模拟器调谐数据推导方法以及模拟器调谐数据推导设备与流程

本公开涉及调谐数据的推导技术，该调谐数据是使用用于特定类型的电池电芯的充电和放电响应特性模拟的电池模拟器来模拟不同类型的电池电芯的充电和放电响应特性所必需的。本技术基于在2025年01月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2025-0006628并要求其优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。

背景技术：

1、近来，对便携式电子产品（例如膝上型计算机、摄像机和移动电话）的需求急剧增加，并且随着电动车辆、用于能量储存的蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，正在对可反复再充电的高性能电池进行许多研究。

2、目前，市场上存在许多不同类型的电池，并且锂离子电池（lib）是最普遍的类型之一。相比于lib，钠离子电池（sib）具有较低的能量密度，但具有较高的电化学稳定性和价格竞争力。

3、因为不同类型的电池电芯具有独特的特性，所以需要化学成分建模以满足客户要求或改善性能，并且在实践中，在批量生产之前有必要确认电池电芯是否具有目标充电和放电性能。

4、电池模拟器被广泛地用于预测电池电芯性能。电池模拟器是限定特定类型的电池电芯的二维或三维结构以及目标电池电芯内的粒子浓度、电流和电化学反应所需的方程、算法和/或数据的组合的集合，并且可以是数学电池模型的类型。

5、通常为每种电池类型提供电池模拟器，并且难以互换地用于两种或更多种类型的电池电芯。作为示例，因为针对lib的电池模拟器被设计为基于反映lib的电、化学或物理特性的输入数据来输出充电和放电行为信息，所以在与sib相关联的输入数据被输入到针对lib的电池模拟器中的情况下，电池模拟器将输出与sib的实际充电和放电行为显著不同的充电和放电行为信息。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开旨在提供一种用于推导调谐数据的方法和设备，所述调谐数据是使用用于特定类型的电池电芯的充电和放电响应特性模拟的电池模拟器来模拟不同类型的电池电芯的充电和放电响应特性所需的。

3、本公开内容的这些和其他目的和优点可以从以下描述中理解，并且将从本公开内容的实施方案中变得显而易见。而且，容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。

4、技术方案

5、提供了一种根据本公开的一个方面的模拟器调谐数据推导方法，以将第一类型的参考电芯用电池模拟器用于第二类型的目标电芯。所述模拟器调谐数据推导方法包括以下步骤：通过分析与使用多个测试条件对所述目标电芯执行的多个脉冲测试相关联的多个电压响应曲线来确定由所述目标电芯的电荷转移电阻驱动的多个超电势值，所述多个测试条件组合了多个荷电状态（soc）条件和多个电流条件；根据所述多个超电势值来确定多个目标正极超电势值；确定与所述多个目标正极超电势值相对应的多个正极动力学速率调节比；以及基于所述多个正极动力学速率调节比，推导指示所述soc条件、所述电流条件和所述正极动力学速率调节比之间的关系的第一调谐数据。

6、确定所述多个超电势值的步骤可以包括：根据所述多个电压响应曲线来确定多个感兴趣的电阻值；通过从所述多个感兴趣的电阻值中减去所述目标电芯的欧姆电阻值，确定多个电荷转移电阻值；以及基于所述多个电流条件和所述多个电荷转移电阻值，确定所述多个超电势值。

7、确定所述多个感兴趣的电阻值的步骤可以包括：根据所述多个电压响应曲线来确定在所述多个脉冲测试的初始周期中的多个电压变化值；以及通过将所述多个电压变化值除以所述多个电流条件来确定所述多个感兴趣的电阻值。

8、可以使用以下等式确定所述多个正极动力学速率调节比当中的第k个正极动力学速率调节比：

9、

10、其中，fpos[k]：第k个正极动力学速率调节比，

11、αa：负极的电荷转移系数，

12、αc：正极的电荷转移系数，

13、f：法拉第常数，

14、r：气体常数，

15、t：绝对温度，

16、ηr_pos[k]：第k个参考正极超电势值，

17、ηt_pos[k]：第k个目标正极超电势值。

18、推导所述第一调谐数据的步骤可以包括：根据所述多个电流条件，将所述多个正极动力学速率调节比分组成多个正极子集；从所述多个正极子集推导具有预定函数形式的多个正极主曲线；推导针对所述多个正极主曲线的多个曲线参数的多个正极子曲线；以及基于所述多个正极子曲线，推导表示所述soc条件、所述电流条件和所述正极动力学速率调节比之间的关系的第一综合曲线。所述第一调谐数据可以包括第一综合曲线。

19、所述多个正极主曲线可以是通过对所述多个正极子集应用曲线拟合而推导出的多个指数曲线函数。所述多个曲线参数可以包括截距，比例因子和增长速率。

20、推导所述多个正极子曲线的步骤可以包括：基于所述多个正极主曲线的多个截距值，推导表示所述电流条件与所述截距之间的关系的第一正极子曲线；基于所述多个正极主曲线的多个比例因子值，推导表示所述电流条件与所述比例因子之间的关系的第二正极子曲线；以及基于所述多个正极主曲线的多个增长速率值，推导表示所述电流条件与所述增长速率之间的关系的第三正极子曲线。

21、所述模拟器调谐数据推导方法还可以以下步骤：根据所述多个超电势值来确定多个目标负极超电势值；确定与所述多个目标负极超电势值相对应的多个负极动力学速率调节比；以及

22、基于所述多个负极动力学速率调节比，推导指示所述soc条件、所述电流条件和所述负极动力学速率调节比之间的关系的第二调谐数据。

23、提供了根据本公开的另一个方面的模拟器调谐数据推导设备，以将第一类型的参考电芯用电池模拟器用于第二类型的目标电芯。所述模拟器调谐数据推导设备包括：电池测试器，所述电池测试器被配置为使用多个测试条件对所述目标电芯执行多个脉冲测试，所述多个测试条件组合了多个soc条件和多个电流条件；以及处理器，所述处理器被配置为通过分析所述多个电压响应曲线。所述处理器还被配置为通过分析所述多个电压响应曲线来确定由所述目标电芯的电荷转移电阻驱动的多个超电势值。所述处理器还被配置为根据所述多个超电势值来确定多个目标正极超电势值。所述处理器还被配置为确定与所述多个目标正极超电势值相对应的多个正极动力学速率调节比。所述处理器还被配置为基于所述多个正极动力学速率调节比，推导指示所述soc条件、所述电流条件和所述正极动力学速率调节比之间的关系的第一调谐数据。

24、所述处理器还可以被配置为根据所述多个电压响应曲线来确定多个感兴趣的电阻值，通过从所述多个感兴趣的电阻值中减去所述目标电芯的欧姆电阻值来确定多个电荷转移电阻值。所述处理器还可以被配置为基于所述多个电流条件和所述多个电荷转移电阻值来确定所述多个超电势值。

25、所述处理器还可以被配置为使用以下等式来确定所述多个正极动力学速率调节比当中的第k个正极动力学速率调节比：

26、

27、其中，fpos[k]：第k个正极动力学速率调节比，

28、αa：负极的电荷转移系数，

29、αc：正极的电荷转移系数，

30、f：法拉第常数，

31、r：气体常数，

32、t：绝对温度，

33、ηr_pos[k]：第k个参考正极超电势值，

34、ηt_pos[k]：第k个目标正极超电势值。

35、所述处理器还可以被配置为根据所述多个电流条件将所述多个正极动力学速率调节比分组成多个正极子集。所述处理器还可以被配置为从所述多个正极子集推导具有预定函数形式的多个正极主曲线。所述处理器还可以被配置为推导针对所述多个正极主曲线的多个曲线参数的多个正极子曲线。所述处理器还可以被配置为基于所述多个正极子曲线，推导表示所述soc条件、所述电流条件和所述正极动力学速率调节比之间的关系的第一综合曲线。所述第一调谐数据包括所述第一综合曲线。

36、所述处理器还被配置为根据所述多个超电势值来确定多个目标负极超电势值。所述处理器还被配置为确定与所述多个目标负极超电势值相对应的多个负极动力学速率调节比。所述处理器还被配置为基于所述多个负极动力学速率调节比，推导指示所述soc条件、所述电流条件和所述负极动力学速率调节比之间的关系的第二调谐数据。

37、根据本公开的又一方面的电池模拟系统包括模拟器调谐数据推导设备。

38、有利效果

39、根据本公开的至少一个实施方式，可以推导使用电池模拟器来模拟特定类型的电池电芯的充电和放电响应特性所需的模拟器调谐数据，以模拟不同类型的电池电芯的充电和放电响应特性。

40、本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员通过所附权利要求将清楚地理解这些和其他效果。