安徽大学吕治强获国家专利权
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龙图腾网获悉安徽大学申请的专利基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119828005B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510260243.7,技术领域涉及:G01R31/367;该发明授权基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算方法及系统是由吕治强;田浩;强幸子;宋俊材;卢耀;宛新文设计研发完成,并于2025-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算方法及系统,涉及电池健康状态估算技术领域,具体包括:实时采集锂离子电池的关键参数,并且利用电化学反应动力学公式计算开路电压;计算健康指数,根据设定的最佳工作温度和当前工作环境温度均值计算温度影响指数,根据电池容量、循环次数和锂离子电池的内阻数据计算内阻影响指数;根据健康指数、温度影响指数和内阻影响指数计算用于反映待测锂离子电池健康状态的电池健康评分;将电池健康评分与预设的健康评估阈值进行比较,根据比较的结果,评估锂离子电池的健康状态,提供了一种科学的电池健康评估机制。
本发明授权基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算方法,其特征在于,具体步骤包括: 步骤1:实时采集待估算锂离子电池的关键参数,所述关键参数包括电池容量、循环次数、工作环境温度均值和内阻数据,以及距当前时刻最近t时间长度内的放电过程中的放电电压曲线,根据放电电压曲线计算电压平缓指数,并且利用电化学反应动力学公式计算开路电压; 步骤2:根据无量纲化处理后的电压平缓指数、开路电压、电池容量和电池内阻计算健康指数,根据设定的最佳工作温度和当前工作环境温度均值计算温度影响指数,根据电池容量、循环次数和锂离子电池的内阻数据计算内阻影响指数; 步骤3:将健康指数、温度影响指数和内阻影响指数相结合,生成电池健康评估模型,通过层次分析法来生成电池健康评估模型内的权重,采用9标度法评估各指标之间的重要性关系,形成判断矩阵,对判断矩阵进行归一化处理以计算权重向量,并利用模型生成用于反映待测锂离子电池健康状态的电池健康评分; 步骤4:将电池健康评分与预设的健康评估阈值进行比较,根据比较的结果,评估锂离子电池的健康状态,并指导管理决策; 根据无量纲化处理后的电压平缓指数、开路电压、电池容量和电池内阻计算健康指数,所依据的公式如下: 其中,HI为健康指数,Voc为开路电压,Voc,ref为电池标准开路电压,Cactual为当前电池容量,Crated为电池额定容量,e为自然常数,N为循环次数,Rint是电池内阻,VSI为电压平缓指数,μ、k1、k2和k3为预设的比例系数,且μk1k2k30; 根据设定的最佳工作温度和当前温度数据计算温度影响指数, 其中,TI为温度影响指数,e为自然常数,Tenv为电池的工作环境温度,Tideal为电池的最佳工作温度,设定为25℃,σ为修正系数,k4为预设的比例系数,且k40; 根据电池容量、循环次数和锂离子电池的内阻数据计算内阻影响指数,所依据的公式如下: 其中,RI为内阻影响指数,Cactual为当前电池容量,Crated为电池额定容量,e为自然常数,N为循环次数,Rint是电池内阻,k5、k6为预设的比例系数,且k6k50; 将健康指数、温度影响指数和内阻影响指数相结合生成电池健康评估模型,模型表达式为: 其中,PI为待测锂离子电池的电池健康评分,HI为健康指数,TI为温度影响指数,RI为内阻影响指数,ω1、ω2和ω3为比例系数,根据层次分析法获得; 通过层次分析法来确定比例系数,所依据的具体逻辑为:将健康指数、温度影响指数和内阻影响指数三个指标进行标记,通过九标度法确定两两之间的相对重要性的数值,构造判断矩阵,其中将健康指数的索引标记为1,温度影响指数的索引标记为2,内阻影响指数的索引标记为3,构造的判断矩阵为: 其中,f、v均表示指数的索引,且f∈[1,3],v∈[1,3],bfv表示索引为f的指数相对于索引为v的指数重要度,重要度采用1-9标度法,且bfv取值越大,说明索引为f的指数相较于索引为v的指数的重要度越大,且bff=1, 将判断矩阵中的各个元素值均除以其列的总和,以得到归一化后的归一化判断矩阵,计算归一化判断矩阵中每行元素值的均值,并将第一行元素值的均值作为健康指数的权重,将第二行元素值的均值作为温度影响指数的权重,将第三行元素值的均值作为内阻影响指数的权重,以缩放后数值之和等于1为约束条件,对三个权重进行等比例缩放,并将缩放后的权重作为对应指数的比例系数。
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