[发明专利]多场耦合下的锂电池容量衰减计算方法

说明书

本发明提供一种多场耦合下的锂电池容量衰减计算方法，包括步骤：S1：建立一维锂电池模型；S2：对所述一维锂电池模型进行行驶工况下电流分析，采集获得载荷信号；S3：对所述载荷信号进行应力谱信号的预处理，获得预处理信号；S4：确定所述一维锂电池模型的电化学、层流和固体的热耦合方程；S5：确立所述一维锂电池模型的容量衰减计算方程。本发明的一种多场耦合下的锂电池容量衰减计算方法，可快速计算电池容量衰减。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种多场耦合下的锂电池容量衰减计算方法。

背景技术

动力电池作为电动汽车的唯一动力来源，决定着电动汽车的动力性、续驶里程等关键性指标。其中，锂离子电池由于其优越的性能被较多的运用到新能源汽车上。然而，随着电动汽车市场占有量的增加，有关电动汽车问题日益凸显，新能源汽车电池的容量估测对于整车能源管理是有必要的。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种多场耦合下的锂电池容量衰减计算方法，可快速计算电池容量衰减。

为了实现上述目的，本发明提供一种多场耦合下的锂电池容量衰减计算方法，包括步骤：

S1：建立一维锂电池模型；

S2：对所述一维锂电池模型进行行驶工况下电流分析，采集获得载荷信号；

S3：对所述载荷信号进行应力谱信号的预处理，获得预处理信号；

S4：确定所述一维锂电池模型的电化学、层流和固体的热耦合方程；

S5：确立所述一维锂电池模型的容量衰减计算方程。

优选地，所述S1步骤中，所述一维锂电池模型的电极活性材料为一固定半径的球形颗粒，所述一维锂电池模型的电化学模型采用基于离子电荷守恒和物质守恒多孔电极模型；根据二元1:1电解质方程对离子电荷守恒和物质守恒进行建模；采用菲克扩散描述所述球形颗粒内的物质输运，在球坐标系下使用扩散方程描述所述球形颗粒内的锂离子输运；电荷守恒包括固相电荷守恒和液相离子电荷守恒，根据欧姆定律计算电子电荷守恒，根据浓溶液理论计算离子电荷守恒；对锂电池进行一维的尺度上的建模，并将所述锂电池分为负极、隔膜和正极三部分。

优选地，所述S2步骤中，根据《GBT 31484-2015电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》国标中主放电工况作为行驶工况的放电电流。

优选地，所述S3步骤中，通过Ncode软件对所述载荷信号进行异常值剔除和信号去噪的预处理。

优选地，所述S4步骤中，所述电化学、层流和固体的热耦合方程包括温度导数方程、可逆热方程、对流传热方程和隔膜的锂离子电导率方程；

所述温度导数方程为：

其中，Δ_rH_m表示可逆电池摩尔吉布斯-亥姆霍兹自由能的变化；z表示变化数目，F表示法拉第常数，E表示电势，T表示电池温度，表示电池电动势的温度导数；

所述可逆热方程包括一热源表达式：

其中，W表示热源，Q表示热量，V表示体积，t表示时间，n表示n mol 的物质，

所述对流传热方程为：

其中，ρ表示对流密度，C_p表示传热系数，t表示时间，u表示通量，表示温度的向后差分，表示对流热，Q_ted表示附加热源；

法向方向上的第一电极材料导热系数表达式为：