作家：吴超王罗亚 袁子杰 马昌龙 叶季蕾吴宇平 刘丽丽欧洲杯2024官网
单元：南京工业大学动力科学与工程学院
援用：吴超, 王罗亚, 袁子杰, 等. 液冷散热时期在电化学储能系统中的研究进展[J]. 储能科学与时期, 2024, 13(10): 3596-3612.
DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0290
本文亮点：1、从温降、温差、系统复杂度、散热效劳等方面综合分析, 液冷时期更得当大畛域储能系统应用 2、冷板花样、冷却液和通谈等参数优化对液冷成果有很大的影响 3、液冷限度计谋应从算法的鲁棒性和求解时候方面校正。
摘 要跟着锂离子电板时期的跳动和本钱的禁止，大畛域锂离子电板储能电站从示范逐步走向买卖化应用。电板热照看系统的优化想象是擢升储能系统集成综合性能的枢纽时期，通过温度的限度不仅不错有用延伸储能电板寿命、擢升放电容量等，况兼不错确保电站安全运行。电板四肢大型电化学储能电站的载体，热安全问题的惩处刻遮盖缓。本文对比了风冷、液冷、相变材料冷却和热管冷却4种散热时期的温降、温度均一性、系统结构、时期持重度等，液冷散热系统在大容量锂离子电板储能系统中更具上风。液冷散热系统想象包括冷却剂通谈、冷板花样、冷却液等枢纽参数想象，并可通过与其他散热面容进行复合优化想象，进一步擢升系统的电热性能；通过限度看法、限度算法的优化，可完了电板模块温度的智能化、精确化限度，并提高热照看系统效劳。液冷散热时期仍需从系统枢纽参数想象、限度计谋优化、应用需求进行多角度优化，从而既能完了温度限度的成果，又能知足经济高效的应用看法。
枢纽词液冷；热照看；参数优化；散热性能；计谋优化
跟着新式电力系统构建和动力低碳转型，储能时期四肢一种攻击的新式电力系统技能，好像生动调遣资源，可露出不同时期门径的电力电量均衡作用，支抓大畛域新动力并网，缓解局部电网供需抵抗衡。把柄中关村储能产业时期定约(CNESA)不完全统计，放置2023年底，中国已投运电力储能神气累计发电86.5 GW，新式储能同比增长了18.2%，其中锂电由2022年的94%擢升至97.3%，占主要塞位。锂离子电板因其能量密度高、寿命长等优点，得到新式储能电站多数应用。在顶点环境下，锂离子电板会受到影响，温渡过低时，电板的可用容量减小，并会出现锂枝晶；温渡过高时，电板里面的热量快速蚁集，会激励热失控。以10 MWh的锂离子储能电站为例，若采选单体容量280 Ah的磷酸铁锂电板，则电站中单体电板数目高达数万个。高大的电板数目对储能电站性能以及安全性照看提倡了巨大挑战。
近些年来，各人电板储能电站活气事件屡有发生。通过调研分析，主要活气原因归纳见表1。把柄事故分析来看，里面短路是变成失火的主要原因。发生内短路后有三个阶段：第一阶段是发生极为平稳的自放电，温度无较着变化；第二阶段是电压下落很快，温度发生较着上涨；第三阶段是热失控的出现。采选合理高效的锂离子电板热照看计谋不仅可幸免热失控的发生，况兼可擢升电站中电板温度分散均匀性，故意于延伸电板运行寿命。
表1 储能电站活气事件原因分析
为驻防热失控现象的发生，科研东谈主员已开展多类型散热时期研究。图1从温度一致性、温降、散热效劳、系统简便进度等方濒临比了各样散热时期的应用成果。关于不同散热面容进行赋分，满分5分，越接近5分标明散热时期性能越好。
不同散热时期成果对比
风冷和液冷是电化学储能电站主流的热照看面容。相对风冷而言，液冷系统较复杂，主要包括制冷剂系统和防冻液系统，与电板模块有径直斗争和障碍斗争两种面容，里面含水冷板、水冷管、水冷系统、换炎风机等。液体比热容和热导率比空气高，更得当应用于高功率的储能系统、数据中心、新动力汽车等。在大畛域储能系统中，液冷时期更故意于擢升系并吞致性和集成度。
1 单一/复合液冷散热系统想象枢纽身分
液冷散热系统主要由冷却液、散热器构成，影响液冷系统的主要身分有：冷板花样、冷却液温度、冷却液介质、冷却液通谈等。面前的研究主要聚焦在上述身分的优化及液冷与其他面容的复合想象上。
1.1 单一液冷散热系统
1.1.1 冷却剂通谈
（1）液冷通谈
液冷通谈是液冷电板热照看系统(battery thermal management system，BTMS)的攻击构成部分，通过液冷通谈完了电板与外界的热量交换禁止电板组温度。通过对液冷通谈的校正，不错提高传热效劳、降粗劣耗。微通谈因其强有用的传热脾气、小尺寸想象以及精确的温控智商，成为现时研究热门之一。Zhao等]提倡了一种基于微通谈镶嵌的圆形液冷BTMS，仿真发面前5C高倍率放电下，最高温度仍不错保抓在40 ℃以内。微通谈想象主要触及对几何尺寸以及不同流向优化，An等提倡在电板两侧均匀嘱托微通谈，仿真发现沿着电板厚度看法会比沿着长度看法的温度梯度大许多，单侧冷却好像有用限度系统最大温差小于3 ℃，同期禁止本钱。Lan等为了探究电板温度变化情况，想象了5种不同流向的微通谈，见图2。仿真收尾标明：第一种决策下电板最高温度以及温差最小。
采选不同流向想象的微通谈(蓝色箭头代表流入，橙色箭头代表流出)
（2）液冷通谈数
在液冷系统中，通谈数对系统液冷性能至关攻击。液冷通谈数是决定冷却液流量的枢纽身分，斟酌到系统温度以及能耗等多方面身分，较多研究报谈了液冷通谈数对散热性能的影响规章。Mao等提倡了微通谈液冷电板热照看系统，通过仿真研究发现通谈数对最高温度的影响呈现先上涨后下落的趋势。Liu等为改善温度均一性，提倡了通谈数参数对电板温度的影响，采选四身分水公道交执行进行仿真。通谈数从10加多到16时，仿真收尾标明：通谈数为15时，20 Ah袋式锂离子电板最高温度和温差分手下落了1.12 ℃和1.64 ℃。更有学者在冷板花样和通谈数上进一步优化，找出更稳健的通谈数。Zhang等探究了通谈数对直谈和斜谈冷板性能影响，提倡在直槽冷板的基础上想象斜槽。仿真收尾标明：通谈数为奇数时，压力吃亏较小，更故意于散热。
（3）冷却通谈长宽比
在液冷系统中，冷却通谈长宽比径直影响热交换性能的枢纽参数。一般而言，较大的长宽比会提供更多的名义积，从而增强热交换的智商，但与此同期系统阻力以及能耗会随之加多。Ding等对不同通谈长宽比的液冷系统进行研究，斟酌6种长宽比：1∶1、3∶1、5∶1、7∶1、9∶1、20∶1。在3C和5C放电速率下进行仿真模拟。收尾标明：跟着长宽比的增大，温度弧线呈现先下过时上涨的趋势。Rehman等在通谈转弯处嘱托不同花样散热片，仿真发现通谈长宽比进行优化想象后，液冷系统的传热效劳擢升了24%。
1.1.2 冷板花样
液冷板花样的不同，会调动冷却液在流谈中流过的面积、冷却液流速以及冷却液分派，从而影响散热成果。纵贯谈冷却板天然结构简便，但其冷却成果常常未能如东谈主所愿，因此许多学者小心于研究其他花样的冷却板，提倡了一系列新式的冷却板想象，用于改善散热成果。面前，冷板花样主要包括直行、波形、蛇形以及斜翅片形，波形冷板与圆柱形电板贴合度高，有一定的斗争角，好像确保电板的散热。蛇形冷板有经济性好、流动吃亏小的优点，但存在压力吃亏大、功率高的问题。与传统的直行冷板比较，斜翅片形冷板不错增大传热悉数，从而提高传热的智商。
（1）波形冷板
波形冷板是一种海浪形结构的散热板，其花样与U形接近，海浪结构好像有用加多空气与冷板的斗争，从而提高冷却智商。Li等为考证波形冷板冷却智商优于直行冷板，进行数值模拟。收尾标明：在5C高放电倍率下，波形通谈想象会比传统直谈想象的最高温度和温差分手禁止12.8 ℃和5.3 ℃。也有学者开展了这项研究，Dong等想象了波形来增强热交换。仿真收尾标明：该想象与传统直谈想象比较，最高温度和温差会禁止6.8%和41%。为进一步改善波形冷板的冷却成果，Cao等诞生三维数值模子，采选波形液冷通谈，曲率与锂电板相匹配。仿真收尾标明：在流量为36 L/min的2C放电倍率下，最高温度和温差分手为39 ℃和11 ℃，在督察电板温度方面进展出色。
（2）蛇形冷板
文件报谈蛇形冷板不错大大改善冷却液流量分散不均匀的问题，从而擢升电板组内温度均匀性。Jarrett等以乙二醇水溶液四肢冷却剂并通过里面通谈花样优化擢升了冷却效劳。仿真收尾标明：冷却液流量和花样通过优化想象可达到最好冷却成果，温度下落约15%。Deng等研究电动汽车用液态水四肢冷却剂，想象蛇形结构冷板。仿真收尾标明：冷板花样和通谈流动看法可通过合祈望象使得最高温度仅为40.796 ℃。E等想象了一种具有可变脾气的蛇形冷板，界说了通谈宽度lw和通谈鬈曲半径ri两个变量。仿真收尾标明：若lw与ri之比大，热阻以及压力吃亏小，冷却成果最好。
（3）斜翅片形冷板
研究标明，斜翅片形冷板可有用改善冷却液流动现象，并能通过参数优化擢升冷却性能。Jin等针对电板名义温渡过高的问题，提倡对斜翅片角度和宽度进行优化。执行收尾标明：优化后的斜翅片形冷板可将电板名义温度限度在50 ℃以下。Fu等为改善温度不均一性，提倡对斜翅片鳍角(15°、30°、45°)和鳍长(8 mm、10 mm、12 mm)进行优化。仿真收尾发现：鳍角为30°和鳍长为8 mm的斜翅片温差以及压力吃亏最小，有用改善了温度分散不均匀。Xia等为了进一步增强散热，提倡了加多斜翅片、冷却剂提高热导率和增大电板与冷板的斗争面积等设施。仿真和执行收尾标明：优化后电板组的最高温度和温度差分手禁止了1 ℃和2 ℃，好像有用起到制冷作用。Aldosry等采选斜翅片和不同类型的冷却剂来达到强化换热的成果。执行收尾标明：斜翅片和冷却液的优化想象可达到最好散热成果，电板名义温度保抓在50 ℃以内。
针对液冷板的花样及参数优化想象，表2总结了典型液冷板的性能脾气。
表2 典型冷板性能脾气
1.1.3 冷却液
冷却液在液冷系统中饰演着攻击扮装，既是热量传递的介质[35]，亦然完了电板组温度限度的攻击身分。面前，研究较多的冷却液包括水、乙二醇水溶液、矿物油。此外，还有一些新式冷却液正在研究斥地，如1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、氢氟醚和纳米流体冷却液。
（1）R134a
R134a为无色透明液体，有淡乙醚气息，沸点影响其相变过程，而热导鲠径直决定传热速率。Al-Zareer等采选R134a为电板组冷却剂，构建全浸没的电板组模子。收尾标明：在5C放电速率下，电板最高温度和最大温差分手保抓在40 ℃和7 ℃。Wang等为改善电板组温度的均匀性，提倡用R134a 四肢冷却剂，诞生电板组模子。仿真收尾标明：在2C放电速率下，电板组温度均匀性保抓在5 K之内。Wang等提倡了一种基于R134a制冷剂的BTMS，用于改善座舱热并知足低温时加热电板要求，同期也要知足电板散热要求。仿真收尾标明：电板最大温差5.2 ℃，不错很好意思瞻念管电板里面的温度均匀性。
（2）氢氟醚
氢氟醚是一种无色、易蒸发的液体，因其能快速蒸发，接纳周围环境热量，从而起到降温的作用。Tan等提倡在快充电板组用氢氟醚四肢冷却剂。执行发现：采选多层和交叉流动时，最大温差禁止了18.1%。Hirnao等提倡将锂电板串联形成电板组径直浸入氢氟醚液体中。执行收尾标明：在20C高倍率放电速率下，电板温度不错很好地督察在35 ℃独揽。An等将电板通过铜件串联起来形成电板组，冷板中以氢氟醚四肢冷却液。执行收尾标明：氢氟醚四肢冷却剂的系统具有很好的冷却成果，电板组最高温度和最大温差分手不错督察在40 ℃和4 ℃。
（3）纳米流体
纳米流体最早由好意思国Argonne执行室的Choi等最初提倡，纳米流体中的颗粒尺寸较小，便于流动，从而有用提高了热传导性能。Mondal等提倡了一种含有Al2O3或CuO纳米颗粒胶体悬浮液的纳米流体冷却剂。仿真收尾标明：纳米流体的热导率优异提高了冷却性能，纳米流体的热导率约为水的55倍。Huo等为了优化圆形电板冷却系统的散热性能，采选Al2O3-水纳米流体四肢冷却剂。仿真收尾标明：体积分数为0.04的冷却剂会比纯水四肢冷却剂的系统平均温度禁止7%。
表3列出了R134a、氢氟醚以及Al2O3纳米流体3种冷却液的物资参数及冷却性能，不错看出Al2O3颗粒纳米流体热导率很高，但适用温度范围很窄。
表3 3种冷却液性能分析
1.1.4 典型冷却系统想象
表4通过对电板类型、冷板花样以及冷却液进行对比，对不同花样的电板进行执行和研究，不错发现针对不同花样的电板，想象出具有针对性的通谈花样并袭取得当的冷却液短长常攻击的。通过优化通谈花样和冷却液类型，不错有用地改善电板温度限度，提高电板的性能并延伸命命。关于液冷系统冷却性能的擢升，可调养冷板花样里面尺寸身分(长宽、半径、角度等)，也可通过调养外部身分来禁止充放电倍率和提高冷却液流量等。文件[45-47]标明：在热照看想象中，不仅应试虑温度限度的成果，还应充分斟酌热照看系统的综合能耗。优化电板热照看系统时，应预计禁止电板温度和由于温控带来的能耗本钱之间的干系。
表4 不同变量对温度的影响
1.2 复合液冷散热系统
单一散热面容都有各自的优弱点，如风冷容易受外界环境的影响，换热智商差；液冷能耗较高，可能出现裸露的问题。通过不同散热系统的复合，可露出单一散热面容的上风，改善冷却成果。面前，复合液冷系统主要景色有：液冷与相变材料(PCM)复合、液冷与热管复合和液冷与风冷复合。
1.2.1 风冷与液冷衔尾
风冷与液冷相衔尾的散热系统不仅不错把柄动态工况进行实时调遣，况兼好像更好适合不同温度和工况下的热照看需求。Wang等提倡了一种强制将空气与液冷板相衔尾的冷却设施，与冷板散热比较，电板组最高温度和温差分手禁止了3.45 K、3.88 K。Yang等针对圆形锂离子电板温度沿冷却液流动看法升高的问题，提倡了一种液冷与风冷相衔尾的电板热照看系统。通过加多冷板和通谈数目擢升冷却性能，与此同期，把柄电板模块温度限度电扇，从而完了风冷与液冷相衔尾。仿真收尾标明：采选风冷与液冷相衔尾的夹杂系统，最高温度禁止至304.98 K，最大温差不错限度在5 K以内。Li等针对电板模组散热和温度不均匀，提倡了多通谈并联液冷和风冷衔尾的电板热照看系统。诞生风冷与液冷模子，空气流过电板罅隙的同期，水四肢液冷板中的制冷剂有用散热，从而改善冷却成果。仿真收尾标明：电板组的最高温度不错限度在45 ℃以内，温差限度在2 ℃以内。
1.2.2 相变材料与液冷衔尾
液冷与相变材料衔尾的电板热照看系统，不错惩处电板组在高强度充放电工况下的散热问题。相变材料高强度运行时，冷却性能不知足要求，经常通过与液冷相衔尾的面容来惩处散热问题。为了贫乏热失控传播，Zhang等提倡了一种基于PCM和液冷衔尾的BTMS。在发生热失控的情况下，PCM起到热缓冲作用，通过液冷系统散热，幸免了热失控的传播。仿真收尾标明：PCM与液冷衔尾的夹杂系统不错惩处由PCM热导率升高而引起的热失控传播的问题，电板最高温度为93.3 ℃，比较单一液冷系统，温度下落63.5 ℃。斟酌到相变材料具有很强的蓄热智商，以及液冷优良的冷却成果，有学者提倡将相变材料与液冷相衔尾的时期应用于电动汽车。Rao等提倡将PCM与微通谈相衔尾的电板热照看系统。仿真收尾标明：仅有PCM冷却时预计最高温度为335.4 K，但该夹杂系统的预计最高温度为320.6 K。由于圆柱形电板名义鬈曲且应用于电板热照看系统时所需数目较多，因此有学者提倡蜂窝状电板，在散热时相变材料不错很好地包裹电板组，辅之液冷好像将电板组温度督察在合适的范围内。Yang等提倡了一种液冷微通谈和PCM集成的六边形蜂窝状BTMS，诞生六边形蜂窝状的电板组模子。仿真收尾标明：与矩形冷板比较，该夹杂系统最高温度和温差分手下落0.36 K、2.3 K。
1.2.3 热管与液冷衔尾
基于热管传热效劳高以及分量较轻的脾气，逐步将其引入电板热照看系统中，有学者提倡热管与液冷相衔尾的设施。He等采选正交想象和依稀灰色关联分析四肢评价设施，诞生液冷模子。仿真收尾标明：铝板的遮盖角度对系统冷却成果的影响最大，而对热管的遮盖角度影响最小，最高温度和温差分手为37.58 ℃、3.67 ℃。为了提高电板模块温度均匀性，Tang等诞生了方形电板单体模子。仿真收尾标明：与单向流动比较，该夹杂系统最高温度和温差分手禁止了8.7%、13.5%。在液冷与热管相衔尾散热时，有学者对冷却剂通谈进行优化，Li等用LiFePO4电板为执行对象，执行与仿真收尾吻合较好。通过正交执行想象，优化通谈高度、通谈长度和通谈鬈曲的管径来提高冷却性能。收尾标明：与原想象比较，电板最高温度和温差分手禁止了6.95%、11.08%。
总的来说，不错概述为以下几个重点。
①风冷是复合系统的攻击构成部分，因那时期持重度高、工程造价低、难度小，得到了平庸应用。
②液冷可更好地知足大型储能电站的温度均匀性要求，也可有用惩处高倍率放电问题，亦然特定场景中复合系统的优选时期。
③相变材料针对特等场景可四肢辅助系统使用，但面前尚未工程化，存在始终使用后材料性能可能出现下滑以及本钱较高档未知身分。
④热管对特等场景成果权臣，但存在尺寸及分量限定以及本钱较高档身分，面前尚未工程化。
2 热照看限度计谋
热照看系统是保证储能电站安全运行的枢纽，而热照看计谋是热照看系统想象的攻击构成部分，同期热照看计谋的完了看法等于对温度的有用限度。储能热照看系统包括硬件和软件，硬件是完了温度限度的奉行者，包括温度传感器和散热器等。软件即限度计谋，是通过集成算法等，完了对温度的动态监测。现时，热照看限度计谋主要研究看法为限度看法、限度计谋算法等。
2.1 限度看法
电板热照看限度通过算法以及硬件之间的配合，将电板组的温度督察在联想责任范围内，禁止电板组里面温度的不均匀性，延伸电板寿命。面前，热照看系统的限度看法主要有四类：一是电板健康状态(SOH)，二是电板组间温度各异，三是能耗，四是分量。
Xie等采选由MPC(模子预计限度)限度器、车辆速率预计器(VSP)、电板看法温度自适合器(SABTT)和BTMS性能模子构成的BTMS智能限度计谋。执行收尾标明：电板骨子温度与看法温度最大差值仅为0.66 ℃，平均温差为1.03 ℃，能耗降了14.1%。这标明BTMS智能限度计谋不仅有很好的温控智商，还有更长的寿命(延伸约0.010%)。此外，Fan等采选SOH、电板间温差以及系统能耗的权重悉数法，提倡动态盘算与遗传算法相衔尾的限度计谋，其中系统能耗是以风量和制冷功率为方针的。执行收尾标明：电板SOH衰减率减小到3.7%、电板间容量一致性提高了23.3%，温差禁止了20.2%，单次行驶周期能耗从简了24%。Guo等斟酌模块高冷却率和轻量化，将最高温度、温差和系统分量四肢优化看法，通过非独揽排序遗传算法奉行多重优化函数。仿真收尾标明：在3C放电速率下，最高温度和温差不错限度在36 ℃和0.65 ℃，系统分量削弱10.25%。
2.2 限度计谋算法
诸多的限度计谋算法可分为单一限度算法和复合限度算法。在这些算法的优化上，主要针对电板温度以及算法优化时候开展研究。逻辑门限值适用于简便的开关限度，比例-积分-微分(PID)算法适用于经典的反馈限度，MPC算法适用于需要斟酌改日预计和拘谨条目的系统，智能限度算律例适用于复杂的非线性和不细目性系统。
2.2.1 单一限度算法
单一限度计谋指只采选一种算法来进行温度限度，最常见的有逻辑门限值、PID算法、MPC算法以及智能限度算法。
（1）逻辑门限值
逻辑门限值是输入的信号，通过逻辑运算，把柄收尾输出信号。Wang等提倡使用简便的开关限度应用于高温电板热照看系统。通过热电偶参考温度与预设温度差值的险阻限，限度器调养阀门的开关，从而完了电板组的冷却。执行标明：这种面容不错使得系统能耗禁止83%~92%，弱点在于会使电板角落的最高温度上涨1 ℃。
（2）PID
PID是由比例、积分和微分构成的算法，具有操作简便且适用面平庸等优点。PID可完了舛错自动调遣，一朝有偏差出现，则比例调遣起作用,用来减少偏差；舛错出现，积分调遣一直进行到无舛错为止；微分调遣是不错意料偏差变化情况的，提前在偏差出现前打消，有学者将其用于电板照看系统温度限度算法中。Cen等提倡了一种PID限度环路算法来限度电板模块的实时热行为。执行建立包括空并吞BTMS系统，两个电子膨大阀(EEV)由驱动板驱动。系统通过PID算法调遣节流阀的开度完了BTMS的温度限度，该算法通过聚积现时数据是否需要调遣阀门进行。执行收尾发现：PID限度设施可使不同倍率下电板组实时温差较小。
（3）MPC
MPC通过诞生动态系统模子进行预计，将预计收尾与参考轨迹进行对比，哄骗优化算法求解最优限度序列。为惩处电动汽车中延伸电板寿命和能耗最小的优化问题，Zhang等提倡了分层MPC设施用于延伸电板寿命以及减少能耗。分层MPC是通过表层的速率盘算器优化速率轨迹，然后传递给基层的热照看限度器，从而完了最好的能量照看。仿真收尾标明：分层MPC的计谋不错使电板寿命延伸了29.15%，同期使能耗禁止了3.38%。针对BTMS系统热电模子高度的非线性和时变的脾气，Zhu等提倡了一种基于有限集模子的预计限度计谋(finite set model predictive control，FSMPC)来减少冷却/加热能耗。FSMPC计谋可通过预计模子，来预计电板温度和荷电状态，哄骗函数来评判磋议性能，袭取出优化后的组合，使电板温度在合理范围内，并减少动力的徒然。执行标明：与传统的BTMS设施比较，提倡的FSMPC的BTMS不错从简30%以上的电能且电板温度性能不会下落。Guo等为提高动力哄骗效劳，提倡MPC限度计谋。MPC在预计区间寻找最粗劣耗，使温度督察在看法温度隔邻，禁止冷却液温度等，从而完了能量吃亏禁止。执行收尾标明：与传统开关计谋比较，MPC限度计谋加热能耗禁止20.95%，总能耗禁止2.84%。
（4）智能限度
①深度强化学习。深度强化学习是深度学习和强化学习的衔尾，借助了深度学习惩处建模问题，同期也哄骗了强化学习界说问题和优化看法，可处理复杂时序交互脾气问题。在BTMS中，惩处电板组急剧升温问题是保证电板安全的枢纽。Cheng等用COMSOL软件模拟出1600组数据用于纯属，以温差、最高温度以及平均温度四肢看法，通过深度强化学习(DRL)算法、遗传算法以及多看法优化算法将优化后收尾进行比较。收尾标明：DRL优化后的温差禁止了1.3%、最高温度禁止了0.2%以及平均温度禁止了0.3%。为缓解电动汽车中能量照看问题，Huang等提倡了基于DRL的算法。通过门控轮回单元(GRU)索要出车辆的特征，从而提倡双深度Q网罗(DQN)算法。在城市工况(FTP-75)、高速工况(HWFET)和强烈驾驶工况(US06)三种工况下进行比较。收尾标明：在暴力驾驶时DQN会比依稀限度算法降粗劣耗18.8%。
②神经网罗。为驻防热失控现象发生，需要督察合适的温度范围。关联词，电板温度受到表里部身分的影响，因此难以准确猜想。Wang等提倡将东谈主工神经网罗设施应用于温度猜想，电板险阻名义的泡沫铝用于散热，对比了BP-NN(反向传播神经网罗)、RBF-NN(径向基函数神经网罗)和Elman-NN(Elman神经网罗) 3种常用的惩处非线性的神经网罗，将3种设施诞生了交流的纯属参数进行样本工况以及未知工况的性能测试。仿真收尾标明：Elman神经网罗具有很好的适合性且纯属时候大幅缩小。为惩处高倍率以及电流工况下电板发烧量高的问题，Chen等提倡了基于液冷的东谈主工神经网罗追念模子，从最高温度、温度轨范差以及能耗3个方面进行对比分析，哄骗追念模子预计，从预计数据中袭取出最优的充电面容，大大提高了充电效劳同期减少了能耗。
表5给出了单一限度计谋在电板照看系统中应用的优弱点。在骨子工程应用中，咱们不错把柄单一限度计谋的脾气进行合理袭取，以优化系统的散热成果和雄厚性。
表5 单一限度计谋优弱点
2.2.2 复合限度算法
（1）PID与智能限度衔尾
为惩处传统的PID限度算法鲁棒性差问题，提倡复合限度计谋。复合限度计谋指采选两种及以上的单一计谋相衔尾的设施，举例PID与依稀算法相衔尾、PID与神经网罗算法相衔尾等。马彦等提倡了一种基于依稀PID算法的电板组液冷计谋，电板组骨子温度与看法温度所形成的温差e和温差变化率ec四肢限度器的输入，进行依稀化、依稀推理、解依稀化等处理，得回了PID的磋议修正量ΔKp(比例调遣悉数，提高系统反映速率和调遣精度)、ΔKi(积分调遣悉数，打消残差)，ΔKd(微分调遣悉数，改善系统动态性能)，修正后的PID限度器把柄温差e的大小求出冷却液流速，知足所需的电板组温度要求。诞生依稀限度规定需要斟酌电板组冷却的脾气，细目了表6的依稀规定表。仿真收尾标明：依稀PID设施在传统PID基础上，缩小了冷却的调遣时候(采选依稀PID设施可将传统PID调遣时候由361 s缩小至215 s)，禁止了温度的不一致性(采选依稀PID设施可将传统PID温度偏差由1.24 K禁止至0.14 K)，使得系统适合启动温度的变化、抗争电流扰动的智商提高，具有更好的冷却成果。Chang等为驻防电板组温渡过高，提倡依稀PID双层限度计谋。热电冷却器可把柄需要调动，为锂电板提供冷却或加热的智商，通过双层相助限度器限度热电冷却器，完了对温度的调遣。收尾标明：这种计谋不错使电板性能和寿命进一步擢升，电板里面温度均一性较好，最大温差仅为1.65 K。Liu等针对电板快速充电温度限度，提倡依稀PID算法。执行收尾标明：热失控或处在零下状态的电板组到达25 ℃的时候分手为280 s和185 s。
表6 ΔKp、ΔKi、ΔKd依稀规定表
注：NB、NS、ZO、PS、PB为5个依稀子集。
也有学者将PID与神经网罗相衔尾，Xie等提倡了限度想想衔尾神经网罗模子，定名为CNN-LSTM-PID。图3(a)是CNN-LSTM-PID电板假造热感知框架，将该假造传感器与电板名义温度预计相衔尾，哄骗获取的数据对电板性能进行研究。CNN-LSTM模拟了在预定责任条目下电板名义温度分散偏激随时候变化的机理，在脱机PID调遣模式以及较早时候步长看法可用的情况下，把柄看法温度变化的智商对PID参数进行整定。PID限度集成精度擢升时期，如图3(b)所示。上头为脱机PID调遣模式，底下为在线预计模式。模拟BESS(电板储能系统)里面温度分散时序数据的特征，采选卷积长短期顾忌神经网罗(CNM-LSTM)提高数据检测和预计的智商，具体的网罗架构，如图3(c)所示。温度分散变化轨迹的追踪需要配合PID，PID积分在预计过程中的机理，如图3(d)所示。衔尾以上脾气提倡了CNM-LSTM-PID的设施。仿真收尾标明：提倡的假造传感器与超参数调遣对平均皆备舛错(MAE，从35.52%下落到30.18%)和预计诡计时候(从18.78%下落到14.06%)有很好的调遣成果，提高了精度和诡计效劳，加强了热照看和运行安全。
(a) BTMS智能限度计谋；(b) 传热模子；(c) 聚拢仿真决策；(d) PSO惩处NLP问题过程
（2）智能限度间衔尾
文件[75-80]分手征询了风冷与液冷、相变材料与液冷以及热管与液冷相衔尾的复合系统，均提倡遗传算法进行优化想象。除了上述衔尾设施外，有学者提倡非独揽排序遗传算法-2(NSGA2)与神经网罗相衔尾的设施。Chen等为了改善电板散热性能，用COMSOL和诡计流膂力学(CFD)分手进行二维与三维仿真，对比两者温度收尾发现舛错最大为0.2 K。仿真收尾标明：经过NSGA2算法优化后，最高温度禁止了7.5 K，功耗减少了26%。Zhu等采选了迭代动态盘算(IDP)计谋，衔尾模子预计限度设施使得实时BTM计谋有更好的温度调遣智商，其限度历程图，如图4所示。算法的预计范围为30 s，采样时候为1 s，仿真电子限度单元(ECU)可在1 s内奉行，实时性权臣提高。执行收尾标明，所提倡的实时BTM计谋不错有用禁止驱动周期的冷却/加热能耗(14.8%)。Zhou等针对温度限度及系统反映，提倡逻辑依稀和强化学习相衔尾的限度计谋。电板运行过程中，实时监测冷却回路中冷却液温度和流量，通过计谋限度冷却液流量，从而完了电板温度的调遣。仿真收尾标明：液冷温度限度计谋得到较着的改善，与传统PID比较，温度禁止3 K，反映时候快了136 s。
IDP设施历程图
（3）MPC与智能限度相衔尾
传统的PID算法不成知足工业上非线性、时变等要求，MPC与智能限度算法相衔尾的系统应时而生。Ma等提倡了一种非线性模子预计(nonlinear model predictive control, NMPC)设施来优化电板组的冷却过程。在AMESIM(advanced modeling environment for simulation of engineering systems)和MATLAB聚拢仿真中，采选PSO求解NLP问题，得到冷却液速率后，在AMESIM入彀算出电板温度，将聚积到的温度数据传输到MATLAB。仿真收尾标明：NMPC设施不错保证电板在不同工况下，与看法温度偏差仅有0.5 K，电板组模块内温度不一致性小于1.2 K。Zhuang等提倡依稀模子预计限度用于散热和能耗的调遣，在FSMPC基础上，等效电路-热模子采选依稀模子，不错很好限度电板温度。仿真收尾标明：与传统冷却设施比较，该设施不错节能76.4%，同期电板间最大温差禁止0.9 ℃。
表7从限度看法、限度算法及限度成果对文件进行了总结归纳。
表7 限度计谋概述总结
温度是热照看系统中限度计谋的看法，在保证温度成果的前提下，提高系统的能效，限度计谋从算法上进行优化。单一的限度算法经常不成知足工程应用上的要求，应把柄各算法优弱点以及应用局面进行合理的优化。举例，针对复合限度算法，其更多的是对多看法问题的优化，优秀的BTMS系统不单是局限于限度温度的范围，还需斟酌电板寿命、系统能耗、算法的调遣时候等等。
3 结 论
跟着锂离子电板储能电站的发展，热失控现象的频频发生，是以要保险锂离子电板在看法温度范围内运行，偏离时要实时限度温度从而保证电板安全雄厚运行。本文先容了4种不同电板散热时期性能，对连年来热照看时期进展进行了系统梳理。本文主要论断如下。
（1）从温降、温差、系统复杂度、散热效劳等方面进行综合分析，液冷时期更得当大畛域储能系统应用。
（2）冷板花样、冷却液和通谈等参数优化对液冷成果有很大的影响，应把柄电板花样以及高倍率充放电等特等骨子工况进行优化想象。
（3）液冷限度计谋应从算法的鲁棒性和求解时候方面校正，从而完了电板寿命、系统能耗和电板组间温差等多看法优化。
对大畛域储能系统而言，不仅不错对其散热系统进行想象优化，还不错通过限度计谋完了电板组温度督察在联想责任范围内。在骨子应用上，需斟酌本钱、电板组分量、体积等多方面身分，想象合理粗劣耗的热照看系统。单一的散热面容在工程上经常不成知足所需的冷却要求，需与其他散热面容进行复合，从而哄骗各自上风完了最好冷却性能，且此过程需要均衡散热性能与能耗之间的干系。与此同期，还可通过限度计谋算法来完了多看法优化，多种散热时期复合的热照看系统也将是改日发展的看法之一。
第一作家：吴超（1999—），男，硕士研究生，研究看法为储能电板热照看，E-mail：wu1207655278@163.com；
通信作家：叶季蕾，提拔，研究看法为储能电板安全照看及能量优化，E-mail：yejilei@njtech.edu.cn。
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