[发明专利]检测锂镀覆电势的方法、存储介质以及系统在审

专利信息
申请号: 201911065491.7 申请日: 2019-11-04
公开(公告)号: CN110795855A 公开(公告)日: 2020-02-14
发明(设计)人: 韩桑武;萨伊德·哈勒吉·拉希米安;梅迪·弗鲁赞;刘瀛;唐一帆 申请(专利权)人: 重庆金康新能源汽车有限公司
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20
代理公司: 11111 北京市万慧达律师事务所 代理人: 谢敏楠
地址: 404100 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 求解 电势分布 迭代 镀覆 浓度分布 电势 粒子 偏微分方程 锂电池单元 充电技术 单独步骤 电流分布 迭代过程 建模系统 降阶模型 模型产生 实时预测 输出提供 最小化 降阶 输出
【说明书】:

多粒子降阶模型在锂电池单元寿命期间准确地实时预测锂镀覆电势。在当前的多粒子降阶建模系统中,迭代地求解电流密度和电势分布。一旦电流分布被求解,锂浓度分布被求解而不涉及任何迭代过程。在迭代地确定电流密度和电势分布之后通过作为单独步骤求解锂浓度分布,由于避免迭代求解多个偏微分方程,显著减少了模型产生输出所需的计算时间。基于由模型的输出提供的电势分布信息,可以确定锂镀覆电势并且可以采取行动,例如修改的充电技术和速率,以最小化将来的锂镀覆。

技术领域

本申请涉及电池管理领域,具体涉及一种用于对电池单元建模以检测锂镀覆电势的方法、非瞬态计算机可读存储介质以及系统。

背景技术

锂电池用于许多现代装置中,包括电动车辆、计算机和手机。锂离子电池的一个吸引人的方面是其可以比其它可充电电池以更快的速率快速充电。然而,快速充电确实有缺点。例如,快速充电可能导致加速的容量衰减,导致触发安全问题的可能性。在快速充电期间,锂离子倾向于镀覆在负极活性材料的表面上而不是嵌入材料中。一旦锂离子被镀覆,锂离子电池以几种方式退化,包括但不限于通过固体电解质界面(SEI)在活性材料和电解质之间产生电通路,将电子暴露于电解质。

为了最小化锂金属镀覆,对电池单元进行广泛的锂镀覆测试,以确定作为充电状态(SOC)和温度的函数的最大区域和连续充电电流限制。然而,现有技术的系统和过程不能提供实时可用并提供准确结果的实际模型。

发明内容

本技术,粗略描述,是利用多粒子降阶模型在锂电池单元的寿命期间实时准确地预测锂镀覆电势。电池模型可以基于若干观察和假设,例如当电池内的锂浓度和电势梯度可忽略时,对于低或脉冲电负载,具有单粒子降阶模型的电池电压保护是准确的。在当前的多粒子降阶建模系统中,仅迭代求解电流密度和电势分布。这是基于电场和电荷转移动作过程发生的时间尺度比扩散时间尺度更小的前提。

一旦电流分布被求解,锂浓度分布被求解而不涉及任何迭代过程。在迭代地确定电流密度和电势分布之后,通过将锂浓度分布作为单独步骤求解,避免迭代求解多个偏微分方程,显著减少了模型产生输出所需的计算时间。与单粒子基模型相比,电池内电势分布的精度显著提高。基于由模型的输出提供的电势分布信息,可以确定锂镀覆电势并且采取行动以最小化之后的锂镀覆,例如改进的充电技术和速率。

在实施例中,公开了一种用于对电池单元建模以检测可能导致电池单元退化的锂离子镀覆电势的方法。该方法可包括通过电池供电系统上的电池管理系统设定建模电池的锂离子浓度。电池模型可以为电池供电系统上的电池单元提供模型。可以在建模电池中预测电池供电系统上的电池单元的温度,并且可以将温度设定为建模电池单元的温度。建模电池的材料特性可以至少部分地基于建模电池的温度来设定。电池管理系统可以迭代地确定建模电池的电势分布和电流密度。然后电池管理系统可以至少部分地基于电势分布来计算建模电池的锂镀覆电势。

在实施例中,非瞬时性计算机可读存储介质包括程序,该程序可由处理器执行以执行用于对电池单元建模以检测电池单元退化的方法。该方法可包括通过电池供电系统上的电池管理系统设定建模电池的锂离子浓度。电池模型可以为电池供电系统上的电池单元提供模型。可以检测电池供电系统上的电池单元的温度,并且可以将建模电池的温度设定为电池单元温度。建模电池的材料特性可以至少部分地基于建模电池的温度来设定。电池管理系统可以迭代地确定建模电池的电势分布和电流密度。然后电池管理系统至少部分地基于电势分布来计算建模电池的锂镀覆电势。

在实施例中,一种用于对电池单元建模以检测电池单元退化的系统包括一个或多个处理器、存储器和存储在存储器中且可由一个或多个处理器执行的一个或多个模块。当被执行时,这些模块可以通过电池供电系统上的电池管理系统为建模电池设定锂离子浓度,该电池模型为电池供电系统上的电池单元提供模型;检测电池供电系统上的电池单元的温度并且将建模电池的温度设定为电池单元温度;至少部分地基于建模电池的温度设定建模电池的材料特性;通过电池管理系统迭代地确定建模电池的电势分布和电流密度;并且至少部分地基于电势分布通过电池管理系统计算建模电池的锂镀覆电势。

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