(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 202210772397.0 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 深圳华中科技大 学研究院 (72)发明人 申利梅　刘泽宇　秦江　刘尊　 刘志杰　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 司宁宁 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种热电器件性能退化预测方法及应用 (57)摘要 本发明属于热电器件技术领域， 其公开了一 种热电器件性能退化预测方法及应用， 方法包 括： 获取热电器件中每个热电单元的初始电阻 值； 对热电器件进行热循环和/或功率循环， 并定 期间隔预设循环数后测量每个热电单元的电阻 值； 获得不同循环数后每个热电单元的裂纹长 度， 并进行拟合获得一次函数； 获取循环数线性 关系和增长速率线性关系； 将待预测热电单元结 合层平均应变能密度输入循环数线性关系， 则得 到待预测热电单元的裂纹萌发循环数， 若循环数 大于裂纹萌发循环数， 则待预测热电单元性能发 生了退化； 否则未发生退化； 将每个热电单元的 电阻相加后与初始电阻叠加值比较获得整个待 预测热电器件的退化情况。 本申请能够准确预测 热电器件的性能退化情况。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115081144 A 2022.09.20 CN 115081144 A 1.一种热电器件性能退化预测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1： 分别获取 热电器件中每 个热电单 元的初始电阻值； S2： 对所述热电器件进行热循环和/或功率循环， 并定期间隔预设循环数后测量每个热 电单元的电阻值； S3： 基于热电单元的循环数、 电阻值和热电单元的特征长度获得不同循环数后每个热 电单元结合层内的裂纹长度； S4： 获取多组所述循环数和裂纹长度对应结果， 并进行拟合进而获得每个热电单元以 所述裂纹长度为因变量， 以循环数为自变量的一次函数， 进而根据所述一次函数获得裂纹 随循环数的增长 速率和裂纹萌发的循环数； S5： 分别构建裂纹萌发的循环数和裂纹随循环数的增长速率与对应热电单元结合层平 均应变能密度的裂纹萌发循环数线性关系和 增长速率线性关系； S6： 将待预测热电单元结合层平均应变能密度输入所述循环数线性关系， 则得到待预 测热电单元 的裂纹萌发的循环数， 若循环数大于所述裂纹萌发的循环数， 则所述待预测热 电单元性能发生了退化， 基于步骤S3～S5中的关系获得对应的待预测热电单元的电阻； 否 则未发生退化； S7： 将待预测热电器件中的每个热电单元采用步骤S6中方法获得每个热电单元的电 阻， 将每个热电单元的电阻相加后与初始电阻叠加值比较即可获得整个待 预测热电器件的 退化情况。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤S3中所述裂纹长度ai， Ncyc的表达式为： 其中， l为热电单元的特征长度， R0i为第i个热电单元的初始电阻值， i＝1， 2， 3， …， n， n 为所述热电器件中热电单元的总数， Rei， Ncyc为间隔预设循环数后测量的第i个热电单元的 电阻值。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤S4中所述 一次函数表达式为： 其中， 为第i个热电单元裂纹随循环数的增长速率； N0， i为第i个热电单元的裂 纹萌发的循环数。 4.根据权利要求1或3所述的方法， 其特征在于， 步骤S5中所述裂纹萌芽循环数线性关 系为： lgN0， i＝K1+K2*lg(ΔWave， i) 所述增长 速率线性关系为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081144 A 2其中， 为第i个热电单元裂纹随循环数的增长速率； N0， i为第i个热电单元的裂 纹萌发的循环数， K1， K2， K3， K4为系数， ΔWave， i为第i个热电单 元结合层平均应 变能密度。 5.根据权利要求1或4所述的方法， 其特征在于， 步骤S6中基于步骤S3～S5中的关系获 得对应的待预测热电单元的电阻具体为基于所述增长速率线性关系、 一次函数和裂纹长度 公式获得待预测热电单 元的电阻Re， j： 其中， R0， j为第j个待预测热电单元的初始电阻值， N0， j为第j个待预测热电单元的裂纹 萌发的循环数， ΔWave， j为第j个待预测热电单 元结合层平均应 变能密度。 6.根据权利要求4或5所述的方法， 其特征在于， 所述热电单元的结合层平均应变能密 度采用根据工况进行有限元仿真计算方式获得。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述热电单元的特征长度对于方形热电臂 为热电臂横截面 边长， 对于圆形 热电臂为热电臂横截面 直径。 8.一种权利要求1～7任意一项所述热电器件性能退化预测方法的应用， 其特征在于， 所述方法适用于热电单 元阵列布置的热电器件。 9.根据权利要求8所述的应用， 其特征在于， 所述热电单元由一对PN热电臂组成， 所述 热电单元阵列彼此之间热并联， 而电串联或者电绝 缘， 可分别测量每一对热电单 元的电阻。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081144 A 3