长沙矿山研究院有限责任公司;中南大学曹凤金获国家专利权
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龙图腾网获悉长沙矿山研究院有限责任公司;中南大学申请的专利基于EIS的锂离子电池电-热-老化耦合模型构建方法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:CN120745395B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05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:202510850849.6,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权基于EIS的锂离子电池电-热-老化耦合模型构建方法是由曹凤金;陈宁;刘东;邓宇;申勇;周宇;贺耀庭;曹可;陈恳;杨雨康设计研发完成,并于2025-06-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于EIS的锂离子电池电-热-老化耦合模型构建方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于EIS的锂离子电池电‑热‑老化耦合模型构建方法,首先,基于电池实测电化学阻抗谱数据,利用弛豫时间分布确定分数阶等效电路模型的元件数目,并通过粒子群优化算法完成参数辨识,提升模型精度;其次,结合电池几何参数与热物性数据,构建均一化热模型,通过网格划分计算各单元产热、传热及散热过程,生成三维温度剖面图;此外,引入半经验老化模型,建立健康状态与传热系数的动态关联方程,实现老化参数的实时更新;通过时间步长驱动的闭环耦合机制,动态调整电学参数、温度分布及老化状态,从而解决了传统单一模型无法适应内外部环境变化的局限性的问题。
本发明授权基于EIS的锂离子电池电-热-老化耦合模型构建方法在权利要求书中公布了:1.一种基于EIS的锂离子电池电-热-老化耦合模型构建方法,其特征在于,包括: S100、获取电池基础数据,所述电池基础数据包括电池的实际容量与OCV-SOC曲线,以及不同荷电状态的锂离子电池在不同温度条件下的EIS数据; S200、构建锂离子电池分数阶等效电路模型:根据所述EIS数据获取电池的DRT,通过计算DRT峰的个数确定等效电路模型中CPE元件的个数,使用粒子群最优算法对模型中的各个元件进行广域搜索,实现对分数阶等效电路模型的参数辨识; S300、构建锂离子电池均一化热模型及电池半经验老化模型:获取电池的基础热参数,对电池结构进行网格划分,计算电池各单元的产热、传热及电池表面的散热总量,得到热模型,通过差分方程简化热传导方程的偏微分计算,获取电池在不同时刻各个网格单元的温度并生成电池三维温度剖面图,并在锂离子电池的运行过程中记录电池工况数据,计算电池本次运行的容量损失并更新电池SOH,构建老化模型; S400、构建电模型、热模型和老化模型的耦合模型:配置所述电池模型基础数据的初值和终止条件,依据电池的历史循环周期计算电池当前周期的SOH,并计算本周期SOH下电池在x,y,z不同方向上的传热系数,实现电模型、热模型和老化模型在电池循环次数层级上的耦合,更新电池的温度分布及荷电状态SOC,确定这一时刻电池阻性和容性元件的大小,实现元件参数动态更新,判断是否满足配置的终止条件,若不满足终止条件,则运行时间自增一个步长,继续执行步骤S430,直至满足终止条件;所述S400包括: S410、配置电池模型初始参数和终止条件,所述初始参数包括电池最大满充容量、初始SOC、循环次数n、恒流工作电流I、仿真的时间步长以及所述电池的基础热参数,所述终止条件为运行总时间超过预设运行时间或电池SOC小于0.1; S420、依据电池的历史循环周期计算电池当前周期的SOH,确定电池的老化状态,并计算本周期SOH下电池在x,y,z不同方向上的传热系数,实现电模型、热模型和老化模型在电池循环次数层级上的耦合; S430、计算电池运行过程的电热数据:以时间步长为单位计算电池开路电压及产热,并依据电池产热推算电池不同网格单元的温度大小,更新电池的温度分布及荷电状态SOC;依据安时积分法更新电池在这一时刻的SOC,计算不同时刻电池各个网格的节点温度,并使用所在网格的温度作为电池的中心温度,a,b,c分别代表电池的长宽高; S440、根据电池内部的最高温度、SOC及循环周期确定这一时刻电池阻性和容性元件的大小,设计更新方程,实现分数阶等效电路模型的元件参数动态更新;并引入元件参数的老化修正方程如式29所示: 29 其中,X为老化修正过后的元件参数大小,为元件老化因子,为经参数更新方程更新过后的元件参数大小; S450、判断是否满足所述终止条件,若是,则模型运行终止,记录电池模型运行过程中所得到的所有数据,否则,运行时间自增一个时间步长,继续执行S430直至满足终止条件。
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