一种锂离子电池DCR测试的仿真方法与流程

本发明涉属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池dcr测试的仿真方法。

背景技术：

随着科技的不断发展以及环境和能源危机的不断加重，新能源汽车的应用也越来越广泛。动力电池是新能源汽车中常用的动力来源，是汽车中最重要的部件之一，动力电池性能的好坏直接影响汽车的续航能力和安全性。

锂离子电池的dcr是衡量电池性能的一项重要指标，通过dcr还可以计算电池的发热功率。目前dcr测试都是采用实验方法，实验dcr测试，每次调节soc之后需要搁置1小时以上，测试时间较长。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种既能缩短测试时间又能节约实验成本的锂离子电池dcr测试的仿真方法。

为实现上述目的，本发明所设计的锂离子电池dcr测试的仿真方法，包括如下步骤：

s1)获取被测电池常温倍率放电的电压-时间实验数据；

s2)根据被测电池的参数建立被测电池的三维电化学-热耦合模型，并进行常温倍率放电仿真获取常温倍率放电的电压-时间仿真数据；

s3)比较步骤s1)中被测电池的电压-时间实验数据与步骤s2)中三维电化学-热耦合模型的电压-时间仿真数据对三维电化学-热耦合模型进行修正得到修正后的三维电化学-热耦合模型；

s4)对修正后的三维电化学-热耦合模型进行常温且不大于0.02c放电仿真，对仿真结果的电压-时间数据进行处理以获取soc-ocv数据；

s5)对修正后的三维电化学-热耦合模型进行dcr仿真，对仿真结果的电压-时间数据进行处理以获取dcr仿真数据。

进一步地，所述常温倍率放电时仿真1c放电加载的电流值＝2×被测电池的1c额定电流值/被测电池中正极片的层数。

进一步地，所述步骤s4)中，不大于0.02c放电仿真电压-时间数据处理过程为：soc＝1-t/ttot，ttot为总放电时间，t时刻的电压为此soc状态时的ocv，得到soc-ocv数据，即10％soc、20％soc、30％soc、40％soc、50％soc、60％soc、70％soc、80％soc、90％soc的ocv值分别为e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8、e9。

进一步地，所述步骤s5)中，dcr仿真基于修正后的三维电化学-热耦合模型，利用步骤s4)中获取的soc-ocv数据，设置参数化扫描，扫描参数为电池的初始电压，初始电压为电池的开路电压，进行脉冲放电仿真，电流值为dcr实验的电流值，计算时间为dcr实验的脉冲时间；

dcr仿真结果电压-时间数据的处理：筛选出各soc状态下放电结束时刻的电压，即10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc状态下放电结束时刻的电压分别记为u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8、u9；

根据dcr＝|△u|/i的计算公式，其中，△u为此soc状态脉冲放电结束时刻的电压与此soc状态下ocv的差值，i为dcr测试的电流，计算扫描一组soc-ocv数据中soc状态下对应的脉冲放电的dcr，即10％soc的dcr＝|u1-e1|/i，按照dcr＝|u1-e1|/i计算方法，分别计算10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc状态下的dcr。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明锂离子电池dcr测试的仿真方法，通过仿真实验测试dcr，不仅缩短测试时间，而且节约实验成本。

附图说明

图1为实施例1c18s脉冲放电dcr仿真结果与实验结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种锂离子电池dcr测试的仿真方法，包括如下步骤：

s1)获取被测电池常温倍率放电的电压-时间实验数据；

s2)根据被测电池的参数建立被测电池的三维电化学-热耦合模型，并进行常温倍率放电仿真获取常温倍率放电的电压-时间仿真数据；其中，参数包括设计参数、电极动力学参数、热物性参数等，设计参数包括被测电池的长、宽、高等；

s3)比较步骤s1)中被测电池的电压-时间实验数据与步骤s2)中三维电化学-热耦合模型的电压-时间仿真数据对三维电化学-热耦合模型进行修正得到修正后的三维电化学-热耦合模型；

s4)对修正后的三维电化学-热耦合模型进行且不大于0.02c放电仿真，对仿真结果的电压-时间数据进行处理以获取soc-ocv数据。

其中，仿真1c放电加载的电流值＝2×被测电池的1c额定电流值/被测电池中正极片的层数。

不大于0.02c放电仿真电压-时间数据处理过程为：soc＝1-t/ttot，ttot为总放电时间，t时刻的电压为此soc状态时的ocv，得到soc-ocv数据，即10％soc、20％soc、30％soc、40％soc、50％soc、60％soc、70％soc、80％soc、90％soc的ocv值分别为e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8、e9；

s5)对修正后的三维电化学-热耦合模型进行dcr仿真，对仿真结果的电压-时间数据进行处理以获取dcr仿真数据；

dcr仿真基于修正后的三维电化学-热耦合模型，利用步骤s4)中获取的soc-ocv数据，设置参数化扫描，扫描参数为电池的初始电压，初始电压为电池的开路电压，进行脉冲放电仿真，电流值为dcr实验的电流值，计算时间为dcr实验的脉冲时间；

dcr仿真结果电压-时间数据的处理：筛选出各soc状态下放电结束时刻的电压，即10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc状态下放电结束时刻的电压分别记为u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8、u9；

根据dcr＝|△u|/i的计算公式，其中，△u为此soc状态脉冲放电结束时刻的电压与此soc状态下ocv的差值，i为dcr测试的电流，计算扫描一组soc-ocv数据中soc状态下对应的脉冲放电的dcr，即10％soc的dcr＝|u1-e1|/i，按照dcr＝|u1-e1|/i计算方法，分别计算10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc状态下的dcr。

下面以某款22ah的三元锂离子电池的25度1c18s放电dcr(10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc)为例，进行说明。

对仿真模型中加载的电流值进行说明：此电池为22ah，即1c为22a；一个电池中正极片22层；仿真模型1c放电所加载的电流值为22a/22/2＝0.5a，则2c放电所加载的电流值为2×0.5a，0.02c放电所加载的电流值为0.02×0.5a。

s1)获取被测电池常温倍率放电的电压-时间实验数据；

s2)根据被测电池的参数建立被测电池的三维电化学-热耦合模型，并进行常温倍率放电仿真获取三维电化学-热耦合模型常温倍率放电的电压-时间仿真数据；

s3)比较步骤s1)中被测电池的电压-时间实验数据与步骤s2)中三维电化学-热耦合模型的电压-时间仿真数据对三维电化学-热耦合模型进行修正得到修正后三维电化学-热耦合模型；

s4)对修正后三维电化学-热耦合模型进行25度0.02c(由于0.02c的电流极小，此电压可视为开路电压)放电仿真，0.02c放电即加载的电流值为0.02×0.5a，停止条件设置为电池电压小于3v，计算时间设置为250000s(大于180000s)，以保证电池达到下限电压3v而停止计算，对仿真结果的电压-时间数据进行处理以得到soc-ocv数据；

修正后三维电化学-热耦合模型的0.02c放电仿真，电压-时间仿真数据处理过程为：soc＝1-t/ttot，ttot为总放电时间，t时刻的电压为此soc状态时的ocv，从而得到soc-ocv数据，即10％soc、20％soc、30％soc、40％soc、50％soc、60％soc、70％soc、80％soc、90％soc的ocv值分别为e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8、e9；

s5)对修正后三维电化学-热耦合模型进行dcr仿真，对仿真结果进行处理以获取dcr仿真数据；

根据步骤s4)中获取的soc-ocv数据，利用修正后的三维电化学-热耦合模型，设置参数化扫描，扫描参数为电池的初始电压，电池的初始电压为开路电压，即e1、e2、e3、e4、e5、e6、e7、e8、e9；进行脉冲放电仿真，电流值为-0.5a，计算时间为18s,停止条件设置为电池电压小于3v。仿真结果电压-时间数据的处理：筛选出各soc状态下放电结束时刻的电压，即10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc状态下放电结束时刻的电压分别记为u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8、u9。

dcr的计算，10％soc的dcr＝|u1-e1|/22a，按照dcr＝|u1-e1|/22a的计算方法，分别计算10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc18s1c脉冲放电的dcr。

如图1所示为实施例1c18s脉冲放电dcr仿真结果与实验结果对比图，本发明锂离子电池dcr测试的仿真方法误差小，且通过仿真实验测试dcr，不仅缩短测试时间，而且节约实验成本。