1.1 电池单体

参数化单体模型可控参数输入窗口如图1-2所示。

图1-2 单体电池参数控制框

mo_l:    电池单体长度控制参数
mo_w:   电池单体宽度控制参数
mo_th:   电池单体厚度控制参数（可通过该参数控制电池容量）

1.2 模块框架

电池框参数输入控制窗口如图1-4所示。

图1-4 外框厚度控制

1.3 水冷板

 
cos_th:    水冷板厚度参数；
cos_por:   水冷板出水管半径参数；
cos_pir:    水冷板进水管半径参数；
cos_pl:    水冷板进出水管长度参数；
col_pty:   水冷板选型控制。

1.4 电池模块单体数量与中间隔板

1.5当前模块整体模型

图1-10 水冷板
 
2 电池单体边界条件与热物性简化

如下图所示，图2-1和表2-1是锂离子电池电芯的堆叠结构及极堆的组成参数。电芯由正极片、隔膜、负极片、隔膜依次平叠而成，以避免电池短路，同时尽量降低内阻。25Ah单体电池共由37片正极、38片负极组成。

图2-1电芯极堆结构

名称

由于一个电池的电极堆由37个单体（正极片，负极片，隔膜）组成，如果按照实际结构构件模型，不仅工作量过大，计算量过大，极片过薄导致出现错误和发散，到系统级别的仿真会无法进行。因此根据数值传热学的知识，可以将38个单体拟和成一个物性相同的新电极堆。并计算出新的物质的各种物性。

电芯导热系数计算：

(A)水平方向

∑（△Xiλi)/∑ △Xi

根据计算数值为30.66 W/（m K）

垂直方向相当于串联，新导热系数等于

根据计算数值为1.005 W/（MK）

密度不用考虑水平与垂直方向（各项同性）

根据计算数值为2123Kg/M³。

针对单体模型的建模程序：包含电芯部分（包括37片正极、38片负极、隔膜等）作为一个单元进行模型的建立，作为发热原相。其他部分根据根据单体实际模型与尺寸进行建模和设置相关个更变参数，包含极耳、极柱、壳体等主要传热部件。

1）对于电芯而言，不再分成一片一片的正负极单片，而是将整个电芯拟合为一个整体来考虑，其具有新的物性和形状；

3） 极耳连接出电极后，各片之间紧密相靠，形成一个整体，厚度为各片厚度之和；

(B)物理模型假设

2） 不考虑电池实际充放电过程中的体积变化及压力变化，并忽略空腔气体的流动引起的热交换，仅仅考虑电芯、隔膜、极耳、壳体等之间的传导作用；

4） 假设放电过程中，无副反应发生。

目前所进行有限元分析，包含两部分内容，第一部分内容是假设锂离子动力电池置于空气中自然冷却条件下，电池在标准充放电状态下的温度场分布热仿真，第二部分内容是假设锂离子动力电池/电池组置于简化的水冷条件下的标准充放电状态下的温度场分布热仿真。

侧面传热系数：1w/m2.℃（侧面与顶面）；a

放电时间：3600s.

注：电池发热功率需实验测得，各厂家电池该参数存在差异。

图3-1温度场整体分布
 

图3-3电芯温度场

1）在自然冷却的条件下，电池温度场分布由底部略高于顶部，正极极柱温度略高于负极极柱温度，但并不明显，温差在1℃一下；

3）根据仿真结果，电池在1C放电1小时状态下，温度升高9℃左右，而实际试验结果表明电池在标准放电状态下，温度升高一般为8.5℃-10℃，热仿真的结果与实际试验结果较接近，表明仿真过程中，所施加边界条件已与实际单体的放电发热工况比较接近。