[发明专利]基于电化学模型参数辨识检测电芯全寿命内短路的方法

权利要求书

1.一种基于电化学模型参数辨识检测电芯全寿命内短路的方法，其特征在于，包括：

实时采集待检测电芯运行过程中的实时端电压与实时电流；

将所述实时电流输入简化电化学模型中，得到仿真电压；

构建所述仿真电压与实时端电流的误差函数，并利用辨识算法迭代优化所述简化电化学模型，得到更新的仿真电压；计算更新的仿真电压与所述实时端电压的误差函数值，直至达到预设迭代次数；

获取误差函数值最小时，简化电化学模型中所对应的正极扩散系数、负极扩散系数、SEI内阻与电压偏移量；

将所述正极扩散系数、所述负极扩散系数、所述SEI内阻、所述电压偏移量，分别与相对应的标准参数进行比较，获取各参数的变化幅度；

根据各参数的变化幅度与相对应的预设范围区间，判断所述待检测电芯的当前时刻的老化程度与内短路程度。

2.根据权利要求1所述的基于电化学模型参数辨识检测电芯全寿命内短路的方法，其特征在于，所述简化电化学模型的获取过程包括：

对电化学模型进行局部体积电流密度简化，得到平均局部正、负极平均局部体积电流密度：

其中，为负极平均局部体积电流密度，为正极平均局部体积电流密度；I(t)为实时电流，A为极片面积；下标p表示正极，n表示负极；L_n为负极厚度，L_p为正极厚度；

根据Butler-Volmer方程，简化正负极反应过电势之差：

其中，R为摩尔气体常数，T为温度，α为传递系数，F为法拉第常数，a_s,p为正颗粒的比表面积，a_s,n为负颗粒的比表面积，i_0,p(t)为正极区域交换电流密度，i_0,n(t)为负极区域交换电流密度；

由正极、负极和隔膜区域的液相电流密度分布和液相欧姆定律积分得到液相电势之差：

其中，t₊为阳离子迁移数，c_e为液相锂离子浓度，L_s为隔膜厚度，为负极区域电解液的有效离子电导率，为隔膜区域电解液的有效离子电导率，为正极区域电解液的有效离子电导率；

由固相锂离子浓度c_s得到正负极平衡电位之差U(θ_p(x,t))-U(θ_n(0,t))：

其中，θ_p表示正极利用率，θ_n表示负极利用率，c_s(r,t)表示固相浓度，x表示颗粒厚度坐标，r表示颗粒径向坐标，为体积平均固相浓度，c_s,surf(t)为表面固相浓度，为体积平均浓度通量，R_s为固相颗粒半径，c_s.max表示固相浓度的最大值，U(θ_p)表示正极开路电压，U(θ_n)表示负极开路电压。

3.根据权利要求2所述的基于电化学模型参数辨识检测电芯全寿命内短路的方法，其特征在于，所述将所述实时电流输入简化电化学模型中，得到仿真电压的表达式为：

其中，U_SP2D(t)为仿真电压，ΔU表示电压偏移量，η_p(L,t)-η_n(0,t)为过电势之差，φ_e(L,t)-φ_e(0,t)为液相电势之差，U(θ_p(x,t))-U(θ_p(0,t))为正负极平衡电位之差，R_SEI表示SEI内阻，表示SEI压降。

4.根据权利要求2所述的基于电化学模型参数辨识检测电芯全寿命内短路的方法，其特征在于，所述正极扩散系数与所述负极扩散系数的求取公式为：

其中，D_s,p表示正极扩散系数，D_s,n表示负极扩散系数。