热管理系统中Trojan蓄电池储能机架性能影响的研究

近年来，可再生动力的总发电装机容量有所添加。但是，这些可再生动力具有间歇性。例如，太阳能电池板在阴天效率低下，风力发电体系在无风日效率低下。可再生动力还可能发生过剩能量，导致体系过载。因此，为了处理这些间歇性问题并确保动力出产与需求之间的适当平衡，Energy Storage Systems (ESS) 被以为是优化动力办理和操控动力溢出的最现实且实践的方案。这反映了全球规划内对储能和电网支持需求的指数级增长。跟着 ESS 的遍及和容量添加，确保其功能和安全性已成为研讨人员关注的重要问题。电池在运行时会发生大量热量。电池模块的温度明显影响 BESS 的功能和安全性 [1,2]。一旦运行温度长时间超过约束，就会导致电池过热和温度散布不均，这不只会导致电池老化或失效，并且更有可能引发热失控的危险。因此，开发合适的 battery thermal management systems (BTMS) 至关重要 [3,4]。Peng 和 Jiang [5] 指出，锂离子电池内部发生化学能与电能的彼此转化，而在常规充电过程中开释的热量和气体...
Kharabati 和 Saedodin [6] 指出，因为制造工艺的进步，圆柱形电池具有一致性更高、出产成本更低以及易于出产等优势。但是，尽管圆柱形电芯具有高能量密度，但堆叠电芯不可避免地会在电芯之间的间隙中留下空间，从而降低了电池组的能量密度。此外，圆柱形电池内置安全设备，例如正温度系数开关，以及能够开释电池内部气体过剩压力的泄压机制。Landini 等人 [7] 总述了相变资料在锂离子电池热办理方面的潜力。他们指出，锂离子电池的电气功能往往受到规划、资料和作业温度的影响，且该电气功能对低温和高温非常敏感。考虑到作业温度规划，温度每升高 1 °C，电池的作业寿数将缩短约两个月。为了最大极限地延伸电池的运用寿数并提升其电气功能，同时确保电池组的温度梯度低于 5 °C，每块电池都应处于均匀且相同的温度环境下 [8]。Feng 等人 [9] 以为，安全问题是锂离子电池在电动汽车中大规划运用的首要妨碍。跟着锂离子电池能量密度的不断进步，热失控已成为一个危...
进步锂离子电池安全性和稳定性的办法有两种。一种是寻找更稳定的电极资料，另一种是经过主动或被动冷却开发新的热办理体系。现在，根据不同介质，锂离子电池的热办理体系可分为三大类：air cooling system、liquid cooling system和phase change material（Phase Change Material, PCM）cooling system [15,16]。因为其规划简略、成本低、运用广泛且易于保护等长处，air cooling systems在过去十年一直是研讨人员关注的焦点 [17]。Jiaqiang等人[18]探讨了锂离子电池模块在不同air cooling战略下的热功能。他们在电池模块的入口和出口处运用了baffles，这可以防止大部分气流经过电池与外壳之间的间隙，并添加入口附近气流的均匀性。
也有一些关于电池热行为建模的研讨。Shabani 和 Biju [19] 指出，lumped capacitance 模型适用于模拟正常运用条件下电池的热行为。仅需少量数据即可开发出一个令人满意的模型来猜测锂离子电池的热行为，从而使模型规划和数值核算变得更快，以简化复杂问题。Bazinski 和 Wang [20] 开发了一种新的 lumped capacitance 模型，该模型适用于随时间变化的加热元件。他们将此模型与红外热成像相结合，以猜测锂离子软包电池内部的发热量。Lin 等人 [21] 为圆柱形锂电池提出了一种先进的 lumped parameter 模型。该模型由一个等效电路和两个状况的热模型组成。这种战略经过利用从电气模型中核算出的测量电流、电压和热量对热模型进行参数化，明显降低了参数化的复杂性。He 等人 [22] 开发了一个同时选用 PCM 和液体冷却进行混合冷却的电池模块 lumped capacitance 模型。该模型能够成功猜测电池的电压特性和电池模块的热行为。他们发现最大电压误差约为 1.6%，最大温度误差为 4.5%。Xu 等人 [23] 基于实践的电池储能进行了数值分析。
也有一些关于锂离子电池强制空气对流的研讨。Altuntop等人[29]选用了白腊与强制空气对流相结合的混合冷却办法来冷却锂离子电池。他们得出结论，混合冷却的能量效率优于强制空气对流。Gao等人[30]运用分流器来进步电池空气冷却体系的功能。他们发现分流器增强了温度均匀性并降低了压力丢失。Li等人[31]研讨了剪切高度要素对空冷电池热办理体系热特性的影响。他们观察到，当高度从规范高度添加到4000 m时，最高温度明显升高，超过了锂离子电池的答应温度规划。Misar和Thombre[32]选用灌封资料和空气冷却来进行锂离子电池组的热办理。他们的结果表明，结合运用灌封资料和空气冷却能有用地将锂离子电池组保持在所需的温度规划内。Tang等人[33]运用了Zukauskas开发的扫掠内联管束法，研讨了随温度变化的对流换热系数对电池空气冷却和散热功能的影响。他们报告称，当对流换热系数随温度变化时，电池热ru...
BTMS 是 BESS 的中心，用于将电池保持在最佳温度，这对于电功能和运用寿数至关重要。有用的热办理体系可以进步功能并延伸电池的运用寿数。风冷是最常见的冷却体系。除了规划简略、成本低、易于保护的长处外，它还能均匀散热，有用处理 BESS 中的热点温度问题。它被广泛运用于 BESS 中。在本研讨中，首先经过单体电池柜出风口的几许规划分析了电池的热行为，并讨论了优化的几许规划，以利于后续的热办理分析。然后，经过改动各种条件模拟了锂三元和钛酸锂电池的热办理，以观察其他电池的不同热行为。以往关于电池冷却气流的大多数研讨都会集在小规划电池设备上，如单个电池单元或电池模块。这些设备与房间级 BESS 不同，后者在尺度和电池模块数量方面具有更大的规划。但是，本研讨考虑的电池体系是一个紧凑型集装箱式 BESS，装置有电池柜阵列。以往关于该主题的大多数研讨都会集在选用圆柱形电芯的电池组上，而本研讨则专注于“