动力电池热模型的建立

电池的热模型用于模拟电池在充放电过程中的发热和散热的实时变化。热力学第二定律的表述之一为:不能把热从低温物体传到高温物体而不造成其它影响，即存在温差的地方都存在热量从高温部分向低温部分传递的过程。对电池单体而言，热量传递的方式主要包括电池本身的热传导、辐射换热、电池和周围流体间的对流换热三种方式，如图2.11所示。

在创立热模型时，作者做了如下假设:

(1)电池内核各种材料材质均匀，而且密度、比热容和热导率不受电池温度和SOC的影响。

(2)电池内核中的电解液流动很小，认为电池内核导热形式只有热传导，不存在对流换热。

(3)电池是非透明的固体材料，电池内部不存在辐射换热。

(4)电池内核的电流密度一致。

在笛卡尔坐标系下，根据之前假设创立的三维瞬态换热数学模型，其能量守恒方程如下所示:

式中:Pb一电池密度，下标b代表电池;T电池温度;c，一电池定压比热容;k热导率，下标x, y和z代表坐标;q.一电池单位体积的生热率。

电池模型的求解条件包括此模型的初始条件和边界条件，其温度分布是受时间和空间坐标影响的函数。

初始条件为:

式中:h一电池与外界环境的对流换热系数;T一环境温度;lb一电池长度;lb一电池宽度;hb一电池高度。

锂离子动力电池的导热系数和比热容己经由2.4节获得，锂动力电池密度质量等，都是己知的参数，锂动力电池的热物性参数具体见表2.6。