模型的建立和求解，都需要进行一系列的简化和假设，主要包括忽略由于电极处化学反应导致氢气量的变化而引起的氢气流动，忽略由于氢气密度变化引起的比热和导热系数的变化；由于电堆与壳体间的间隙非常小，不考虑该间隙内氢气的流动，只考虑其导热；不考虑电堆内的电解液与气体的流动，对这部分材料物性的处理，采用由多孔介质构架材料与填充材料物性使用空隙率加权平均的方法计算而得，并忽略电池堆内部各组件之间的接触热阻；由于电池壳体内表面涂层很薄，一般为0.1mm，将其与壳壁作为一个整体来处理。以下对两种数学模型分别进行介绍。
对单一压力容器镍氢电池电堆（包括壳体）的传热模型，只需建立瞬态导热能量控制方程有：QxtxtTCiv=λρ（1）其中，ρ为气流密度；vC为定容比热，t为时间，T为温度，λ为导热系数，Q为单位体积的内热源，x（i=1，2，3）为迪卡尔坐标，相同的下标表示对该变量进行求和。为便于求解忽略电堆中间中轴的非对称结构，假设电池电堆段为轴对称结构，在圆柱坐标下进行二维求解。
IPV镍氢电池热模型的验证本文针对一空间实际用镍氢电池对以上两种热分析模型进行验证，为该电池的几何结构示意图，该电池电堆由26对单片电池采用背靠背排列方式串联组成。其中，电池壳体由上下壳体采用焊接环连接，内壁为氧化锆涂层，极耳材料为金属镍，从电堆的正负极由下而上汇集而成，中轴和端板材料为聚砜，对电堆起支撑和固定作用。为单片电池结构示意图。单片电池由镍电极、氢电极、扩散网和隔膜四部分组成。单片电池各组成部分都为多孔介质，其中，镍电极孔隙处充满氢氧化钾（KOH）电解液；铂氢电极充满氢气；扩散网为聚丙烯筛网，空隙处充满氢气；隔膜也为聚丙烯多孔介质，孔隙处充满电解液。
下端板垫圈螺母中轴极堆上端板焊接环壳体极耳单一压力容（IPV）器镍氢电池整体结构图单片电池结构示意图为验证模型的有效性，在真空绝热条件下，将电池放置足够长时间使其温度均匀后，使用热电偶对电池在放电条件下的外表面温度场进行测量，其中，电流保持在23A，电压放电至1.0V，放电期间平均发热量为6.37W.
根据以上建立的两种模型采用有限差分法分别进行求解，为便于两种模型的数学求解，假设电池为轴对称结构。
选用圆柱坐标系生成二维镍氢电池电堆与电池整体的计算网格。根据实验条件选定计算边界条件为壳体壁面绝热，中心轴绝热，对初始条件的设定，对计算区域赋予一均匀温度场。关于能量方程源项的处理，用实验测得的电压随时间变化曲线拟合出电压的计算公式，再根据放电过程中电池内热生成率的数学表达式求出电池电堆内总的放热量，本文假定电池电堆部分正、负极及隔膜处有内热源生成，用总放热量除三部分体积总和可得单位体积的放热量，它是一个随时间变化的函数，即为所求解能量方程的源项。
采用第一阶段模型对电堆中间层温度场进行了模拟，由于电堆的理论最高温度出现在中间层电池单元，求解该单元处的温度场分布，对控制电池最高处的温度，防止电池温度过高及电池的结构优化具有重要的参考价值。为第一阶段模型计算所得的电池壳体外表面温度与测量结果对比曲线，计算最大相对误差为3.34％，可看出，实测结果与模拟结果吻合，模拟结果较为准确，使用该模型能够较好模拟极堆内的温度场变化规律。其中，模拟结果略高于实验结果值，这主要由于在边界条件的设置中，中间层电池两上下表面及外表面都设成了绝热边界条件，实际上，两上下表面与其隔板气筛氢电极镍电极接触面存在较小的导热，还有壳外表面存在较小辐射换热。
采用第二阶段模型对电池整体的温度场进行模拟计算，为电池极堆下、极堆中壳体表面温度的计算与实验值比较。从图中可看出，模拟结果和实验结果的壳体表面温度变化趋势相同，随放电时间的增长温度逐渐升高，使用该模型能够反映电池的实际传热及温度分布的总体规律。其中，模拟结果与实验结果的偏差随放电时间的增大逐渐增大，这主要由于在建立模型的过程中为了便于计算而进行的一系列的假设与简化，使模拟和实验结果产生偏差所致，例如，简化了极耳后，一部分热量没能通过极耳传递到壳体，随着放电过程的进行，放热量的增多，模拟结果较壳体温度实际值偏差也逐渐增大。为获得更准确的模拟结果，在计算量与时间允许的情况下，可考虑极耳与极柱的导热，进行三维建模与模拟。
IPV镍氢的热特性分析对电堆中间层电池温度场的模拟结果表明，同一时刻下，电池单元各层内温度很均匀。随放电过程的进行，单片电池内的温度呈持续增长趋势。对电池整体温度场的模拟结果也同样表明，电池整体在放电过程温度不断升高，极堆温度在整个电池中较高且分布均匀。考虑到极堆温度分布的这种均匀性，在进行整体电池温度场分析时可将极堆当作一个各向异性的整体来处理，其中，轴向与径向的物性不同，从而大大减少网格的数目和计算量。
结论本文从传热学角度分别建立电池电堆与电池整体的瞬态热分析模型，并采用有限差分法对其进行求解，在与实验结果对比分析的基础上，验证了模型的有效性，认为使用该模型能够较好地反应电池极堆与电池整体的温度分布。从温度场的模拟结果可看出，极堆处温度较高且温度分布均匀，对电池极堆处的模拟处理，可假定其为当作一个各向异性的整体来处理；电池上下半球顶点的温度较低，最大温差出现在电池放电过程的后期，该温差可作为电池的热控制的主要监控参数。