(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111577606.8 (22)申请日 2021.12.2 2 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 夏权　任羿　杨德真　王自力　 孙博　冯强　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06T 19/00(2011.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物 理场耦合退化模型降阶方法 (57)摘要 本发明涉及一种面向电源系统可靠性仿真 分析的多物理场耦合退化模型降阶方法， 步骤包 括： 基于电、 热、 流多物理场耦合退化模型， 通过 开展电源系统流体仿真分析， 计算各子系统及单 体电池表面等效对流换热系数； 确定电池温度、 容量退化和内阻参数， 通过串并联电路仿真计算 各单体电池工作电流， 利用产热模 型计算电池产 热率， 并分别开展各子系统及电池 单体的传热仿 真， 将获得的工作电流和温度作为输入， 分析各 子系统及电池 单体的退化情况。 该方法对能够在 保证精度的前提下实现高效地多物理场耦合退 化仿真分析与可靠性评估。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114186437 A 2022.03.15 CN 114186437 A 1.一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型降阶方法， 其特征在 于： 包含以下步骤： 步骤1： 构建面向可靠性仿真 分析的电源系统电、 热、 流多物理场耦合退化模型； 步骤2： 输入电源系统工作载荷； 步骤3： 开展电源系统流体仿真 分析； 步骤4： 各子系统及单体电池表面 等效对流换 热系数计算； 步骤5： 输入各电池单体参数； 步骤6： 基于串并联电路模型仿真计算获得 各单体电池工作电流； 步骤7： 基于电池产热模型计算各 单体电池的产热率； 步骤8： 分别开展各子系统及电池单体热仿真分析获得各子系统及单体电池的平均温 度； 步骤9： 重复步骤5 至步骤8， 直至平均温度值收敛； 步骤10： 开展各子系统及电池单体的退化分析。 通过以上步骤， 给出了一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型降 阶方法。 2.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤1中， 通过测量和统计方法， 对不同温度与不同退化状态下的电源系统中电池 单体内阻进行测量， 并获得与温度和容量退化相关的电池内阻模型参数。 根据电源系统设 计方案， 构建3D几何模 型， 分析其电、 热、 流多物理场特征及其耦合退化机制， 建立电源系统 多物理场耦合退化模 型， 包括与温度相关的电池内阻模型、 电池组串并联电路模 型、 电池产 热模型、 传热模型、 流体动力学模型、 与温度和电流相关的退化模型。 3.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤2中， 确定电源系统的工作总电流与环境温度， 并以此作为初始值输入 模型。 4.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤3 中， 基于电源系统几何模型和各子系统 的排列布局， 考虑到气温条件下电源 系统工作温升对于流场影响较小， 开展步骤2输入的环境 温度下的流体仿 真分析， 获得流场 速度分布。 5.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤4中， 基于步骤2中的流场速度分布， 获得各子系统及单体电池表面的平均流 体速度， 利用雷诺数、 努塞尔数的工程经验公式计算表面 等效对流换 热系数。 6.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤5 中， 确定各电池单体的温度和容量退化情况， 根据电池内阻模型计算获得各 电池单体的内阻值， 并输入到电池组的串并联电路模型中。 7.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114186437 A 2降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤6中， 电池组串并联电路模型是由多个电池单体的Rint模型组成。 基于步骤2 的内阻值和工作总电流， 通过欧姆定律计算各支路电流， 进 而获得各电池单体的工作电流。 8.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤7中， 电池产热模型采用Bernadi模型， 基于步骤6中获得的电流值， 计算各电 池产热率。 9.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模型 降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤8中， 基于步骤4和步骤7获得的各子系统及电池单体的对流换热系数和产热 率分别开展各子系统及电池单体的热仿真分析， 获得各子系统及电池单体的表面平均温 度。 10.根据权利要求1所述的一种面向电源系统可靠性仿真分析的多物理场耦合退化模 型降阶方法， 其特 征在于： 所述步骤10中， 基于步骤6和步骤8获得的表面平均温度和各电池单体的工作电流， 分 析获得各子系统及各电池单体的退化情况。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114186437 A 3