为了反应出敏感性的大小,使用综合敏感性来分析;

S5、根据NCM81121700型锂离子电池实测EIS数据和仿真EIS数据构建目标函数;目标函数如下:其中x表示为要识别的电池模型的参数,Nfk是频率点数,R(Z)和I(Z)表示为实测EIS的实部和虚部, 和 表示为仿真EIS的实部和虚部;

S6、选择灰狼优化算法对电池理化模型参数进行辨识,辨识出步骤S3、S4高、中敏感的参数以及重要的参数,获取不同工况下的电池一维P2D理化模型的参数,并且对参数进行验证。

2.如权利要求1所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法,其特征在于,步骤S1中电池一维P2D理化模型所需的参数可分为三类,如下:+ ‑ s + ‑ + ‑

第一类:几何参数、包括L L L A ε ε r r

+ ‑ + ‑ s + ‑ e

第二类:浓度参数、包括Ds Ds b b b σ σ κ

+ ‑ + ‑

第三类:传输和动力学参数、包括K K cdl cdl cl0。

3.如权利要求1所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法,其特征在于,步骤S2中5种工况如下:第一种工况为电池环境温度为35度,初始SOC=95%;

第二种工况为电池环境温度为35度,初始SOC=50%;

第三种工况为电池环境温度为35度,初始SOC=20%;

第四种工况为电池环境温度为25度,初始SOC=95%;

第五种工况为电池环境温度为25度,初始SOC=50%。

4.如权利要求1所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法,其特征在于,步骤S3具体包括以下步骤:保持电池模型相同,通过仿真不同温度和不同SOC水平的EIS数据,同时将频率范围划分为3个频率区域,即:高、中、低,并分析每个范围的参数敏感性变化,不同情况下的电化学理化模型的参数敏感性计算如下:R I

其中SI和SI分别表示不同温度和SOC状态下实部和虚部的SI,T表示温度,Ns=6是每个参数在范围内取的值个数, 和 分别表示的是参数Vi在取值范围内进行6次模拟仿真实部R(Z)和虚部I(Z)的平均值;

EIS在不同频率范围所包含的物理意义不同,并且在不同温度下参数的敏感性可能会发生一定改变,所以对3个频率范围内和温度情况下参数的平均敏感性进行了分析,则每个频率范围的平均敏感性指数如下:R I

其中ASI和ASI分别表示EIS数据实部和虚部在不同温度和SOC以及频率范围下的平均灵敏度指数,且 表示的是在不同频率范围内阻抗数据点的个数。

5.如权利要求1所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法,其特征在于,S4中综合敏感性分析公式如下:其中下标V和T分别表示参数和温度,上标R和I表示为EIS是实部和虚部。

6.如权利要求1所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法,其特征在于,S6步骤具体如下:设置好灰狼优化算法的狼群数量、最大迭代次数、通过初始化灰狼种群的位置去产生初始的电池一维P2D理化模型参数;

仿真出特定频率的EIS数据,计算每个搜索代理的适应度,同时程序的迭代次数加1;

未达到最大迭代次数则更新狼群位置继续继续参数辨识,达到最大的迭代次数,则输出最终的参数,将最终参数组设置到模型中进行EIS仿真,并且计算仿真EIS数据的RMSE和MAE验证参数准确性。

7.一种实现如权利要求1~6任意一项所述基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识系统,其特征在于,包括:电池一维P2D理化模型构建模块,用于利用仿真软件构建电池一维P2D理化模型,其中电池一维P2D理化模型的构建包括固相质量守恒、固相电荷守恒、液相质量守恒、液相电荷守恒、电化学动力学方程,同时考虑了接触电阻,设置模型所需的参数以及确定参数的取值范围;

仿真EIS数据获得模块,用于设计5种不同工况,设置好电化学阻抗谱的求解频率、电池初始SOC、温度等,通过仿真软件求解一维P2D电池理化模型,获得NCM8121700锂离子电池实测EIS数据锂离子电池的仿真EIS数据;

参数敏感性分析模块,用于使用局部敏感性分析方法对S1中的参数进行敏感性分析,首先在参数取值范围内离散均匀分布选择6个值,使用步骤S2,获得特定情况下的EIS数据,将获得的电化学阻抗模型进行参数敏感性分析;

模型参数敏感性分类模块,用于根据平均敏感性指数将参数敏感性分为高、中、低三类;为了反应出敏感性的大小,使用综合敏感性来分析;

目标函数构建模块,根据NCM81121700型锂离子电池实测EIS数据和仿真EIS数据构建目标函数;

理化模型的参数获得模块,用于选择灰狼优化算法对电池理化模型参数进行辨识,辨识出高、中敏感的参数以及重要的参数,获取不同工况下的电池一维P2D理化模型的参数,并且对参数进行验证。

8.一种计算机设备,计算机设备包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,使得处理器执行如权利要求1~6任意一项所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,使得处理器执行如权利要求1~6任意一项所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识方法的步骤。

10.一种信息数据处理终端,信息数据处理终端包括如权利要求7所述的基于不同温度阻抗的电池理化模型参数辨识系统。