基于模糊推理的储能系统锂离子电池模组热扩散概率评估方法

1

作者 胡力月 黄威 +3 位作者 周云 周英强 邵常政 王柯 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第7期2662-2674,共13页

锂离子电池模组(lithium-ion battery module,LIBM)是当前储能系统中应用最广泛的电池组件,一旦发生热扩散事故,将会影响整个储能系统的可靠运行。然而,现有的热扩散定性分析模型无法直接用于定量评估时变运行条件下的LIBM热扩散概率。... 锂离子电池模组(lithium-ion battery module,LIBM)是当前储能系统中应用最广泛的电池组件,一旦发生热扩散事故,将会影响整个储能系统的可靠运行。然而,现有的热扩散定性分析模型无法直接用于定量评估时变运行条件下的LIBM热扩散概率。在此背景下,提出了一种基于模糊推理的LIBM热扩散概率评估方法。首先,利用COMSOL对LIBM热扩散行为进行建模,研究不同受热方式、LIBM排列方式、SOC(state of charge,SOC)对LIBM热扩散的影响,挖掘LIBM热扩散的规律。然后,基于仿真试验数据,建立以锂离子电池单体自身温度、单体间的距离、环境温度为输入,LIBM热扩散概率评估值为输出的模糊推理系统。为了提高评估结果的准确性,采用改进蜣螂优化算法(improved dung beetle optimizer,IDBO)对评估系统中隶属度函数的形状进行优化。结果表明:当LIBM内电池之间的接触面积变小时,热扩散速度变缓;当缓慢受热时,LIBM内最迟发生热失控的电池单体热失控温度更大。相较于传统蜣螂算法、粒子群算法和麻雀搜索算法,本文所提基于模糊推理的LIBM热扩散概率评估方法的PCC相关性指标可分别提高0.076、0.041和0.047,能够为工程实际中开展储能系统LIBM热扩散风险预警和防控提供更加合理的参考依据。 展开更多

关键词 储能系统 锂离子电池模组 热扩散概率 模糊推理 改进蜣螂优化算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池模组热失控传播实验研究 被引量：1

2

作者 陈龙 张振东 +3 位作者 盛雷 朱亚宁 朱泽华 呼延吉 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期525-532,共8页

为了提升电池热安全和汽车可靠性,开展电池模组热失控传播研究。针对圆柱形21700锂离子电池的热失控传播特性,通过实验研究了电池荷电状态、单体间距等因素对21700锂离子电池模组多维度热失控传播行为的影响。发现电池热失控轴向传播要... 为了提升电池热安全和汽车可靠性,开展电池模组热失控传播研究。针对圆柱形21700锂离子电池的热失控传播特性,通过实验研究了电池荷电状态、单体间距等因素对21700锂离子电池模组多维度热失控传播行为的影响。发现电池热失控轴向传播要快于径向。在电池满电状态,间距2.0 mm时,热失控轴向传播要比径向快97 s,并且随着电池电量的降低和间距的增大,热失控传播速度变慢。在电池间距为2.0 mm时,30%和50%荷电状态分别是轴向和径向电池的安全荷电状态。在电池满电状态时,6.0 mm和4.0 mm分别是轴向和径向电池的安全距离。研究结果可为电池的存储、运输以及电动汽车的电池模组设计等提供借鉴。 展开更多

关键词 21700锂离子电池模组 热失控传播 多维度 荷电状态 电池间距

在线阅读 下载PDF 职称材料

磷酸铁锂离子电池模组热失控气体扩散仿真 被引量：18

3

作者 王俊 贾壮壮 +4 位作者 秦鹏 黄峥 吴静云 戚文 王青松 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期185-192,共8页

为研究磷酸铁锂离子电池在泄压阀打开之后,释放的气体在模组中扩散行为,本文基于实际100%SOC磷酸铁锂离子电池模组尺寸建立1∶1几何模型,模拟电池模组内部电池发生热失控、泄压阀打开及释放气体的扩散行为;通过FDS软件对其进行仿真研究... 为研究磷酸铁锂离子电池在泄压阀打开之后,释放的气体在模组中扩散行为,本文基于实际100%SOC磷酸铁锂离子电池模组尺寸建立1∶1几何模型,模拟电池模组内部电池发生热失控、泄压阀打开及释放气体的扩散行为;通过FDS软件对其进行仿真研究,分析磷酸铁锂离子电池在热失控时释放H_(2)、CO、CH4和CO_(2)气体的扩散规律。研究结果表明:磷酸铁锂离子电池在泄压阀打开后,在8 s内气体充满整个电池模组箱内部上侧,在电池模组箱上方内部的温度维持在55℃;在30 s之后,模组箱内气体空间分布逐渐趋于平衡,不随时间的变化而发生变化。在释放的气体中CO_(2)约占30%,在4种气体中占比最大。本文的研究成果可为磷酸铁锂离子电池模组的设计以及气体探测系统的设计提供参考依据。 展开更多

关键词 FDS 锂离子电池模组 热失控 产气 仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池模组热失控传播的结构因素影响分析 被引量：3

4

作者 王骞 李顶根 +1 位作者 李卫 徐鹏 《新能源进展》 2019年第4期295-301,共7页

为优化锂离子电池模组的结构设计,通过热失控数值分析,结合COMSOL MULTIPHYSICS软件搭建了圆柱电池模组的三维热失控传播模型,研究不同排列结构和电池间隙下的热失控传播特性。结果表明:插排结构能有效降低热失控传播速率;增加模组中电... 为优化锂离子电池模组的结构设计,通过热失控数值分析,结合COMSOL MULTIPHYSICS软件搭建了圆柱电池模组的三维热失控传播模型,研究不同排列结构和电池间隙下的热失控传播特性。结果表明:插排结构能有效降低热失控传播速率;增加模组中电池间隙,电池的热失控触发时间后移;在模组热失控后期,扩散速率加快。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 热失控 排列结构 电池间隙 传播速率

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池模组过充热失控扩散仿真 被引量：8

5

作者 孙延先 姜兆华 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期481-484,共4页

基于12 Ah的1P13S锂离子电池模组过充热失控扩散测试,发现锂离子电池热失控是由内短路电能释放引起的,电芯间的热扩散是由于邻近电芯长时间受热引起的。对电池热失控进行分析,提出一种基于电化学-热耦合模型的锂离子电池模组过充热失控... 基于12 Ah的1P13S锂离子电池模组过充热失控扩散测试,发现锂离子电池热失控是由内短路电能释放引起的,电芯间的热扩散是由于邻近电芯长时间受热引起的。对电池热失控进行分析,提出一种基于电化学-热耦合模型的锂离子电池模组过充热失控扩散仿真研究方法。与实测数据对比,该方法可较好地反映锂离子电池热失控时间、热扩散时间和热失控温度。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 过充电 热失控 仿真模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

外部加热和过充下梯次利用锂离子电池模组热失控传播特性 被引量：7

6

作者 王志 何昌林 +1 位作者 史波波 李志华 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2023年第12期1625-1629,1635,共6页

为了探究储能用梯次利用锂离子电池的安全性,模拟实际储能场所搭建储能舱,试验研究外部加热、过充两种滥用条件下,大容量储能用梯次利用锂离子电池模组的热失控传播特性。结果表明,外部加热条件下,触发锂离子电池热失控的诱导热量来自... 为了探究储能用梯次利用锂离子电池的安全性,模拟实际储能场所搭建储能舱,试验研究外部加热、过充两种滥用条件下,大容量储能用梯次利用锂离子电池模组的热失控传播特性。结果表明,外部加热条件下,触发锂离子电池热失控的诱导热量来自电池外部,模组中热失控电池最高温度为295.6℃,热失控电池质量损失率最高为18%,呈现双向热失控传播,热失控传播速度最大可达到0.022 mm/s,热失控传播总时间为9316 s。过充条件下,触发锂离子电池热失控的诱导热量主要来自电池内部,模组中热失控电池最高温度为499.5℃,热失控电池质量损失率最高为21.5%,热失控传播总时间为827 s。相比外部加热下触发的热失控,过充条件下触发的热失控温度更高,传播时间更短,火灾爆炸危险性更大。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 梯次利用 外部加热 过充 热失控

在线阅读 下载PDF 职称材料

磷酸铁锂锂离子电池模组热失控分析

7

作者 梁坤峰 宋乂天 +1 位作者 周训 常艳琴 《电池》 2025年第4期738-744,共7页

为厘清大容量磷酸铁锂LiFePO_(4)锂离子电池模组热失控产热-蔓延耦合机理及调控机制,以230 Ah LiFePO_(4)锂离子电池串联而成的电池模组为研究对象,通过开展电池模组高温热滥用触发热失控的实验和数值模拟仿真研究,建立锂离子电池热失... 为厘清大容量磷酸铁锂LiFePO_(4)锂离子电池模组热失控产热-蔓延耦合机理及调控机制,以230 Ah LiFePO_(4)锂离子电池串联而成的电池模组为研究对象,通过开展电池模组高温热滥用触发热失控的实验和数值模拟仿真研究,建立锂离子电池热失控模型,解析热蔓延过程中电池表面的温度分布特性、厘清单列电池模组端部和内部热失控触发的时序规律异同点:模组端部触发热失控为顺序蔓延;内部触发出现顺序+倒序蔓延现象。揭示电池模组热蔓延特性随模组数量和热失控触发位置变化的响应规律:触发热失控模组顺序蔓延,扩展列电池热量聚集出现倒序+顺序蔓延;模组内部触发热失控总用时2600 s,较端部触发热失控2890 s快了约290 s。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 热失控 热蔓延 模拟仿真 倒序蔓延

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂电池模组液冷并联蛇形流道结构设计及优化 被引量：5

8

作者 罗心源 金阳 《电力工程技术》 北大核心 2024年第5期160-169,188,共11页

锂离子电池被广泛应用于化学储能系统,然而由于该电池固有的产热特性,热失控成为了化学储能电站的一大安全隐患。因此优化设计电池热管理系统,有效避免热失控现象,对化学储能系统安全运行至关重要。文中设计了一种兼具串联折返与并联分... 锂离子电池被广泛应用于化学储能系统,然而由于该电池固有的产热特性,热失控成为了化学储能电站的一大安全隐患。因此优化设计电池热管理系统,有效避免热失控现象,对化学储能系统安全运行至关重要。文中设计了一种兼具串联折返与并联分支结构的新型并联蛇形流道液冷板,通过仿真实验,研究液冷板流道结构、液冷系统布置、冷却液入口流速对最高温度、温度分布均匀性、进出口压降的影响,以达到优化液冷系统的目的。结果表明,相同冷却液入口流速下,与传统并联流道相比,新型流道的最高温度降低0.2849 K、模组组内温差降低0.4663 K,与传统蛇形流道相比,其进出口压降减小40.18%;基于并联蛇形流道液冷板,液冷系统的最佳布置方案为冷却液二分口注入+液冷板交错布置;不同液冷板流速差异化设置,即两侧液冷板入口流速设定为0.1 m/s,居中液冷板入口流速设定为0.2 m/s,较四板保持相同流速为0.2 m/s的方案,电池模组组内温差降低13.62%,列间温差降低82.59%,能耗降低44.87%,达到“降本增效”的优化效果。合理的流道结构、交错的液冷板布置以及差异化的入口流速设计可以优化电池模组的液冷系统,增加电池模组运行的安全性。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 热管理 液体冷却 并联蛇形液冷板 液冷板布置 差异化流速

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子铝壳电池模组焊丝末端智能监测系统研究 被引量：1

9

作者 刘立新 盛青山 赵晓燕 《机床与液压》 北大核心 2020年第15期137-140,176,共5页

针对锂离子铝壳电池模组在冷金属过渡焊接过程中因焊丝卡丝、断丝现象造成的模组漏焊、报废问题,设计一种焊丝末端自动监测、智能控制系统。通过在焊机送丝柜加装焊丝监测传感器,实时监测并上传焊丝状态,控制系统针对监测的焊丝状态控... 针对锂离子铝壳电池模组在冷金属过渡焊接过程中因焊丝卡丝、断丝现象造成的模组漏焊、报废问题,设计一种焊丝末端自动监测、智能控制系统。通过在焊机送丝柜加装焊丝监测传感器,实时监测并上传焊丝状态,控制系统针对监测的焊丝状态控制焊接系统执行模组焊接工作,实现模组在焊接过程中焊丝状态的自动监测、焊接状态的智能控制,保证模组生产稳定可靠,提高模组焊接的一次合格率。采用该焊丝状态自动监测、智能控制方案,能够有效降低锂离子电池模组在生产过程中因焊丝卡丝、断丝造成的模组焊接质量问题,提升模组焊接质量,降低设备平均故障间隔时间(MTBF),提升设备综合效率(OEE),具有较强的经济实用意义。 展开更多

关键词 锂离子铝壳电池模组 冷金属过渡焊接 自动监测 智能控制 平均故障间隔时间

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于区域直线距离的锂离子电池健康状态评估

10

作者 胡厚鹏 刘伟 +2 位作者 肖艳红 欧家祥 王力立 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期25-32,共8页

在原始充电曲线中引入区域电压和区域直线距离的概念,并提出基于区域直线距离的电池S_(OH)(健康状态)评估方法,采用实验室条件下NCA(镍钴铝)电池单体和LFP(磷酸铁锂)电池模组在1/2C倍率下的充电电压数据以及一座20 kW/100 kW·h储... 在原始充电曲线中引入区域电压和区域直线距离的概念,并提出基于区域直线距离的电池S_(OH)(健康状态)评估方法,采用实验室条件下NCA(镍钴铝)电池单体和LFP(磷酸铁锂)电池模组在1/2C倍率下的充电电压数据以及一座20 kW/100 kW·h储能电站的电池运行数据,来建立基于区域直线距离的电池S_(OH)评估模型,对比了基于区域直线距离L_(AB)的方法和IC(增量容量)峰高法,并考察了不同采样频率和区域电压下L_(AB)-S_(OH)模型的效果。结果表明:S_(OH)与L_(AB)呈线性正相关,线性拟合优度可达到0.96以上,L_(AB)-S_(OH)模型的S_(OH)评估准确性均优于IC峰高法。区域直线距离作为健康因子提高了低采样频率下电池S_(OH)评估的准确性,这为工程上储能电池的S_(OH)在线评估提供了可能性。 展开更多

关键词 镍钴铝电池单体 磷酸铁锂离子电池模组 储能电站 区域直线距离 采样频率 S_(OH)评估

在线阅读 下载PDF 职称材料

流动风阻网格模型与热仿真设计方法优化动力电池模组结构的研究 被引量：1

11

作者 陈明彪 白帆飞 +4 位作者 钟国彬 林仕立 吕杰 宋文吉 冯自平 《新能源进展》 2020年第5期350-355,共6页

风冷系统因结构简单、成本低等特点,在热管理系统中占据重要地位。目前常规的风冷热管理设计方法存在重复性工作多、设计时间长的缺点。本文提出空气流动风阻网格模型结合热力学模型仿真的设计方法,先采用空气流动风阻网格模型获得优化... 风冷系统因结构简单、成本低等特点,在热管理系统中占据重要地位。目前常规的风冷热管理设计方法存在重复性工作多、设计时间长的缺点。本文提出空气流动风阻网格模型结合热力学模型仿真的设计方法,先采用空气流动风阻网格模型获得优化的电池结构,再采用热力学模型进行仿真求解,获得优化的电池模组的流场和温度场分布特性。仿真结果验证了优化结构的准确性。优化结果表明,“C”字形结构更有利于提升模组内单体电池冷却效果的一致性,并且优化后的“C”字形结构进一步提升了电池模组内单体电池温度场的一致性。此外,计算结果发现模组内空气流动方向为上进下出时可进一步降低模组内单体电池的最高温度,提升单体电池温度场的一致性。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 热管理 风阻网格模型 结构优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于电池暂态响应分析的锂电池SOC估计 被引量：4

12

作者 李明维 张传远 +2 位作者 宿剑飞 周杨林 王红军 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第11期1431-1434,共4页

锂离子电池因快速充电和长循环寿命特性,在电动汽车、电网侧储能系统中应用广泛。精准的电池荷电状态(SOC)估计有助于保障系统可靠性,延长电池系统寿命,然而在考虑电池充电和放电以及复杂工况条件造成的电池内部复杂的化学和物理变化的... 锂离子电池因快速充电和长循环寿命特性,在电动汽车、电网侧储能系统中应用广泛。精准的电池荷电状态(SOC)估计有助于保障系统可靠性,延长电池系统寿命,然而在考虑电池充电和放电以及复杂工况条件造成的电池内部复杂的化学和物理变化的条件下,完成精准电池SOC估计十分困难。通过脉冲激励电池的充放电暂态响应特性分析,辨识等效电路模型参数,建立电池不同工况条件下的动态电池模型,并采用扩展卡尔曼滤波方法对纠正参数辨识和OCV-SOC映射中的误差。以Arbin测试平台估算结果作为对标,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 锂离子电池模组 等效电路模型 电池SOC估计 参数识别 脉冲特性测试

在线阅读 下载PDF 职称材料