[发明专利]一种带温度输入的锂离子电池开路电压估算方法及系统

权利要求书

1.一种带温度输入的锂离子电池开路电压估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，依据气液动力学模型推导带温度输入的待定开路电压估算方程：

其中，

P₀、I和P₁在气液动力学模型中分别表示管口压强、气体流速和稳态下容器内压强，在电池中分别对应端电压、电流和开路电压，P₃在气液动力学模型中表示要估算的稳态下容器内气体压强，在电池中表示要估算的开路电压，T₁：在气液动力学模型中表示前一时刻容器内稳态气体温度，在电池中表示前一时刻稳态时电池温度，T₂：在气液动力学模型中表示排气或充气过程中容器内气体温度，在电池中表示放电或充电过程中电池温度，ρ：气流密度，μ：气流阻力系数，k₁：第一等效参数，k₂：第二等效参数，P₀：管口压强；

步骤二，依据实验数据辨识估算方程参数：通过实验测试获得不同电流、端电压、温度下所对应的开路电压，并通过辨识方法辨识出开路电压估算方程中k₁、k₂、ρ和μ参数的最优值，将k₁、k₂、ρ和μ参数的值代入步骤一的待定开路电压估算方程得到完备的开路电压估算方程；

步骤三，依据完备的开路电压估算方程设计带温度输入开路电压估算方法，并计算得到开路电压估算值。

2.根据权利要求1所述的带温度输入的锂离子电池开路电压估算方法，其特征在于，所述气液动力学模型的物理原型为设有气液共存系统的一个密闭容器，在容器的顶部安装有管道及阀门，所述容器内装有V_w体积的液体，剩下的容积V是压强为P，物质的量为n，密度为ρ，温度为T的气体。

3.根据权利要求2所述的带温度输入的锂离子电池开路电压估算方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为：

所述气液动力学模型中设μ为气体流动过程中管道的综合阻力系数，字母I和P₀分别为气体的流速和管口气体的压强，字母P，V，n，T分别为容器内气体的压强、体积、物质的量和热力学温度，字母V_w和n_j分别为液体的体积和平衡状态下溶解于液体中气体的物质的量；P₁为前一时刻容器内稳态气体压强，P₂为排气或充气过程中容器内气体压强，P₃为要估算的稳态下容器内气体压强；气液动力学模型在t₁时刻打开阀门放出气体或充入气体，在t₂时刻关闭阀门，t₂＝t₁+Δt,Δt→0，在t₃时刻达到平衡状态；

当时间处于时刻，

理想气体状态方程：

P₁V＝n₁RT₁ 公式一

气体间隙溶填充解度方程：

其中，T₁：容器内稳态气体温度；P₁：气体压强；n₁：气体物质的量；V：气体体积；R：热力学常数；有效间隙常数；b_m：气体分子的范德华体积；V_w：液体体积；n_j1：气体溶解物质的量；t₁时刻的左极限；

当时间处于时刻，

理想气体状态方程：

P₂V＝n₂RT₂ 公式三

其中，T₂：排气或充气过程中容器内气体温度，P₂：气体压强；n₂：气体物质的量；t₂^-：t₂时刻的左极限；

当时间处于t₃时刻，

理想气体状态方程为：

P₃V＝n₃RT₂ 公式四

n₃＝n₂+n_j1-n_j3 公式五

气体间隙填充溶解度方程：

其中，P₃：要估算的稳态下容器内气体压强；n₃：气体物质的量；n_j3：气体溶解物质的量；

设P_s为从t₂时刻到t₃时刻系统内气体由非稳态到稳态过程中改变的压强，

P_s＝P₃-P₂ 公式七

将公式一至式六带入到方程式七中整理化简得：

设：

将参数k₁，k₂再回带入公式八中得：

公式十所有参数均具有物理意义，即所有参数的值均大于0且所述气液动力学模型系统内压强均大于0，则分母必大于0，改写为方程式公式十一：

将P₃看作是变量，公式十一被看作是关于P₃的二次方程，设：

因为恒成立；则Δ＝b²-4ac＞0恒成立；所以方程式公式十一有且仅有唯一的实数根，为：

当气液动力学模型系统处于t₁时刻至t₂时刻之间时，依据气体流动连续方程列出：