[发明专利]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

权利要求书

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。