本發(fā)明涉及發(fā)熱功率估計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率在線估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于其高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車、新型電力系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程需求和電網(wǎng)儲(chǔ)能規(guī)模的增加，鋰離子電池的能量、功率密度需求日益增長(zhǎng)，電池故障風(fēng)險(xiǎn)也日益增加。針對(duì)電池故障診斷方法，目前大多是結(jié)合電池特征，采用優(yōu)化算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其中最為重要的電池特征是表現(xiàn)電特性的內(nèi)阻和表現(xiàn)熱特性的發(fā)熱功率。

2、現(xiàn)有技術(shù)中利用電池產(chǎn)熱模型描述電池內(nèi)部具有熱效應(yīng)的物理化學(xué)過程，并在線實(shí)時(shí)計(jì)算電池發(fā)熱功率。但是這一方式由于準(zhǔn)確測(cè)定方程中的熵系數(shù)的難度較大、測(cè)試過程使用設(shè)備昂貴且費(fèi)時(shí)，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常取熵系數(shù)的平均值，導(dǎo)致發(fā)熱功率計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)很大偏差。

3、因此，怎樣對(duì)熵系數(shù)進(jìn)行修正，減少由未修正的熵系數(shù)帶來的發(fā)熱功率計(jì)算誤差是一個(gè)亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種鋰離子電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率在線估計(jì)方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，能基于修正后的熵系數(shù)對(duì)鋰離子電池的發(fā)熱功率進(jìn)行在線估計(jì)。

2、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種鋰離子電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率在線估計(jì)方法，包括：

3、在當(dāng)前時(shí)刻不為初始時(shí)刻時(shí)，獲取待測(cè)鋰離子電池的耦合模型、內(nèi)阻的狀態(tài)方程、內(nèi)阻的觀測(cè)方程、熵系數(shù)的狀態(tài)方程以及熵系數(shù)的觀測(cè)方程；

4、獲取上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及熵系數(shù)，并根據(jù)內(nèi)阻的狀態(tài)方程、熵系數(shù)的狀態(tài)方程、上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及熵系數(shù)，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的內(nèi)阻以及熵系數(shù)的估計(jì)值；

5、根據(jù)上一時(shí)刻修正后的誤差協(xié)方差矩陣以及當(dāng)前時(shí)刻的過程噪聲協(xié)方差矩陣，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻以及熵系數(shù)的誤差協(xié)方差矩陣；其中，獲取上一時(shí)刻的電流，根據(jù)上一時(shí)刻的電流以及上述耦合模型，計(jì)算得到上一時(shí)刻修正后的誤差協(xié)方差矩陣；

6、根據(jù)上述耦合模型以及上述當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻以及熵系數(shù)的誤差協(xié)方差矩陣，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的內(nèi)阻與熵系數(shù)的卡爾曼增益矩陣；

7、根據(jù)內(nèi)阻的觀測(cè)方程、熵系數(shù)的觀測(cè)方程、當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻的觀測(cè)值以及當(dāng)前時(shí)刻熵系數(shù)的觀測(cè)值，計(jì)算內(nèi)阻以及熵系數(shù)的觀測(cè)誤差；

8、根據(jù)內(nèi)阻的估計(jì)值、熵系數(shù)的估計(jì)值、內(nèi)阻的卡爾曼增益矩陣、熵系數(shù)的卡爾曼增益矩陣、內(nèi)阻的觀測(cè)誤差以及熵系數(shù)的觀測(cè)誤差，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻修正后的內(nèi)阻和熵系數(shù)；

9、根據(jù)修正后的熵系數(shù)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電池的發(fā)熱功率。

10、進(jìn)一步的，耦合模型的構(gòu)建，包括：

11、對(duì)上述待測(cè)鋰離子電池在全荷電狀態(tài)范圍內(nèi)重復(fù)施加預(yù)設(shè)電流激勵(lì)，并獲取在施加上述預(yù)設(shè)電流激勵(lì)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的若干電壓突變量、擱置末端時(shí)刻對(duì)應(yīng)的擱置電壓值、恒流末端時(shí)刻對(duì)應(yīng)的若干電壓穩(wěn)態(tài)值、若干暫態(tài)電壓、若干第二內(nèi)阻以及各時(shí)刻的電池溫度；

12、根據(jù)上述若干電壓突變量、擱置電壓值、若干電壓穩(wěn)態(tài)值、若干暫態(tài)電壓、若干第二內(nèi)阻以及各時(shí)刻的電池溫度，構(gòu)建上述耦合模型。

13、進(jìn)一步的，上述根據(jù)上述若干電壓突變量、擱置電壓值、若干電壓穩(wěn)態(tài)值、若干暫態(tài)電壓、若干第二內(nèi)阻以及各時(shí)刻的電池溫度，構(gòu)建上述耦合模型，包括：

14、根據(jù)上述擱置電壓值，計(jì)算得到上述待測(cè)鋰離子電池的正極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、負(fù)極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、正極容量以及負(fù)極容量；

15、根據(jù)上述若干電壓突變量，計(jì)算得到在各上述電池溫度下，上述待測(cè)鋰離子電池的若干反應(yīng)極化系數(shù)；

16、根據(jù)上述若干電壓穩(wěn)態(tài)值，計(jì)算得到在各上述電池溫度下，上述待測(cè)鋰離子電池的若干正極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、若干負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)以及若干液相擴(kuò)散比例系數(shù)；

17、根據(jù)上述若干暫態(tài)電壓以及上述液相擴(kuò)散比例系數(shù)，計(jì)算得到上述待測(cè)鋰離子電池的液相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)；

18、根據(jù)各上述電池溫度、上述若干反應(yīng)極化系數(shù)、上述若干正極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、若干負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)以及若干液相擴(kuò)散比例系數(shù)，計(jì)算得到修正后的上述待測(cè)鋰離子電池的第一內(nèi)阻、反應(yīng)極化系數(shù)、正極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)以及液相擴(kuò)散比例系數(shù)；

19、獲取上述待測(cè)鋰離子電池的表面積以及質(zhì)量，根據(jù)上述表面積、各上述電池溫度以及上述質(zhì)量，計(jì)算得到上述待測(cè)鋰離子電池的換熱系數(shù)以及電池等效比熱容；

20、根據(jù)上述各時(shí)刻的電池溫度、上述表面積、上述質(zhì)量、上述正極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述負(fù)極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述正極容量、上述負(fù)極容量、上述液相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、上述修正后的上述待測(cè)鋰離子電池的第一內(nèi)阻、上述修正后的反應(yīng)極化系數(shù)、上述修正后的正極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、上述修正后的負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、上述修正后的液相擴(kuò)散比例系數(shù)、上述換熱系數(shù)以及上述電池等效比熱容，構(gòu)建待測(cè)鋰離子電池的耦合模型。

21、進(jìn)一步的，上述根據(jù)上述各時(shí)刻的電池溫度、上述表面積、上述質(zhì)量、上述正極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述負(fù)極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述正極容量、上述負(fù)極容量、上述液相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、上述修正后的上述待測(cè)鋰離子電池的第一內(nèi)阻、上述修正后的反應(yīng)極化系數(shù)、上述修正后的正極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、上述修正后的負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)、上述修正后的液相擴(kuò)散比例系數(shù)、上述換熱系數(shù)以及上述電池等效比熱容，構(gòu)建待測(cè)鋰離子電池的耦合模型，包括：

22、根據(jù)上述正極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述負(fù)極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述正極容量以及上述負(fù)極容量，構(gòu)建用于描述電池工作過程的電池工作過程模型；

23、根據(jù)上述正極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述負(fù)極初始嵌鋰濃度分?jǐn)?shù)、上述正極容量以及上述負(fù)極容量、上述正極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)以及上述負(fù)極固相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)，構(gòu)建用于描述固相擴(kuò)散過程的固相擴(kuò)散模型；

24、獲取上述待測(cè)鋰離子電池的正極板液相鋰離子濃度、負(fù)極板液相鋰離子濃度以及正負(fù)極集流體處液相鋰離子濃度改變量，以根據(jù)上述正極板液相鋰離子濃度、負(fù)極板液相鋰離子濃度以及正負(fù)極集流體處液相鋰離子濃度改變量、上述修正后的液相擴(kuò)散比例系數(shù)以及上述液相擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)，構(gòu)建用于描述液相擴(kuò)散過程的液相擴(kuò)散模型；

25、根據(jù)上述質(zhì)量以及上述修正后的反應(yīng)極化系數(shù)，構(gòu)建用于描述反應(yīng)極化作用的反應(yīng)極化模型；

26、根據(jù)上述修正后的上述待測(cè)鋰離子電池的第一內(nèi)阻，構(gòu)建用于描述歐姆極化作用的歐姆極化模型；

27、根據(jù)上述修正后的上述待測(cè)鋰離子電池的第一內(nèi)阻以及上述各時(shí)刻的電池溫度，構(gòu)建用于描述電池內(nèi)部產(chǎn)熱行為的產(chǎn)熱模型；

28、根據(jù)上述各時(shí)刻的電池溫度以及上述電池等效比熱容，構(gòu)建用于描述電池溫度的溫度模型；

29、根據(jù)上述表面積，構(gòu)建對(duì)流換熱系數(shù)與電池向環(huán)境的散熱熱阻的關(guān)系表達(dá)式；

30、獲取參考溫度，根據(jù)參考溫度以及上述各時(shí)刻的電池溫度，構(gòu)建修正方程；

31、根據(jù)上述電池工作過程模型、上述固相擴(kuò)散模型、上述液相擴(kuò)散模型、上述反應(yīng)極化模型、上述歐姆極化模型、上述產(chǎn)熱模型、上述溫度模型、上述關(guān)系表達(dá)式以及上述修正方程，得到上述耦合模型。

32、進(jìn)一步的，內(nèi)阻的狀態(tài)方程以及內(nèi)阻的觀測(cè)方程的構(gòu)建，包括：

33、根據(jù)上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及當(dāng)前時(shí)刻的過程噪聲，構(gòu)建上述內(nèi)阻的狀態(tài)方程；

34、根據(jù)上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及當(dāng)前時(shí)刻的觀測(cè)噪聲，構(gòu)建上述內(nèi)阻的觀測(cè)方程。

35、進(jìn)一步的，熵系數(shù)的狀態(tài)方程以及熵系數(shù)的觀測(cè)方程的構(gòu)建，包括：

36、根據(jù)上一時(shí)刻修正后的熵系數(shù)以及當(dāng)前時(shí)刻的過程噪聲，構(gòu)建上述內(nèi)阻的狀態(tài)方程；

37、根據(jù)上一時(shí)刻修正后的熵系數(shù)以及當(dāng)前時(shí)刻的觀測(cè)噪聲，構(gòu)建上述內(nèi)阻的觀測(cè)方程。

38、進(jìn)一步的，在當(dāng)前時(shí)刻為初始時(shí)刻時(shí)，根據(jù)上述耦合模型得到初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的熵系數(shù)；

39、根據(jù)上述第一內(nèi)阻以及初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的熵系數(shù)，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的發(fā)熱功率。

40、在上述方法項(xiàng)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對(duì)應(yīng)提供了裝置項(xiàng)實(shí)施例；

41、本發(fā)明提供了一種鋰離子電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率在線估計(jì)裝置，包括：

42、模型以及方程獲取模塊、估計(jì)值計(jì)算模塊、誤差協(xié)方差矩陣計(jì)算模塊、卡爾曼增益矩陣計(jì)算模塊、觀測(cè)誤差計(jì)算模塊、內(nèi)阻與熵系數(shù)修正模塊以及發(fā)熱功率計(jì)算模塊；

43、上述模型以及方程獲取模塊，用于在當(dāng)前時(shí)刻不為初始時(shí)刻時(shí)，獲取待測(cè)鋰離子電池的耦合模型、內(nèi)阻的狀態(tài)方程、內(nèi)阻的觀測(cè)方程、熵系數(shù)的狀態(tài)方程以及熵系數(shù)的觀測(cè)方程；

44、上述估計(jì)值計(jì)算模塊，用于獲取上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及熵系數(shù)，并根據(jù)內(nèi)阻的狀態(tài)方程、熵系數(shù)的狀態(tài)方程、上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及熵系數(shù)，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的內(nèi)阻以及熵系數(shù)的估計(jì)值；

45、上述誤差協(xié)方差矩陣計(jì)算模塊，用于根據(jù)上一時(shí)刻修正后的誤差協(xié)方差矩陣以及當(dāng)前時(shí)刻的過程噪聲協(xié)方差矩陣，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻以及熵系數(shù)的誤差協(xié)方差矩陣；其中，獲取上一時(shí)刻的電流，根據(jù)上一時(shí)刻的電流以及上述耦合模型，計(jì)算得到上一時(shí)刻修正后的誤差協(xié)方差矩陣；

46、上述卡爾曼增益矩陣計(jì)算模塊，用于根據(jù)上述耦合模型以及上述當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻以及熵系數(shù)的誤差協(xié)方差矩陣，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的內(nèi)阻與熵系數(shù)的卡爾曼增益矩陣；

47、上述觀測(cè)誤差計(jì)算模塊，用于根據(jù)內(nèi)阻的觀測(cè)方程、熵系數(shù)的觀測(cè)方程、當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻的觀測(cè)值以及當(dāng)前時(shí)刻熵系數(shù)的觀測(cè)值，計(jì)算內(nèi)阻以及熵系數(shù)的觀測(cè)誤差；

48、上述內(nèi)阻與熵系數(shù)修正模塊，用于根據(jù)內(nèi)阻的估計(jì)值、熵系數(shù)的估計(jì)值、內(nèi)阻的卡爾曼增益矩陣、熵系數(shù)的卡爾曼增益矩陣、內(nèi)阻的觀測(cè)誤差以及熵系數(shù)的觀測(cè)誤差，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻修正后的內(nèi)阻和熵系數(shù)；

49、上述發(fā)熱功率計(jì)算模塊，用于根據(jù)修正后的熵系數(shù)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電池的發(fā)熱功率。

50、在上述方法項(xiàng)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對(duì)應(yīng)提供了一終端設(shè)備項(xiàng)實(shí)施例；

51、本發(fā)明提供了一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中且被配置為由上述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，上述處理器執(zhí)行上述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任意一實(shí)施例上述的一種鋰離子電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率在線估計(jì)方法。

52、在上述方法項(xiàng)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對(duì)應(yīng)提供了一存儲(chǔ)介質(zhì)項(xiàng)實(shí)施例；

53、本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，包括處理器、存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中且被配置為由上述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，上述處理器執(zhí)行上述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任意一實(shí)施例上述的一種鋰離子電池內(nèi)阻的發(fā)熱功率在線估計(jì)方法。

54、本發(fā)明的實(shí)施例，具有如下有益效果：

55、本發(fā)明提供了一種基于電-熱-流體耦合模型的鋰離子電池內(nèi)阻及發(fā)熱功率在線估計(jì)方法、裝置、終端設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)上述方法，首先在當(dāng)前時(shí)刻不為初始時(shí)刻時(shí)，獲取待測(cè)鋰離子電池的耦合模型、內(nèi)阻的狀態(tài)方程、內(nèi)阻的觀測(cè)方程、熵系數(shù)的狀態(tài)方程以及熵系數(shù)的觀測(cè)方程；隨后獲取上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及熵系數(shù)，并根據(jù)內(nèi)阻的狀態(tài)方程、熵系數(shù)的狀態(tài)方程、上一時(shí)刻修正后的內(nèi)阻以及熵系數(shù)，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的內(nèi)阻以及熵系數(shù)的估計(jì)值；然后根據(jù)上一時(shí)刻修正后的誤差協(xié)方差矩陣以及當(dāng)前時(shí)刻的過程噪聲協(xié)方差矩陣，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻以及熵系數(shù)的誤差協(xié)方差矩陣；其中，獲取上一時(shí)刻的電流，根據(jù)上一時(shí)刻的電流以及上述耦合模型，計(jì)算得到上一時(shí)刻修正后的誤差協(xié)方差矩陣；再根據(jù)上述耦合模型以及上述當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻以及熵系數(shù)的誤差協(xié)方差矩陣，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的內(nèi)阻與熵系數(shù)的卡爾曼增益矩陣；隨后根據(jù)內(nèi)阻的觀測(cè)方程、熵系數(shù)的觀測(cè)方程、當(dāng)前時(shí)刻內(nèi)阻的觀測(cè)值以及當(dāng)前時(shí)刻熵系數(shù)的觀測(cè)值，計(jì)算內(nèi)阻以及熵系數(shù)的觀測(cè)誤差；然后根據(jù)內(nèi)阻的估計(jì)值、熵系數(shù)的估計(jì)值、內(nèi)阻的卡爾曼增益矩陣、熵系數(shù)的卡爾曼增益矩陣、內(nèi)阻的觀測(cè)誤差以及熵系數(shù)的觀測(cè)誤差，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻修正后的內(nèi)阻和熵系數(shù)；最后根據(jù)修正后的熵系數(shù)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電池的發(fā)熱功率。因此本發(fā)明通過構(gòu)建熵系數(shù)的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，并基于ekf迭代算法，能基于修正后的熵系數(shù)對(duì)鋰離子電池的發(fā)熱功率進(jìn)行在線估計(jì)。