磷酸铁锂电池电热耦合模型

建立精确和高效的电池分析模型对于未来提高锂离子电池的耐用性、性能和使用寿命至关重要。虽然模型不能取代实际的实验数据，但仍可用于在不同条件下的电池性能研究。此外，单电池模型可以轻松扩展到电池组级别，并可用于优化电池组。本文重点是考虑多种影响电池性能的因素，建立电池电热耦合模型，并用于电池的设计与优化应用。

影响电池性能的因素包括：环境温度、内阻、SOC、电流、电压等，考虑这些因素的影响，本文在建立整个电池模型时，划分四个较小的子模型组成：发热模型、传热模型、电池参数模型和电压响应模型。这四种模型有着不同的作用却彼此联系：电压模型由戴维宁等效电路模型组成，用于电压预测；电池参数模型用于考虑电流需求与电荷状态；发热模型是将电池作为一个热源，在一定电流之下根据生热公式建立了发热模型；传热模型不仅考虑了电池内部的传热过程，还考虑了电池与外界环境的一个热交换过程，并根据传热系数预测电池组和电池单体的热效应。通过容量为20Ah的磷酸铁锂电池，测试验证所获得的综合模型。测试结果表明，电热耦合模型能够准确预测不同工作条件下电池组的温度和电压曲线。此外，在恒定电流充电/放电循环期间，结合欧姆和熵发热原理分析了该模型能够准确跟踪温度曲线的动态行为，这些研究结果对以后电池在汽车上的应用有着一定的指导作用，从而便于挖掘电池的优良性能。文中Figure 4为确定ECM参数的混合脉冲动力特征测试，Figure 5为4个子模型的综合模拟器。

Figure4 混合脉冲动力特征测试

Figure5 综合模拟器