CN115684938A - 基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法及装置，该方法包括：选择负极或正极区域为计算区域，固相或液相电流为观测量，固相和液相电势为协态变量；插入(N‑1)个节点将计算区域分解成N个计算单元，先设置每个节点的观测量目标值，然后对N个计算单元并行应用打靶法，之后通过迭代调整节点的观测量目标值，使得每个计算单元的终点的观测量的打靶值收敛于该终点对应的节点的观测量目标值，从而获得一条从计算区域的起点至终点的连续光滑的打靶曲线，根据该打靶曲线得到计算区域内各个空间点的电流、电势等电场物理量。本发明对初始试解依赖性低、打靶过程不易出现数据溢出的现象，还相对多次串行打靶法提高了运行速度。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤指基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法及装置。
背景技术
锂离子电池的电化学P2D((Pseudo Two-Dimensional，伪二维)模型能够较为精准的模拟锂电池充放电过程中的电化学过程，但是该模型复杂，存在高阶、非线性、参数耦合等问题。
在模型的电场耦合中，需要求解一系列的边值问题的偏微分方程。打靶法(shooting method)是一种解边值问题的数值方法，该方法原理简单，计算结果精度高。但常规的打靶法对协态变量的初始试解的依赖性高，若初始试解不合适，且跟踪长度长，则容易在跟踪过程中出现中间计算数据溢出，打靶不收敛。
为了解决上述问题，有一种改进方法是将一次打靶改为多次串行打靶。第一次打靶跟踪长度最小，即使第一次打靶的初始试解不太准确，由于跟踪长度小，也能较好的防止打靶中数据溢出。下一次打靶，加大跟踪长度，同时根据上一次打靶得到的收敛解确定下一次打靶的初始试解，如此循环，直至跟踪长度递增到最大跟踪长度。收敛解是指使观测量在打靶终点的值收敛于观测量目标值的协态变量在打靶起点的试解。
由于后续打靶使用的初始试解越来越靠近真值，即使跟踪长度增加了，也仍能保证后续打靶不溢出。
可以看出，上述改进方法需要进行多次的串行打靶，相对常规打靶法，虽然解决了打靶中数据溢出的问题，但其速度比常规打靶法慢很多。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法及装置。
本发明提供的技术方案如下：
一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，包括：
选择锂离子电池的电化学模型的负极区域或正极区域为计算区域；
选择固相电流或液相电流为观测量，固相电势和液相电势为协态变量；
在所述计算区域的两个端点之间插入(N-1)个节点，根据预设插值法确定每个节点的观测量目标值；
构建N个计算单元；所述(N-1)个节点将所述计算区域分成N个子区域，每个子区域作为一个计算单元；
分别对N个计算单元进行一次打靶，得到每个计算单元的终点的观测量的打靶值；
判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内；
若存在一个计算单元的所述距离不在预设范围内，则根据所述计算单元的终点的观测量的打靶值调整所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，并重新对所述N个计算单元进行一次打靶，判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内，重复以上过程，直至所有计算单元的所述距离都在预设范围内。
在一些实施例中，所述根据预设插值法确定所述节点的观测量目标值包括：根据预设插值法构建插值函数，所述插值函数在所述计算区域的两个端点的值分别等于所述计算区域对应端点的观测量的值；所述预设插值法为线性插值法、拉格朗日插值法、牛顿插值法中的一种；
根据所述插值函数计算每个节点的观测量目标值。
在一些实施例中，若观测量为固相电流，则第i个节点的观测量目标值为：
其中，iexternal为外电流，L为极片厚度，xi为第i个节点距离集流体的距离。
在一些实施例中，所述根据所述计算单元的终点的观测量的打靶值调整所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，包括：
根据所有计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离构建目标函数；
采用迭代法得到使所述目标函数的值趋于0的所述节点的观测量目标值的迭代更新公式；
根据所述迭代更新公式调整所述节点的观测量目标值。
在一些实施例中，所述迭代法为牛顿迭代法、最速下降法、共轭梯度法和拟牛顿迭代法中的一种。
在一些实施例中，所述(N-1)个节点为切比雪夫点。
本发明还提供一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置，包括：
选择所述电化学模型的负极区域或正极区域为计算区域；选择固相电流或液相电流为观测量，固相电势和液相电势为协态变量；
插值模块，用于在所述计算区域的两个端点之间插入(N-1)个节点，根据预设插值法确定所述节点的观测量目标值；
单元构建模块，用于构建N个计算单元；所述(N-1)个节点将所述计算区域分成N个子区域，每个子区域作为一个计算单元；
并行打靶模块，用于分别对N个计算单元进行一次打靶，得到每个计算单元的终点的观测量的打靶值；
判断模块，用于判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内；
调整模块，用于若存在一个计算单元的所述距离不在预设范围内，则根据所述计算单元的终点的观测量的打靶值调整所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，并重新对所述N个计算单元进行一次打靶，判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内，重复以上过程，直至所有计算单元的所述距离都在预设范围内。
在一些实施例中，所述插值模块，还用于根据预设插值法构建插值函数，所述插值函数在所述计算区域的两个端点的值分别等于所述计算区域对应端点的观测量的值；所述预设插值法为线性插值法、拉格朗日插值法、牛顿插值法中的一种；根据所述插值函数计算每个节点的观测量目标值。
在一些实施例中，所述插值模块，还用于若观测量为固相电流，则第i个节点的观测量目标值为：
其中，iexternal为外电流，L为极片厚度，xi为第i个节点距离集流体的距离。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一项所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法。
与现有技术相比，本发明所提供的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法及装置，至少能够带来以下有益效果：
本发明通过插入(N-1)个节点将计算区域分解成N个跟踪长度小的计算单元，先粗糙设置每个节点的观测量目标值，然后对N个计算单元并行应用打靶法，之后通过迭代调整每个节点的观测量目标值，使得每个计算单元的终点的观测量的打靶值收敛于该终点对应的节点的观测量目标值，从而获得一条从计算区域的起点至终点的连续光滑的打靶曲线，根据该打靶曲线得到计算区域内各个空间点的电流、电势等电场物理量；本发明不仅避免了常规打靶法对初始试解依赖性高、打靶过程易出现数据溢出或不收敛的现象，还相对多次串行打靶法提高了运行速度，提高了处理效率。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法及装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置的一个实施例的结构示意图；
图3是锂离子电池的P2D模型的结构示意图；
图4是本发明提供的一种并行打靶法的示意图；
图5是M＝8时的Chebyshev点示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
如前所述，常规打靶法常用于电池电化学模型中的电场解耦，即用于求解电化学模型中各个空间点的电流、电势等电场物理量。但常规打靶法对协态变量的初始试解的依赖性高，若初始试解不合适，跟踪长度长，则容易在跟踪过程中出现中间计算数据溢出，打靶不收敛。多次串行打靶法能够解决这个问题，但由于要采用多次的串行打靶，所以处理速度比常规打靶法慢很多，限制了其在实际场景中的应用。
为此，本发明提出了一种并行打靶法，采用空间换时间的方法来提高处理速度。首先通过插入(N-1)个节点将计算区域分解成N个跟踪长度小的计算单元，先粗糙设置每个节点的观测量目标值，然后对N个计算单元并行打靶，每个计算单元的打靶都得到一条子曲线，由N条子曲线组成的曲线一开始是不连续的、不光滑的，之后通过迭代调整每个节点的观测量目标值，按照新的节点的观测量目标值，对N个计算单元重新打靶，如此循环，直至每个单元的打靶收敛，且N条子曲线组成的曲线连续光滑，该连续光滑的曲线上每个节点的观测量值和协态变量值即为所要求的收敛解。
通过对N个跟踪长度小的计算单元进行打靶，能较好地防止打靶中数据溢出。通过空间换时间的方法，能有效提高处理速度。
下面以锂离子电池的准二维(P2D)模型为例，对本发明方案进行详细阐述。
P2D模型的结构示意图如图3所示。锂离子电池基本单元的组成部分分别为铜集流体、负极、隔膜、正极和铝集流体。从空间分布看，锂离子电池可以分为正极区域、负极区域和隔膜区域。正极区域的宽度为Lp，负极区域的宽度为Ln，隔膜区域的宽度为Ls。
对电池建立平面坐标系，沿负极到正极方向建立x轴。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，应用于锂离子电池，包括：
选择该锂离子电池的电化学模型的负极区域或正极区域为计算区域；计算区域有两个端点，分别记为计算区域的起点和终点。
选择固相电流或液相电流为观测量，固相电势和液相电势为协态变量。
计算区域的两个端点的观测量的值是确定的、已知的，但协态变量的值并不确定。
若计算区域的起点是近集流体的端点，则该起点在当前时刻的固相电流等于当前时刻的外电流，液相电流等于0；对应的终点在当前时刻的固相电流为0，液相电流等于当前时刻的外电流。若计算区域的起点是远离集流体的端点，对应的终点是近集流体的端点，则结论刚好反过来。
步骤S1000在计算区域的两个端点之间插入(N-1)个节点，根据预设插值法确定每个节点的观测量目标值。
具体地，可以在计算区域的两个端点之间等间距或不等间距地插入若干个节点。
不等间距插入方式可采用高斯积分点或切比雪夫点划分网格。
Chebyshev(切比雪夫)点的定义：
0<＝j<＝M。M＝8时Chebyshev点如图5所示。若M等于N，按上述公式得到z0～zN点，其中z0、zN为计算区域的两个端点，z1～zN-1为插入的(N-1)个节点。采用Chebyshev点划分网格可提高计算精度。
根据预设插值法构建插值函数，根据插值函数计算每个节点的观测量目标值。插值函数的定义域为计算区域，且插值函数在计算区域的两个端点的值分别等于计算区域对应端点的观测量的值。预设插值法采用现有技术，比如为线性插值法、拉格朗日插值法、牛顿插值法中的一种。
步骤S2000构建N个计算单元。
(N-1)个节点将计算区域分成N个子区域，每个子区域作为一个计算单元。即，第1个计算单元的起点为计算区域的起点，终点为第1个插入的节点；第i个计算单元的起点为插入的第(i-1)个节点，终点为第i个插入的节点，i＝2,...,N-1；第N个计算单元的起点为插入的第(N-1)个节点，终点为计算区域的终点。
步骤S3000分别对N个计算单元进行一次打靶，得到每个计算单元的终点的观测量的打靶值。
(N-1)个节点的观测量目标值在步骤S1000中已设定，第i个节点的观测量目标值是第i个计算单元的观测量在终点的目标值，又是第(i+1)个计算单元的观测量在起点的值，i＝1,...,N-1，所以每个计算单元的观测量的边界值是确定的，N个计算单元的打靶也就可以并行进行。每个计算单元都采用常规打靶法进行打靶，从计算单元的起点开始向计算单元的终点打靶，靶子是计算单元的终点所对应节点的观测量目标值。
本实施例中，一个计算单元的一次打靶是指对计算单元的起点的协态变量取一定值后，从计算单元的起点的观测量值开始，根据电化学模型中的若干控制方程(即PDE，偏微分方程)逐步得到计算单元的终点的观测量的打靶值的过程。计算单元的每次打靶都能得到与起点的协态变量的值相对应的终点的观测量的打靶值。但由于协态变量在计算单元的起点的值是一个试解，所以一次打靶并不能保证得到的计算单元的终点的观测量的打靶值收敛于该终点对应节点的观测量目标值。
步骤S4000判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和该计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内；
步骤S5000若存在一个计算单元的所述距离不在预设范围内，则根据该计算单元的终点的观测量的打靶值调整该终点对应的节点的观测量目标值，并跳转到步骤S3000。
步骤S6000若所有计算单元的所述距离都在预设范围内，则获得一条从计算区域的起点至终点的连续的打靶曲线，根据该打靶曲线得到计算区域内各个空间点在当前时刻的电场物理量。
电场物理量包括固相电流、液相电流、固相电势和液相电势。
若第i个计算单元的终点的观测量的打靶值等于该终点对应的节点的观测量目标值，即第i个计算单元的终点的观测量的打靶值等于第(i+1)个计算单元的起点的观测量的值，则曲线在第i个计算单元的终点(即第i个节点)是连续的。若曲线在所有节点都连续，则由N条子曲线构成的曲线是连续的。
若第i个计算单元的终点的观测量在第i条子曲线上的导数值等于第(i+1)个计算单元的起点的观测量在第(i+1)条子曲线上的导数值，则曲线在第i个计算单元的终点(即第i个节点)是光滑的。若曲线在所有节点都光滑，则由N条子曲线构成的曲线是光滑的。第i条子曲线是通过第i个计算单元的打靶得到。
上述步骤S4000相当于检查曲线在所有节点的连续性。若存在不连续，则调整节点的观测量目标值，重新打靶获得子曲线，检查由新的子曲线构成的曲线是否连续。
在一个实施例中，步骤S4000除了判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和该计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内，还判断每个计算单元的终点的观测量在对应的子曲线上的导数值和下一个计算单元的起点的观测量在对应的子曲线上的导数值之间的距离是否都在预设范围内，即检查曲线在每个节点的连续性和光滑性。
步骤S5000相应调整为，若至少存在曲线在一个节点不连续或不光滑，则调整节点的观测量目标值，并跳转到步骤S3000重新打靶获得子曲线，检查由新的子曲线构成的曲线是否连续光滑。
这样就可以获得一条从计算区域的起点至终点的连续光滑的打靶曲线。
举一示例，如图4所示，横轴是空间位置，纵轴是固相电流(即观测量)，该图是调整观测量目标值的一个例子，0、1、2、3表示收敛的过程，3对应的曲线表示收敛解。
在计算区域的两个端点之间插入了若干节点，这些节点将计算区域分为若干子区域，每个子区域为一个计算单元。对所有计算单元进行并行打靶。第1次并行打靶(采用大圆点标记节点)，每个单元的打靶都不收敛，由所有计算单元的打靶曲线组成的0号曲线是不连续的。进行迭代，更新节点的观测量目标值；按照新的节点的观测量目标值，进行第2次并行打靶，由于图像显示限制，看起来1号曲线好像是连续的，实质上1号曲线在有的节点处存在不连续或不光滑，所以继续调整节点的观测量目标值，进行第3次并行打靶，如此循环，直至经过第4次并行打靶获得一条从计算区域的起点至终点的连续光滑的曲线(即3号曲线)，3号曲线为收敛解，该曲线上每个节点的观测量值和协态变量值为所要求的收敛解。
本实施例，通过插入(N-1)个节点将计算区域分解成N个跟踪长度小的计算单元，先粗糙设置每个节点的观测量目标值，然后对N个计算单元并行应用打靶法，之后通过迭代调整每个节点的观测量目标值，使得每个计算单元的终点的观测量的打靶值收敛于该终点对应的节点的观测量目标值，从而得到一条从计算区域的起点至终点的连续光滑的打靶曲线，根据该打靶曲线得到计算区域内各个空间点的电场物理量；本发明不仅避免了常规打靶法对初始试解依赖性高、打靶过程易出现数据溢出或不收敛的现象，还相对多次串行打靶法提高了运行速度，提高了处理效率。
负极区域与正极区域的电场物理量的求解方法一致，可先进行其中一个区域的，再按同样的方法进行另一个区域的，如此完成整个空间的电场物理量的求解。
在一个实施例中，步骤S1000包括：
若观测量为固相电流，则第i个节点的观测量目标值为：
其中，iexternal为外电流，L为极片厚度，xi为第i个节点距离集流体的距离。
上述节点的观测量目标值是根据线性插值法计算得到。
在一个实施例中，步骤S3000中对一个计算单元的一次打靶包括：
步骤S3100从计算单元的起点开始，根据当前空间点在当前时刻的观测量和协态变量，计算下一空间点在当前时刻的观测量和协态变量，用下一空间点更新当前空间点，重复上述过程，直至得到计算单元的终点在当前时刻的观测量和协态变量。
在一些实施例中，步骤S3100中根据当前空间点在当前时刻的观测量和协态变量，计算下一空间点在当前时刻的观测量和协态变量，包括：
步骤S3110根据当前空间点在当前时刻的固相电势和液相电势，利用以下公式得到当前空间点在当前时刻的过电位：
η(x,t)＝φs(x,t)-φe(x,t)-ocv(x,t)；
其中，η是过电位，φs是固相电势，φe是液相电势，ocv是与固相颗粒表面锂离子浓度有关的电极稳态开路电压；ocv在x轴上的分布可在电场解耦前预先获得。x为空间距离，t为时间。
步骤S3120根据当前空间点在当前时刻的过电位，利用以下公式得到当前空间点在当前时刻的交换电流密度：
其中，α+、α-为传递系数，F为法拉第常数，R为摩尔气体常数，T为电池绝对温度，j0为平衡态下电极反应交换电流密度。
步骤S3130根据当前空间点在当前时刻的交换电流密度，用差分法或龙格-库塔法计算下一空间点在当前时刻的观测量。
下一空间点等于当前空间点加预设步进。交换电流密度既反映了单位面积的锂离子电流的变化量，又反映了电子电流的变化量，观测量为固相电流或液相电流，所以可根据当前空间点的观测量和交换电流密度，得到下一空间点的观测量。
步骤S3140根据当前空间点在当前时刻的观测量得到当前空间点在当前时刻的固相电势的偏导数，根据当前空间点在当前时刻的固相电势的偏导数用差分法或龙格-库塔法计算下一空间点的固相电势。
若观测量为固相电流，则根据以下公式得到当前空间点在当前时刻的固相电势的偏导数
其中，is是固相电流，k为固相电导率。
若观测量为液相电流，则根据is(x,t)+ie(x,t)＝iexternal(t)，iexternal为外电流，先得到当前空间点在当前时刻的的固相电流，再根据上述公式得到当前空间点在当前时刻的固相电势的偏导数。
利用差分法或龙格-库塔法，根据当前空间点在当前时刻的固相电势以及固相电势的偏导数，可得到下一空间点的固相电势。
步骤S3150获取当前空间点在当前时刻的液相电势的偏导数，根据当前空间点在当前时刻的液相电势的偏导数用差分法或龙格-库塔法计算下一空间点的液相电势。
具体地，若观测量为固相电流，则根据is(x,t)+ie(x,t)＝iexternal(t)，得到当前空间点在当前时刻的液相电流；
再根据以下公式得到当前空间点的液相电势的偏导数
其中，ie是液相电流，tc是点迁移率，ce是液相锂离子浓度，σ是液相电导率，ε是液相体积分数，brug是多孔介质系数。
根据当前空间点的液相电势和液相电势的偏导数，计算得到下一空间点的液相电势。
在一个实施例中，步骤S5000中根据该计算单元的终点的观测量的打靶值调整该终点对应的节点的观测量目标值，包括：
步骤S5100根据所有计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离构建目标函数；
步骤S5200采用迭代法得到使该目标函数趋于0的每个节点的观测量目标值的迭代更新公式；
步骤S5300根据迭代更新公式更新对应节点的观测量目标值。
比如以所有计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之差的2-范数作为目标函数，即根据以下公式构建目标函数F(X)：
其中，X是由所有计算单元的起点的观测量值和协态变量值组成的向量，其中第1个计算单元的起点的观测量值是确定的，其它是不确定的。endi是根据第i个计算单元的起点的观测量值和协态变量值打靶得到的第i个计算单元的终点的观测量的打靶值，它是第i个计算单元的起点的观测量值和协态变量值的函数。starti+1是第(i+1)个计算单元的起点的观测量值，也是第i个计算单元的终点对应的节点的观测量目标值。
用目标函数判定得到的曲线是否充分连续光滑。具体的，当目标函数小于容许误差时，我们认为得到的曲线充分连续光滑。
求取F(X)＝0的近似解，根据该近似解得到满足要求的所有节点的观测量目标值。这个问题等价于求解非线性最小二乘问题，采用迭代法得到每个节点的观测量目标值的迭代更新公式。如果打靶过程是可以解析表示的，可以采用最速下降法、牛顿迭代法或共轭梯度法等方法得到节点的观测量目标值的迭代更新。如果打靶过程无法解析表示，或者解析表达式过于复杂，可以利用拟牛顿法得到节点的观测量目标值的迭代更新。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置，包括：
选择锂离子电池的电化学模型的负极区域或正极区域为计算区域，选择固相电流或液相电流为观测量，固相电势和液相电势为协态变量。
插值模块100，用于在计算区域的两个端点之间插入(N-1)个节点，根据预设插值法确定所有节点的观测量目标值。
单元构建模块200，用于构建N个计算单元；(N-1)个节点将计算区域分成N个子区域，每个子区域作为一个计算单元。
并行打靶模块300，用于分别对N个计算单元进行一次打靶，得到每个计算单元的终点的观测量的打靶值。
判断模块400，用于判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内；
调整模块500，用于若存在一个计算单元的距离不在预设范围内，则根据计算单元的终点的观测量的打靶值调整计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，并重新对N个计算单元进行一次打靶，判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内，重复以上过程，直至所有计算单元的距离都在预设范围内；
物理量计算模块600，用于若所有计算单元的距离都在预设范围内，则获得一条从计算区域的起点至终点的连续的打靶曲线，根据该打靶曲线得到计算区域内各个空间点的电场物理量。
在一些实施例中，插值模块还用于：
根据预设插值法构建插值函数，插值函数在计算区域的两个端点的值分别等于计算区域对应端点的观测量的值；预设插值法采用现有技术，比如为线性插值法、拉格朗日插值法、牛顿插值法中的一种；根据插值函数计算每个节点的观测量目标值。
在一些实施例中，插值模块还用于：
若观测量为固相电流，则第i个节点的观测量目标值为：
其中，iexternal为外电流，L为极片厚度，xi为第i个节点距离集流体的距离。
在一些实施例中，调整模块，还用于根据所有计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离构建目标函数；采用迭代法得到使目标函数的值趋于0的节点的观测量目标值的迭代更新公式；根据迭代更新公式调整节点的观测量目标值。
需要说明的是，本发明提供的一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置的实施例与前述提供的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法的实施例均基于同一发明构思，能够取得相同的技术效果。因而，基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置的实施例的其它具体内容可以参照前述电场解耦方法的实施例内容的记载。
在本发明的一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现如前述实施例记载的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法。也即是，当前述本发明实施例对现有技术做出贡献的技术方案的部分或全部通过计算机软件产品的方式得以体现时，前述计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以为任意可携带计算机程序代码实体装置或设备。譬如，所述计算机可读存储介质可以是U盘、移动磁盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器等。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，其特征在于，包括：
选择锂离子电池的电化学模型的负极区域或正极区域为计算区域；
选择固相电流或液相电流为观测量，固相电势和液相电势为协态变量；
在所述计算区域的两个端点之间插入(N-1)个节点，根据预设插值法确定所述节点的观测量目标值；
构建N个计算单元；所述(N-1)个节点将所述计算区域分成N个子区域，每个子区域作为一个计算单元；
分别对N个计算单元进行一次打靶，得到每个计算单元的终点的观测量的打靶值；
判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内；
若存在一个计算单元的所述距离不在预设范围内，则根据所述计算单元的终点的观测量的打靶值调整所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，并重新对所述N个计算单元进行一次打靶，判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内，重复以上过程，直至所有计算单元的所述距离都在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，其特征在于，所述根据预设插值法确定所述节点的观测量目标值包括：
根据预设插值法构建插值函数，所述插值函数在所述计算区域的两个端点的值分别等于所述计算区域对应端点的观测量的值；所述预设插值法为线性插值法、拉格朗日插值法、牛顿插值法中的一种；
根据所述插值函数计算每个节点的观测量目标值。
3.根据权利要求1所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，其特征在于，
若观测量为固相电流，则第i个节点的观测量目标值为：
其中，iexternal为外电流，L为极片厚度，xi为第i个节点距离集流体的距离。
4.根据权利要求1所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，其特征在于，所述根据所述计算单元的终点的观测量的打靶值调整所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，包括：
根据所有计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离构建目标函数；
采用迭代法得到使所述目标函数的值趋于0的所述节点的观测量目标值的迭代更新公式；
根据所述迭代更新公式调整所述节点的观测量目标值。
5.根据权利要求4所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，其特征在于，
所述迭代法为牛顿迭代法、最速下降法、共轭梯度法和拟牛顿迭代法中的一种。
6.根据权利要求1所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法，其特征在于，所述(N-1)个节点为切比雪夫点。
7.一种基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置，其特征在于，包括：
选择锂离子电池的电化学模型的负极区域或正极区域为计算区域；选择固相电流或液相电流为观测量，固相电势和液相电势为协态变量；
插值模块，用于在所述计算区域的两个端点之间插入(N-1)个节点，根据预设插值法确定所述节点的观测量目标值；
单元构建模块，用于构建N个计算单元；所述(N-1)个节点将所述计算区域分成N个子区域，每个子区域作为一个计算单元；
并行打靶模块，用于分别对N个计算单元进行一次打靶，得到每个计算单元的终点的观测量的打靶值；
判断模块，用于判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内；
调整模块，用于若存在一个计算单元的所述距离不在预设范围内，则根据所述计算单元的终点的观测量的打靶值调整所述计算单元的终点对应的节点的观测量目标值，并重新对所述N个计算单元进行一次打靶，判断每个计算单元的终点的观测量的打靶值和其对应的节点的观测量目标值之间的距离是否都在预设范围内，重复以上过程，直至所有计算单元的所述距离都在预设范围内。
8.根据权利要求7所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置，其特征在于，
所述插值模块，还用于根据预设插值法构建插值函数，所述插值函数在所述计算区域的两个端点的值分别等于所述计算区域对应端点的观测量的值；所述预设插值法为线性插值法、拉格朗日插值法、牛顿插值法中的一种；根据所述插值函数计算每个节点的观测量目标值。
9.根据权利要求7所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦装置，其特征在于，
所述插值模块，还用于若观测量为固相电流，则第i个节点的观测量目标值为：
其中，iexternal为外电流，L为极片厚度，xi为第i个节点距离集流体的距离。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：
所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至6中任一项所述的基于并行打靶法的电化学模型的电场解耦方法。
Priority Applications (2)
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