湖南大学张雅芝获国家专利权
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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利一种圆柱形锂电池内部温度场实时估算方法和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:CN121543203B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27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:202610069759.8,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权一种圆柱形锂电池内部温度场实时估算方法和系统是由张雅芝;冯运;王耀南设计研发完成,并于2026-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种圆柱形锂电池内部温度场实时估算方法和系统在说明书摘要公布了:本发明公开一种圆柱形锂电池内部温度场实时估算方法和系统,先基于热传导方程建立温度空间分布模型,经缩放变换归一化时空量,通过变量替换将非齐次边界条件转为齐次;采用双重分解技术解耦温度分布量与产热量项的时空关系,将产热量时间变量视为虚拟源;利用伽辽金法建立有限维常微分方程模型。设计自适应观测器,结合自适应学习算法在线估计低阶状态变量和虚拟源时间序列,以测量与估计温度误差驱动更新率;通过估计序列与预设空间基函数时空合成,重构温度分布量和虚拟源估算值。仅需温度测量数据,无需电压、电流传感器,借助少量热电偶即可有效实现圆柱锂电池内部温度场和产热量的实时估算。
本发明授权一种圆柱形锂电池内部温度场实时估算方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种圆柱形锂电池内部温度场实时估算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: S100:基于热传导方程建立圆柱电池内部温度空间分布模型; S200:通过缩放变换对空间位置和时间量进行归一化,建立归一化的内部温度时空分布模型;S200包括: S210:通过缩放变换得到归一化后径向方向的空间位置和时间量,具体为: ; ; 其中,为归一化后径向方向的空间坐标,为时间量; S220:根据归一化后的空间位置和时间量建立归一化的温度时空分布模型,具体为: ; 归一化的温度时空分布模型包含如下边界条件: ; 其中,为归一化后圆柱电池温度分布量,分别为归一化的和,为归一化的单位体积产热量,为个热电偶组成的向量,上标表示向量转置,为热电偶传感器输出向量,为狄拉克函数;其中,个热电偶分别位于沿半径方向处,表示沿半径方向的位置,分别表示第1个内部热电偶至第个热电偶沿半径方向的位置,表示实数向量集,表示归一化温度分布模型沿半径方向第一边界处的一次导数,表示归一化温度分布模型沿半径方向第二边界处的一次导数; 归一化单位体积产热量为如下形式: ; 其中,分别表示圆柱电池电流、开路电压和端电压,为剩余电荷容量,为圆柱电池温度分布量的缩略,表示圆柱电池体积; S300:通过变量替换将归一化的内部温度时空分布模型的非齐次边界条件转换为齐次边界条件,得到齐次化的温度时空分布模型;S300包括: 令,齐次化的温度时空分布模型具体为: ; 齐次化的温度时空分布模型包含如下边界条件: ; 其中,为齐次化后圆柱电池温度分布量,分别为齐次化的和,为单位体积产热量,定义为产热量项,为齐次化后的个热电偶组成的向量,上标表示向量转置,为热电偶传感器输出向量; S400:采用双重分解技术,将齐次化的温度时空分布模型的温度分布量和产热量项进行时空解耦,并将产热量的时间变量视为一个虚拟源变量;S400包括: S410:通过分离变量法,对齐次化后的温度分布量进行分解: 首先,定义空间算子为: ; 其中,为齐次化后圆柱电池温度分布量的空间函数,为的域,为平方可积函数空间,表示温度分布模型沿半径方向第二边界处的值; 对上述空间算子,其相应的本征问题定义为: ; 其中,为第个本征函数,为相应的本征值; 然后,将齐次化后的温度分布量写为时空解耦的形式: ; ; 其中,为空间基函数,直接采用本征函数,为相应的时间变量; S420:通过分离变量法,将产热量项进行分解: 一个新变量定义为: ; 然后,将上述变量写为时空解耦的形式: ; 其中,为时间变量,并将时间变量定义为虚拟源,为相应的空间基函数,; S500:采用伽辽金法对解耦后的系统进行投影,建立有限维的常微分方程模型; S600:针对有限维的常微分方程模型设计自适应观测器,在线估计低阶状态变量和虚拟源变量的时间序列,其中对虚拟源的估算采用自适应学习算法,自适应观测器的更新率由测量温度数据与估计温度数据的误差驱动; S700:通过低阶状态变量和虚拟源变量的估计时间序列,与预设的空间基函数进行时空合成,重构得到电池内部温度分布量和虚拟源的估算值。
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