基于SiSiC蜂窝结构的直接电加热固体介质储热系统在电动汽车低温热管理中的研究

《Energies》：Experimental Investigation and Evaluation of a Directly Heated High-Temperature Solid Media Thermal Energy Storage System for Cabin Heating in Battery Electric Vehicles

　　在低温环境下，电池电动汽车（BEV）的热管理会因电加热而增加电池能耗，并缩短续航里程。储热系统（TES）通过解耦热产生与热需求来缓解这一问题。在充电过程中，储热系统内部的电阻加热器用于提高储能介质的温度，同时通过旁路运行控制储热系统的空气出口温度以实现放热。然而，这些加热系统由于间接传热和局部热源的存在，限制了有效加热功率或增加了热致应力的风险。为克服这些局限性，本研究设计并实验研究了一种基于SiSiC蜂窝结构的直接电加热固体介质储热系统，该蜂窝结构同时充当加热元件和储能介质。为此，搭建了试验台以表征其电热充电和热放电行为。结果表明，通过金属化的蜂窝侧面实现了低接触电阻下的稳定电气充电，并能均匀加热至600°C的相关工作温度。同时，由于蜂窝结构在对流放热过程中有效的热传输，与储存热能相关的蓄热利用率超过90%。尽管试验台尺寸较小且热损失相对较高，但就蜂窝结构而言，质量储能密度高达200 Wh/kg，体积储能密度高达385 kWh/m3。总体而言，成功验证的模型和实验结果表明，可在一个多功能组件中实现高效的电热充电和热放电，为储热系统的进一步优化和扩展奠定了坚实基础，使其作为电动汽车的替代热源具备可行性。