磷酸鐵鋰電池電熱耦合模型

建立精確和高效的電池分析模型對于未來提高鋰離子電池的耐用性、性能和使用壽命至關重要。雖然模型不能取代實際的實驗數據，但仍可用于在不同條件下的電池性能研究。此外，單電池模型可以輕松擴展到電池組級別，并可用于優化電池組。本文重點是考慮多種影響電池性能的因素，建立電池電熱耦合模型，并用于電池的設計與優化應用。

影響電池性能的因素包括：環境溫度、內阻、SOC、電流、電壓等，考慮這些因素的影響，本文在建立整個電池模型時，劃分四個較小的子模型組成：發熱模型、傳熱模型、電池參數模型和電壓響應模型。這四種模型有著不同的作用卻彼此聯系：電壓模型由戴維寧等效電路模型組成，用于電壓預測；電池參數模型用于考慮電流需求與電荷狀態；發熱模型是將電池作為一個熱源，在一定電流之下根據生熱公式建立了發熱模型；傳熱模型不僅考慮了電池內部的傳熱過程，還考慮了電池與外界環境的一個熱交換過程，并根據傳熱系數預測電池組和電池單體的熱效應。通過容量為20Ah的磷酸鐵鋰電池，測試驗證所獲得的綜合模型。測試結果表明，電熱耦合模型能夠準確預測不同工作條件下電池組的溫度和電壓曲線。此外，在恒定電流充電/放電循環期間，結合歐姆和熵發熱原理分析了該模型能夠準確跟蹤溫度曲線的動態行為，這些研究結果對以后電池在汽車上的應用有著一定的指導作用，從而便于挖掘電池的優良性能。文中Figure 4為確定ECM參數的混合脈沖動力特征測試，Figure 5為4個子模型的綜合模擬器。

Figure4 混合脈沖動力特征測試

Figure5 綜合模擬器