基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定方法及装置与流程

本发明涉及电池，尤其涉及一种基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定方法及装置。

背景技术：

1、在碳中和背景下，新能源电池得到了快速发展。当前方形铝壳电池市场份额达到90％，故方形铝壳电池的设计备受关注。

2、方形电池在使用过程中，热量损耗直接决定了电池的能量效率，因此对电池结构进行优化设计从而降低电池在工况使用过程中的热量损耗至关重要，比如：对电池结构的极耳参数进行设计。然而，现有的电池结构的设计通常是采用正交实验法进行设计，而正交实验法存在所需方案较多、制样成本费用高以及后续样品测试周期长等降低电池结构中极耳参数的确定效率的影响因素，从而容易降低电池产品的开发效率。可见，提出一种提高电池结构中极耳参数的确定效率的技术方案显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定方法及装置，能够提高电池结构中的极耳参数的确定效率，有利于提高·电池产品的开发效率。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定方法，所述方法包括：

3、获取多个待仿真方案，所有所述待仿真方案均对应相同的电池结构，且每一所述待仿真方案均存在对应的电池结构参数，所述电池结构参数至少包括电池极耳宽度和/或电池极耳数量；

4、将每一所述待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中进行仿真，得到每一所述待仿真方案的仿真结果；

5、根据所有所述待仿真方案对应的仿真结果，从所有所述待仿真方案中确定出最优仿真方案；

6、确定所述最优仿真方案的电池极耳参数，作为所述电池结构的最优极耳参数。

7、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所有所述待仿真方案对应的仿真结果，从所有所述待仿真方案中确定出所述电池结构的最优仿真方案，包括：

8、根据每一所述待仿真方案对应的仿真结果，分析所述电池结构在每一所述待仿真方案的性能参数集合，所述性能参数集合包括一个或多个性能参数；

9、对所述电池结构在所有所述待仿真方案的性能参数集合进行综合分析，得到所有所述待仿真方案的综合分析结果；

10、根据所述综合分析结果，从所述电池结构的所有所述待仿真方案中选择其中一个，作为所述电池结构的最优仿真方案。

11、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述仿真结果包括仿真电压数据和/或soc数据和/或温度场数据；其中，当所述仿真结果包括所述仿真电压数据时，所述仿真结果还包括实测电压数据，其中，所有所述待仿真方案的实测电压数据均相同；

12、以及，所述根据每一所述待仿真方案对应的仿真结果，分析所述电池结构在每一所述待仿真方案的性能参数集合，包括：

13、当所述仿真结果包括所述仿真电压数据时，根据每一所述待仿真方案对应的仿真电压数据以及所述实测电压数据，计算每一所述待仿真方案的电池直流内阻；和/或，

14、当所述仿真结果包括所述soc数据时，对每一所述待仿真方案对应的soc数据进行分析，得到每一所述待仿真方案的soc分布情况；和/或，

15、当所述仿真结果包括所述温度场数据时，对每一所述待仿真方案对应的温度场数据进行分析，得到每一所述待仿真方案的温升数据；

16、其中，所述性能参数集合包括所述电池直流内阻和/或所述soc分布情况和/或所述温升数据。

17、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述将每一所述待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中进行仿真，得到每一所述待仿真方案的仿真结果，包括：

18、对于任一所述待仿真方案，将该待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中，仿真得到在该待仿真方案中所述电池结构的锂离子浓度集合，所述电池结构的锂离子浓度集合包括所述电池结构的电极涂层的涂层颗粒的表面锂离子浓度及所述涂层颗粒的平均锂离子浓度；

19、根据在该待仿真方案中的所述涂层颗粒的表面锂离子浓度及所述涂层颗粒的平均锂离子浓度，计算该待仿真方案对应的soc数据，并确定该待仿真方案对应的soc数据，作为该待仿真方案的仿真结果；

20、和/或，

21、对于任一所述待仿真方案，将该待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中，仿真得到该待仿真方案的温度计算参数，所述温度计算参数包括预设的温度场计算公式所需的参数；

22、将该待仿真方案的温度计算参数输入至所述温度场计算公式中进行计算，得到该待仿真方案的温度场数据，并确定该待仿真方案的温度场数据，作为该待仿真方案的仿真结果。

23、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，每一所述待仿真方案的综合分析结果包括每一所述待仿真方案的内阻变化率、每一所述待仿真方案的温升数据以及每一所述待仿真方案的soc分布均匀度的一种或多种的组合；

24、以及，所述根据所述综合分析结果，从所述电池结构的所有所述待仿真方案中选择其中一个，作为所述电池结构的最优仿真方案，包括：

25、当所述综合分析结果包括所述内阻变化率、所述温升数据以及所述soc分布均匀度时，从所述电池结构的所有所述待仿真方案中选择所述内阻变化率大于或等于预设变化率、所述温升数据小于或等于预设温升数据且所述soc分布均匀度满足预设分布条件的其中一个，作为所述电池结构的最优仿真方案。

26、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述仿真电压数据包括预设仿真时长段内多个仿真时刻中每一所述仿真时刻的仿真电压，所述实测电压数据包括预设测试时长段内多个测试时刻中每一所述测试时刻的实测电压；

27、以及，所述方法还包括：

28、根据所述电池结构在每一所述待仿真方案中的所有所述实测电压以及每一所述待仿真方案对应的所有所述仿真电压，生成每一所述待仿真方案的电压校正系数；

29、根据每一所述待仿真方案的电压校正系数，对每一所述待仿真方案对应的仿真电压数据进行校正，得到每一所述待仿真方案对应的目标仿真电压数据。

30、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述电池结构在每一所述待仿真方案中的所有所述实测电压以及每一所述待仿真方案对应的所有所述仿真电压，生成每一所述待仿真方案的电压校正系数，包括：

31、根据所述电池结构在每一所述待仿真方案中的所有所述实测电压，建立所述电池结构在每一所述待仿真方案中的第一关系曲线，第一关系曲线用于表示实测电压-时刻的对应关系；

32、根据每一所述待仿真方案对应的所有所述仿真电压，建立所述电池结构在每一所述待仿真方案中的第二关系曲线，所述第二关系曲线用于表示仿真电压-时刻的对应关系；

33、对于每一所述待仿真方案，根据所述电池结构在该待仿真方案的第一关系曲线及所述电池结构在该待仿真方案的第二关系曲线，生成该待仿真方案的电压校正系数。

34、本发明第二方面公开了一种基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定装置，所述装置包括：

35、获取模块，用于获取多个待仿真方案，所有所述待仿真方案均对应相同的电池结构，且每一所述待仿真方案均存在对应的电池结构参数，所述电池结构参数至少包括电池极耳宽度和/或电池极耳数量；

36、仿真模块，用于将每一所述待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中进行仿真，得到每一所述待仿真方案的仿真结果；

37、确定模块，用于根据所有所述待仿真方案对应的仿真结果，从所有所述待仿真方案中确定出最优仿真方案；

38、所述确定模块，还用于确定所述最优仿真方案的电池极耳参数，作为所述电池结构的最优极耳参数。

39、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述确定模块根据所有所述待仿真方案对应的仿真结果，从所有所述待仿真方案中确定出所述电池结构的最优仿真方案的方式具体包括：

40、根据每一所述待仿真方案对应的仿真结果，分析所述电池结构在每一所述待仿真方案的性能参数集合，所述性能参数集合包括一个或多个性能参数；

41、对所述电池结构在所有所述待仿真方案的性能参数集合进行综合分析，得到所有所述待仿真方案的综合分析结果；

42、根据所述综合分析结果，从所述电池结构的所有所述待仿真方案中选择其中一个，作为所述电池结构的最优仿真方案。

43、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述仿真结果包括仿真电压数据和/或soc数据和/或温度场数据；其中，当所述仿真结果包括所述仿真电压数据时，所述仿真结果还包括实测电压数据，其中，所有所述待仿真方案的实测电压数据均相同；

44、以及，所述确定模块根据每一所述待仿真方案对应的仿真结果，分析所述电池结构在每一所述待仿真方案的性能参数集合，包括：

45、当所述仿真结果包括所述仿真电压数据时，根据每一所述待仿真方案对应的仿真电压数据以及所述实测电压数据，计算每一所述待仿真方案的电池直流内阻；和/或，

46、当所述仿真结果包括所述soc数据时，对每一所述待仿真方案对应的soc数据进行分析，得到每一所述待仿真方案的soc分布情况；和/或，

47、当所述仿真结果包括所述温度场数据时，对每一所述待仿真方案对应的温度场数据进行分析，得到每一所述待仿真方案的温升数据；

48、其中，所述性能参数集合包括所述电池直流内阻和/或所述soc分布情况和/或所述温升数据。

49、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述确定模块将每一所述待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中进行仿真，得到每一所述待仿真方案的仿真结果的方式具体包括：

50、对于任一所述待仿真方案，将该待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中，仿真得到在该待仿真方案中所述电池结构的锂离子浓度集合，所述电池结构的锂离子浓度集合包括所述电池结构的电极涂层的涂层颗粒的表面锂离子浓度及所述涂层颗粒的平均锂离子浓度；

51、根据在该待仿真方案中的所述涂层颗粒的表面锂离子浓度及所述涂层颗粒的平均锂离子浓度，计算该待仿真方案对应的soc数据，并确定该待仿真方案对应的soc数据，作为该待仿真方案的仿真结果；

52、和/或，

53、对于任一所述待仿真方案，将该待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好所述电池结构的电化学仿真模型中，仿真得到该待仿真方案的温度计算参数，所述温度计算参数包括预设的温度场计算公式所需的参数；

54、将该待仿真方案的温度计算参数输入至所述温度场计算公式中进行计算，得到该待仿真方案的温度场数据，并确定该待仿真方案的温度场数据，作为该待仿真方案的仿真结果。

55、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，每一所述待仿真方案的综合分析结果包括每一所述待仿真方案的内阻变化率、每一所述待仿真方案的温升数据以及每一所述待仿真方案的soc分布均匀度的一种或多种的组合；

56、以及，所述确定模块根据所述综合分析结果，从所述电池结构的所有所述待仿真方案中选择其中一个，作为所述电池结构的最优仿真方案的方式具体包括：

57、当所述综合分析结果包括所述内阻变化率、所述温升数据以及所述soc分布均匀度时，从所述电池结构的所有所述待仿真方案中选择所述内阻变化率大于或等于预设变化率、所述温升数据小于或等于预设温升数据且所述soc分布均匀度满足预设分布条件的其中一个，作为所述电池结构的最优仿真方案。

58、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述仿真电压数据包括预设仿真时长段内多个仿真时刻中每一所述仿真时刻的仿真电压，所述实测电压数据包括预设测试时长段内多个测试时刻中每一所述测试时刻的实测电压；

59、以及，所述装置还包括：

60、生成模块，用于根据所述电池结构在每一所述待仿真方案中的所有所述实测电压以及每一所述待仿真方案对应的所有所述仿真电压，生成每一所述待仿真方案的电压校正系数；

61、校正模块，用于根据每一所述待仿真方案的电压校正系数，对每一所述待仿真方案对应的仿真电压数据进行校正，得到每一所述待仿真方案对应的目标仿真电压数据。

62、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述生成模块根据所述电池结构在每一所述待仿真方案中的所有所述实测电压以及每一所述待仿真方案对应的所有所述仿真电压，生成每一所述待仿真方案的电压校正系数的方式具体包括：

63、根据所述电池结构在每一所述待仿真方案中的所有所述实测电压，建立所述电池结构在每一所述待仿真方案中的第一关系曲线，第一关系曲线用于表示实测电压-时刻的对应关系；

64、根据每一所述待仿真方案对应的所有所述仿真电压，建立所述电池结构在每一所述待仿真方案中的第二关系曲线，所述第二关系曲线用于表示仿真电压-时刻的对应关系；

65、对于每一所述待仿真方案，根据所述电池结构在该待仿真方案的第一关系曲线及所述电池结构在该待仿真方案的第二关系曲线，生成该待仿真方案的电压校正系数。

66、本发明第三方面公开了另一种基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定装置，所述装置包括：

67、存储有可执行程序代码的存储器；

68、与所述存储器耦合的处理器；

69、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定方法。

70、本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的基于电化学仿真模型的电池极耳参数的确定方法。

71、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

72、本发明实施例中，获取多个待仿真方案，所有待仿真方案均对应相同的电池结构，且每一待仿真方案均存在对应的电池结构参数，电池结构参数至少包括电池极耳宽度和/或电池极耳数量；将每一待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好电池结构的电化学仿真模型中进行仿真，得到每一待仿真方案的仿真结果；根据所有待仿真方案对应的仿真结果，从所有待仿真方案中确定出最优仿真方案；确定最优仿真方案的电池极耳参数，作为电池结构的最优极耳参数。可见，实施本发明能够获取多个待仿真方案，并将每一待仿真方案对应的电池结构参数输入至预先构建好电池结构的电化学仿真模型中进行仿真，得到每一待仿真方案的仿真结果，能够提高对每一待仿真方案的仿真效率和仿真准确性，随后根据所有待仿真方案对应的仿真结果，从所有待仿真方案中确定出最优仿真方案，能够基于快速确定出的所有待仿真方案对应的仿真结果提高从所有待仿真方案中确定出最优仿真方案的效率和准确性，再确定最优仿真方案的电池极耳参数，作为电池结构的最优极耳参数，能够基于快速确定出的最优仿真方案提高电池结构中的最优极耳参数的确定效率和准确性，从而有利于根据快速确定出的极耳参数提高电池产品的开发效率，且通过电化学仿真模型的快速确定出最优极耳参数的方式，相比于现有技术采用正交实验法的方式而言，能够简化每一待仿真方案从而在一定程度上提高对每一待仿真方案的仿真效率和仿真速度进而有利于提高最优仿真方案的确定效率和确定速度，且采用电化学仿真模型能够减少电池的制样成本以及能够在一定程度上提升电池产品的开发效率。