[发明专利]锂电池仿真方法及系统、装置、存储介质

说明书

本申请提供锂电池仿真方法及系统、装置、存储介质，所述方法包括：构建锂电池的电化学模型，其中，所述电化学模型中包括偏微分方程；基于所述电化学模型对锂电池的工作状态进行仿真模拟，其中，在仿真模拟过程中采用数值方法求解所述电化学模型中的偏微分方程以获取所述锂电池的物理化学状态量的模拟数值；对所述锂电池的物理化学状态量的模拟数值进行滤波处理以获得最终的仿真结果。本申请提高了仿真精度，能够更加清晰地监控锂电池的实时工作状态，为后续电化学模型的参数辨识以及更精确模型的建立提供指导意义；另外，在提高仿真精度的同时不会过多的占用计算资源，实现计算成本和计算精度的均衡。

技术领域

本申请属于锂电池技术领域，涉及一种锂电池仿真方法及系统、装置、存储介质。

背景技术

电化学仿真数值模拟在锂离子电池领域发挥着巨大的作用。针对真实的锂电池建立电化学模型，使用仿真数值模拟方法得到电池内部关于时间空间上的物理化学状态量的模拟数值，能够给更加清晰地了解监控锂电池的实时工作状态，从而更好保障锂电池的经济性、可靠性和安全性。

电化学模型通常是由偏微分方程(Partial Differential Equation)描述，偏微分方程是反映未知变量关于时间的导数和关于空间变量的导数之间制约关系的等式。求解电化学模型中偏微分方程的方法可以分为两大类，解析法和数值方法。然而由于问题的复杂性都不能直接得到解析解，因此电化学模型中偏微分方程求解方法最常用的是数值方法。电化学模型仿真过程中数据求解锂电池电化学状态量的具体步骤包括首先在时间和空间上都进行离散化处理，将电化学模型中的偏微分方程转化为有限数量的离散方程组，相应的偏微分方程的解也转化为在离散点上的值，通过求解方程组可以得到离散点处的值，从而得到微分方程的近似解。然而，此种仿真求解方式，容易在数值结果上会出现锯齿现象，仿真精度降低，从而无法更加清晰地监控锂电池的实时工作状态。现有技术中为了解决上述问题常采用的方法是在仿真求解过程中加密离散网格，但是会导致仿真时间变长，耗费更多的计算成本。

发明内容

本申请的目的在于提供一种锂电池仿真方法及系统、装置、存储介质，用于解决上述现有技术中存在的问题。

第一方面，本申请提供一种锂电池仿真方法，所述方法包括：构建锂电池的电化学模型，其中，所述电化学模型中包括偏微分方程；基于所述电化学模型对锂电池的工作状态进行仿真模拟，其中，在仿真模拟过程中采用数值方法求解所述电化学模型中的偏微分方程以获取所述锂电池的物理化学状态量的模拟数值；对所述锂电池的物理化学状态量的模拟数值进行滤波处理以获得最终的仿真结果。

在第一方面的一种实现方式中，所述电化学模型包括伪二维模型。

在第一方面的一种实现方式中，所述数值方法包括有限差分的数值方法。

在第一方面的一种实现方式中，采用有限差分数值方法求解所述电化学模型中的偏微分方程包括：划分锂电池的求解区域，包括正极区域、负极区域和隔膜区域；对各个求解区域分别进行网格划分，包括时间方向和空间方向上的网格划分；在各个求解区域中，基于有限差分的数值方法对所述电化学模型中的偏微分方程进行数值离散；在各个求解区域中，对离散得到的线性方程组进行求解，获取锂电池的物理化学状态变量在各个离散网格点上的模拟数值。

在第一方面的一种实现方式中，所述锂电池的物理化学状态量包括固相交换电流密度、过电位。

在第一方面的一种实现方式中，所述滤波处理包括采用椭圆滤波器对所述锂电池的物理化学状态量的模拟数值进行滤波处理。

在第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括：将所述仿真结果进行存储并可视化展示。