固态电池的产热功率确定方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及电池测试与热管理，具体而言，涉及一种固态电池的产热功率确定方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、固态锂电池凭借其高能量密度和高安全性，已成为下一代储能技术的研究热点。然而，与液态电池不同，固态电池在实际运行中需借助外部夹具施加持续压力以维持电极与固态电解质间的紧密界面接触。这种机械夹持结构虽然提升了离子传输效率，却遮蔽了电芯主体表面，导致温度传感器无法直接布设于电芯大面，从而难以实时、准确地获取其温度分布及热行为。温度是影响电池性能、寿命与安全性的关键状态参数，若产热速率超过散热能力，易引发局部温升过高甚至热失控。目前，针对此类无法直接测量表面温度的固态电池，常用的间接监测方法主要依赖极耳温度反馈。但由于极耳与电芯本体间存在导热路径差异和接触热阻，极耳温度往往不能准确反映电芯内部实际温度；且相关技术中的热仿真模型多依赖理想化产热模型，预测精度受限。综上可知，相关技术中固态电池因夹具遮蔽导致无法直接测量表面温度，进而难以高精度预测电芯内部产热功率等问题。

2、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种固态电池的产热功率确定方法、装置及电子设备，以至少解决相关技术中固态电池因夹具遮蔽导致无法直接测量表面温度，进而难以高精度预测电芯内部产热功率的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种固态电池的产热功率确定方法，包括：获取固态电池的电极的实测极耳温度，其中，实测极耳温度通过设置在电极的极耳位置的传感器采集得到；基于固态电池的电芯体产热模型和极耳产热模型，得到固态电池的初始三维热模型，其中，初始三维热模型包括固态电池的电芯、极耳和夹住极耳的夹具系统；基于实测极耳温度与仿真极耳温度的差异，对初始三维热模型中的预定热参数进行反演校准，得到目标三维热模型，其中，预定热参数包括以下至少之一：夹具系统与空气之间的对流换热系数、电芯的比热容，电芯的导热系数；根据目标三维热模型，确定固态电池的电芯产热功率。

3、可选的，在基于固态电池的电芯体产热模型和极耳产热模型，得到固态电池的初始三维热模型之前，该方法还包括：获取固态电池的开路电压模型和工作电压模型，其中，开路电压模型用于指示固态电池的开路电压随荷电状态的变化关系，工作电压模型用于指示固态电池的工作电压随时间的变化关系；基于开路电压模型和工作电压模型，得到电芯体产热模型。

4、通过以上方式，通过引入开路电压模型和工作电压模型，本实施例能够精确捕捉固态电池在不同荷电状态和动态工作电流下的真实发热特性，弥补了仅依赖固定参数估算产热导致的精度不足问题，使得后续构建的初始三维热模型中的电芯体热源更加贴合实际物理工况，为后续基于实测极耳温度对夹具对流换热系数、电芯比热容及导热系数等关键热参数进行精准反演校准提供了高保真的初始基础，最终实现了固态电池内部产热功率的高精度预测。

5、可选的，获取固态电池的开路电压模型和工作电压模型，包括：通过如下方式得到开路电压模型：获取多个离散数据对，其中，每个离散数据对包括固态电池的目标开路电压以及对应的荷电状态，目标开路电压通过在预设恒温环境中采用预定小电流对固态电池进行充放电循环，在充放电循环过程中每隔预设荷电状态间隔将固态电池搁置预定时长后采集得到；基于多个离散数据对，采用插值算法生成开路电压与荷电状态之间的连续函数关系，得到开路电压模型。

6、通过以上方式，可以解决因开路电压数据稀疏或拟合粗糙导致的输入误差问题，使得电芯体产热模型能够基于高精度的连续函数关系进行计算，进而显著提高了初始三维热模型的构建精度，最终提升了根据目标三维热模型反演校准后确定固态电池电芯产热功率的准确性。

7、可选的，基于开路电压模型和工作电压模型，得到电芯体产热模型，包括：基于开路电压模型和工作电压模型，通过如下方式得到电芯体产热模型：；其中，为电芯在任一时刻的瞬时产热速率；为电芯在任一时刻的电流；为开路电压模型，用于确定任一时刻的开路电压；为工作电压模型，用于确定任一时刻的工作电压；为电芯在任一时刻的绝对温度；为开路电压温度系数，表示电芯的体积。

8、通过以上方式，可以在构建初始三维热模型前，从物理机理上完善了电芯体的热源分布模型，避免了因忽略熵变热效应导致的产热计算偏差，使得后续基于实测极耳温度对模型参数进行反演校准所获得的目标三维热模型能够更真实地反映固态电池内部的产热特性，显著提升了最终确定的电芯产热功率预测精度。

9、可选的，在基于固态电池的电芯体产热模型和极耳产热模型，得到固态电池的初始三维热模型之前，该方法还包括：获取流过极耳的电流以及极耳的焊接阻抗；基于流过极耳的电流和焊接阻抗，通过如下方式得到极耳产热模型：，其中，表示极耳的欧姆产热，i表示流过极耳的电流，表示焊接阻抗。

10、通过以上方式，引入电流和焊接阻抗这两个电学参量，能够精确表征极耳处因接触电阻引起的局部发热情况，进而将该计算得到的作为热源边界条件输入至初始三维热模型中，有效解决了极耳部分热源定义模糊、缺乏量化依据导致的热模型初始精度不足的问题，显著提升了固态电池整体热仿真模型中极耳区域温度预测的准确度，为后续基于实测极耳温度反演校准电芯体热参数提供了更可靠的基础模型。

11、可选的，基于实测极耳温度与仿真极耳温度的差异，对初始三维热模型中的预定热参数进行反演校准，得到目标三维热模型，包括：运行初始三维热模型，获取仿真极耳温度随时间的第一变化曲线；获取实测极耳温度随时间的第二变化曲线；以第一变化曲线与第二变化曲线的误差小于预设阈值为优化目标，对预定热参数进行优化；基于优化后的预定热参数，得到目标三维热模型。

12、通过以上方式，可以量化对比仿真与实测的时间序列数据，为模型参数的反演校准提供了明确的收敛标准和操作指引，从而避免了因缺乏具体优化准则而导致的校准发散或精度不足问题，最终基于优化后的预定热参数构建出的目标三维热模型能够更真实地反映固态电池内部的传热特性，显著提高了后续电芯产热功率确定的准确性和可靠性。

13、可选的，根据目标三维热模型，确定固态电池的电芯产热功率，包括：确定目标三维热模型的边界条件为绝热条件；基于目标三维热模型，模拟固态电池在绝热条件下的温升过程，得到温升数据；根据温升数据，电芯的比热容以及电芯的质量，通过如下方式得到固态电池的电芯产热功率：；其中，p为电芯产热功率，为电芯的比热容，m为电芯的质量，为温升数据，为温升数据对应的温升时间。

14、通过以上方式，利用已校准的目标三维热模型在绝热环境下的模拟结果，能够排除夹具遮蔽及外部散热边界条件对测量的影响，直接、独立地评估电池内部的热累积情况，实现了对固态电池内部真实产热功率的高精度量化，解决了因散热干扰难以准确获取内部纯产热数据的问题。

15、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种固态电池的产热功率确定装置，包括：实测极耳温度获取模块，用于获取固态电池的电极的实测极耳温度，其中，实测极耳温度通过设置在电极的极耳位置的传感器采集得到；初始三维热模型生成模块，用于基于固态电池的电芯体产热模型和极耳产热模型，得到固态电池的初始三维热模型，其中，初始三维热模型包括固态电池的电芯、极耳和夹住极耳的夹具系统；模型参数校准模块，用于基于实测极耳温度与仿真极耳温度的差异，对初始三维热模型中的预定热参数进行反演校准，得到目标三维热模型，其中，预定热参数包括以下至少之一：夹具系统与空气之间的对流换热系数、电芯的比热容，电芯的导热系数；电芯产热评估模块，用于根据目标三维热模型，确定固态电池的电芯产热功率。

16、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，所述非易失性存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行任意一项所述的固态电池的产热功率确定方法。

17、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现任意一项所述的固态电池的产热功率确定方法。

18、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的固态电池的产热功率确定方法的步骤。

19、在本发明实施例中，通过获取固态电池的电极的实测极耳温度，其中，实测极耳温度通过设置在电极的极耳位置的传感器采集得到；基于固态电池的电芯体产热模型和极耳产热模型，得到固态电池的初始三维热模型，其中，初始三维热模型包括固态电池的电芯、极耳和夹住极耳的夹具系统；基于实测极耳温度与仿真极耳温度的差异，对初始三维热模型中的预定热参数进行反演校准，得到目标三维热模型，其中，预定热参数包括以下至少之一：夹具系统与空气之间的对流换热系数、电芯的比热容，电芯的导热系数；根据目标三维热模型，确定固态电池的电芯产热功率，达到了结合极耳实测温度与仿真结果对初始三维热模型中的关键热参数进行反演校准，实现电芯产热功率及温度场的高精度预测与评估的目的，从而实现了能够克服夹具遮蔽带来的测量障碍，提高固态电池产热功率预测精度，保障电池热管理安全性的技术效果，进而解决了相关技术中固态电池因夹具遮蔽导致无法直接测量表面温度，进而难以高精度预测电芯内部产热功率的技术问题。