电池技术的创新对储能的发展极为重要，然而，锂离子电池的服役寿命和制造成本难以满足电网规模应用的实际需求。液态金属电池是2006年提出的一种新型储能电池，它的工作温度在300到700摄氏度之间，在投入运行时，电池组的加热过程是必不可少的一步。博士研究生张益在 Applied Thermal Engineering 上发表了题为 A multi-input single-output thermal management system design for liquid metal batteries 的文章，提出了一种多输入单输出 (MISO) 的温度管理系统 (TMS)，在传统单输入单输出 TMS 的基础上引入了传感器阵列，有效减小了加热过程的能耗和电池组内的温差，并结合变异系数 - 优劣解距离法 (VCM-TOPSIS) 得到了最优化的加热策略。

要点一：MISO 温度管理系统电路设计

温控器设计包括4个电路模块：温度传感器阵列、过零检测模块、微控制单元和可控硅驱动模块。本工作根据电堆的实际情况测量顶层温度和底层温度，用于计算控制器的温度输入。设计的温度管理系统在 0.6kWh 电池模组上开展实验，控制精度最高可以达到 1.2%。与单输入控制方式相比，多输入控制可以显著地减小电池模组内的最大温差和加热过程的能耗。

要点二： 最优加热策略综合评估

在 MISO 温度管理系统的基础上，在不同权重配置方案下进行了11组实验，通过计算最大温差和能耗的变异系数，可以分别得出它们在综合评价指标中的权重，最大温差的占比为77.29%，而能耗的占比为22.71%。然后，利用 TOPSIS 法计算每种加热策略与最优方案、最劣方案之间的欧氏距离，表征它们与最优方案的接近程度，以此为依据对11种加热策略进行排序。结果证明，将顶层温度和底层温度以1:9的比例进行加权后作为控制器的温度输入，可以实现最优化的加热策略。

前瞻

文章中提出的 MISO 温度管理系统也可应用于其他电池体系的温度控制，优势在于采集了不同空间位置的温度分布作为温度管理系统的输入。然而，本文所提出的温度管理系统和最优加热策略有一定的局限性，电池模组的尺寸、堆垛结构对加热策略都有很大影响。后续将继续研究电池模组结构对加热策略的影响。

发表时间：2023.1.25