(19)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 202211330578.4 (22)申请日 2022.10.28 (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 刘新华　于瀚卿　张力升　杨世春　 王明悦　陈飞　 (74)专利代理 机构 北京格允知识产权代理有限 公司 11609 专利代理师 王文雅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G16C 20/10(2019.01) (54)发明名称 电池多尺度建模方法、 装置及电子设备 (57)摘要 本发明提供了一种电池多尺度建模方法、 装 置及电子设备， 其中方法包括： 基于电池参数和 电池内部反应机理， 建立电池的电化学模型； 在 电池负极建立用于SEI膜生长的空间网络； 所述 空间网络的底 面为电池负极颗粒表 面， 所述空间 网络的高度方向为电池负极颗粒的径向； 所述空 间网络从底面开始至高度方向上被划分为多层 网格； 从所述空间网络中多层网格的底层网格开 始， 对所述空间网络中的SEI膜生长进行蒙特卡 洛模拟， 得到电池的老化模型； 将所述电化学模 型和所述老化模 型进行参数耦合， 得到电池的多 尺度耦合模型。 本方案， 能够提高模拟准确性。 权利要求书2页 说明书15页 附图4页 CN 115392059 A 2022.11.25 CN 115392059 A 1.一种电池多尺度建模方法， 其特 征在于， 包括： 基于电池参数和电池内部反应机理， 建立电池的电化学模型； 在电池负极建立用于SEI膜生长的空间网络； 所述空间网络的底面为电池负极颗粒表 面， 所述空间网络的高度方向为电池负极颗粒 的径向； 所述空间网络从底面开始至高度方 向上被划分为多层网格； 从所述空间网络中多层网格的底层网格开始， 对所述空间网络中的SEI膜生长进行蒙 特卡洛模拟， 得到电池的老化模型； 将所述电化学模型和所述老化模型进行参数耦合， 得到电池的多尺度耦合模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 按照如下方式对每一个生长阶段中所述空 间网络中的SEI膜生长进行蒙特卡洛模拟： 基于上一个生长阶段所述空间网络中的非空位网格， 确定当前生长阶段待生长SEI膜 的空位网格； 所述非空位网格为已生长有SEI膜的网格； 针对当前生长阶段待生长SEI膜的每一个空位网格， 分别计算SEI膜的形成速率； 将每一个空位网格分别作为一个SEI膜生长事件， 并结合所述形成速率， 确定当前生长 阶段生长SEI膜的目标空位网格以及计算当前生长阶段对应的仿真时间步长 。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 利用 如下第一公式、 第二公式和第三公式 计算空位网格的SEI膜的形成速率： 其中， Γ是空位网格的SEI膜的形成速率， K是SEI膜的反应速率常数， F是法拉第常数， R 是理想气体常数， T是电池温度， ηSEI是SEI膜的局部过电势， Js,0是SEI膜形成 的交换电流密 度， a0是单个网格的底面积， NA是阿伏伽德罗常数， USEI是SEI膜的反应平衡电势， 是固相 电势， 是液相电势， RSEI是SEI膜内阻， j为锂离 子流量密度。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 还 包括： 确定该空位网格所属网格层中是否存在与该空位网格相邻的非空位网格； 若存在， 则 将计算得到的形成速率与电化学常数 的乘积确定为该空位网格的SEI膜的形成速率； 所述 电化学常数 大于1。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述确定当前生长阶段生长SEI膜的目标 空位网格， 包括： 针对每一个事件， 将该事件所对应SEI模的形成速率除以所有事件SEI膜的形成速率之 和的商值确定为该事 件的发生 概率； 生成第一随机数， 将 发生概率最接近所述第 一随机数的事件确定为当前生长阶段所需 执行的事件； 其中， 所述第一随机数是大于0且小于1的均匀随机数， 该最接近所述第一随机 数的事件所对应的空位网格为目标空位网格。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115392059 A 26.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 利用如下公式计算当前生长阶段对应的仿 真时间步长 ： 其中， 是Γm是事件m对应SEI膜的形成速率， M为所有事件的总数量， m、 M均为正整数； 第 二随机数ξ2是大于0且小于1的均匀随机数。 7.根据权利要求5或6所述的方法， 其特征在于， 所有事件中还包括空事件， 其中， 空事 件的形成速率 为设定值。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述将所述电化学模型和所述老化模型进 行参数耦合， 包括： 利用所述老化模型计算出电池老化过程中的SEI膜厚度， 基于计算出的SEI膜厚度计算 所述电化学模型中目标输入参数的变化 量； 所述目标输入参数为受SEI膜影响的输入参数； 基于所述目标输入参数的变化量， 利用所述电化学模型重新计算输出参数的值； 其中， 所述电化学模型的输出参数包括所述老化模型的部分输入参数。 9.一种电池多尺度建模 装置， 其特 征在于， 包括： 第一建模单 元， 用于基于电池参数和电池内部反应机理， 建立电池的电化学模型； 第二建模单元， 用于在电池负极建立用于SEI膜生长的空间网络； 所述空间网络的底面 为电池负极颗粒表面， 所述空间网络的高度方向为电池负极颗粒 的径向； 所述空间网络从 底面开始至高度方向上被划分为多层 网格； 从所述空间网络中多层 网格的底层 网格开始， 对所述空间 网络中的SEI膜生长进行蒙特卡洛模拟， 得到电池的老化模型； 耦合单元， 用于将所述电化学模型和所述老化模型进行参数耦合， 得到电池的多尺度 耦合模型。 10.一种电子设备， 包括存储器和 处理器， 所述存储器中存储有计算机程序， 所述处理 器执行所述计算机程序时， 实现如权利要求1 ‑8中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115392059 A 3