热仿真定义热源与SOC关系|方壳电池导热系数与SOC关系研究
# 前言 #
图1 01#电池喷黑体漆(左)和安装示意图(右)
# 实验结果 #
图2 01#(左)和02#(右)电池0%SOC实验参数反演计算误差函数
图3 01#(左)和02#(右)电池25%SOC实验参数反演计算误差函数
图4 01#(左)和02#(右)电池50%SOC实验参数反演计算误差函数
图5 01#(左)和02#(右)电池100%SOC实验参数反演计算误差函数
表1 热参数测试结果汇总
样品 编号 | SOC /% | 叠片面向 导热系数kx | 叠片纵向导热系数kz | 叠片和壳体(大面)换热系数hx | 叠片和壳体(冷却面)换热系数hc | 总体面向等效导热系数kinUni | 总体纵向等效导热系数 kcrUni |
01# | 0 | 22.77 | 1.54 | 423.49 | 4463.00 | 23.79 | 4.92 |
02# | 0 | 24.05 | 1.26 | 463.28 | 4290.80 | 25.06 | 4.67 |
01# | 25 | 26.75 | 1.85 | 314.29 | 3549.60 | 23.62 | 5.08 |
02# | 25 | 26.76 | 1.42 | 331.41 | 2982.90 | 24.05 | 4.64 |
01# | 50 | 23.29 | 1.61 | 385.66 | 4244.60 | 23.48 | 4.96 |
02# | 50 | 23.94 | 1.52 | 394.50 | 4113.40 | 23.97 | 4.87 |
01# | 100 | 25.26 | 1.59 | 416.51 | 3839.60 | 25.02 | 4.90 |
02# | 100 | 22.83 | 1.77 | 436.89 | 4730.40 | 24.01 | 5.14 |
注：1．总体面向导热等效条件为：电池升温，底部液冷散热；
2．总体纵向导热等效条件为：电池升温；
3．导热系数单位为W/(m·K)，换热系数单位为W/(m2·K)。
图6 叠片各向异性导热系数(左)和电芯等效导热系数(右)随SOC变化趋势
根据往期的介绍，两状态法热参数测试仪 TCA 2SC-080通过红外热像仪测温和热传递模型反演计算，可以通过一次测试计算出电芯内部叠片的面向导热系数、纵向导热系数、叠片和大面壳体的换热系数以及叠片和底面(冷却面)壳体的换热系数这4个参数，并计算得到电芯整体的等效面向导热系数和等效纵向导热系数。
由表1和图6可以看出，280Ah磷酸铁锂电池内部叠片的面向导热系数范围为22-27W/(m·K)，纵向导热系数范围为1.2-1.8W/(m·K)；电芯等效面向导热系数大致为23-25W/(m·K)，等效纵向导热系数范围为4.6-5.2W/(m·K)。同时，在不同SOC下，磷酸铁锂方壳电池导热系数无明显趋势性变化，该结果与相关文献报道一致[2]。
# 结论 #
本文利用杭州之量科技有限公司的两状态法热参数测试仪 TCA 2SC-080对280Ah磷酸铁锂方壳锂电池的导热系数进行无损测试，获得该电池不同SOC下的面向导热系数和纵向导热系数等热物性参数。结果表明该款方壳磷酸铁锂电池的导热系数与其SOC无显著相关性。该结果有助于帮助研究人员验证电池热模型，优化电池安全设计和BTMS系统性能。
随着新能源产业的发展，人们对电池包的安全性和充放电性能要求越来越高，电池包向着高能量密度和大倍率充电的方向发展。为了更精确的评估电池热管理性能，热管理的工况越来越复杂，如何把复杂的工况条件转化为仿真输入的边界条件是热管理仿真工程师的一个巨大的挑战，目前基础的软件设置已经满足不了常规的热管理工况，需要结合软件的函数控制和简单编程语言才能实现。
