Wenjie Qiac · Jiaxing Yanga · Zhigang Zhang · Jieyang Wuab 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.340

摘要 电池热管理是纯电动汽车面临的主要挑战之一，热失控事件引发了公众安全担忧。针对车辆动力电池在高放电倍率下模块温度过高及热均衡性不足的问题，本文提出一种基于电池模组温度分布特性的新型圆柱形锂离子电池缠绕式冷却带结构。通过对四种冷却结构的热-水力性能进行对比分析，结果表明所提出的结构在电池热管理应用中表现出更优的性能。在固定质量流量条件下，系统研究了冷却带几何结构对热管理性能的影响。热-水力分析表明，主通道高度为24 mm、支通道高度为16 mm的分叉式冷却带设计可使散热效率达到最大。采用正交试...

解读: 该圆柱电池缠绕式冷却带技术对阳光电源储能系统和充电桩产品具有重要应用价值。针对PowerTitan等大型储能系统,该分叉式冷却结构可优化电池热管理,降低最高温度6.31K并减少39.02%压力损失,提升系统安全性和能量密度。对于充电站大功率快充场景,该技术可改善电池包温度均匀性,延长循环寿命。建议结...

Magui Mam · Elie Solai · Tommaso Capurs · Amelie Danlo 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325

摘要 锂离子电池技术的快速发展伴随着新能源存储时代在各个领域的到来，例如交通（电动汽车）、电力生产与调度。随着对更高性能、更长寿命和更高安全性的需求不断增长，开发复杂的建模方法已成为预测和优化电池行为的关键工具。本综述整合了当前锂离子电池建模领域的最新进展，涵盖从颗粒级模拟到电池包级热管理系统的多个尺度，涉及粒子尺度的简化方法、微观尺度的电化学模型以及包含热效应和产热预测的电池尺度电气模型。此外，作者强调了将高精度的基于物理机制的模型与热力学方法（如电化学-热耦合模型）相结合的日益增长趋势，以全...

解读: 该多尺度锂电池建模技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要应用价值。电化学-热耦合模型可优化BMS热管理策略,提升电池安全性和寿命预测精度。粒子级到Pack级的多尺度仿真方法可指导储能系统热失控防护设计,增强iSolarCloud平台的预测性维护能力。该建模框架亦可应用于充...

Ian Wolde · Antonio Famiglietti · Rubén Abbas · José M.Cardemilac · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.338

摘要 水泥工业因其高温工艺中巨大的热能需求以及化学反应过程中持续产生的大量二氧化碳排放，成为重要的排放源。进入燃烧室的主空气可利用生料磨产生的余热进行预热。然而，间歇式运行使得连续热流供应面临挑战。因此，可采用中高温热能储存技术，并结合夹点分析来设计和确定带储热装置的热网络运行参数，以促进余热的利用。本文以一家欧洲水泥厂为参考案例，基于主空气预热，提出了一种带储热装置的余热回收系统评估方案。该系统评估考虑了通常在单个储罐内形成热分层的热能储存技术，以降低系统成本。研究对空气和导热油作为传热流体进...

解读: 该水泥厂分层储热技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要启示。研究采用热分层单罐储能降低成本,投资回收期不到1年,节能1.04%,验证了储能在工业余热回收的经济性。阳光电源可将此思路应用于PowerTitan液冷储能系统,通过优化PCS控制策略实现工业场景的冷热电三联供,结合iSolarCloud平台...

Wentao Zhang · Xingchi Jiang · Zhu Cheng · Wenxin Hu 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 辐射冷却（RC）是一种可持续的零能耗冷却技术，通过热辐射将热量散发至外太空，实现自发冷却，具有广阔的发展潜力。然而，辐射冷却材料（RCMs）的性能受到天气变化和冷却能力有限的制约，限制了其在多样化热管理需求中的应用。为克服这些局限性，本研究提出一种创新的热管理材料（TMM），该材料协同集成了辐射冷却与潜热存储功能，能够实现高效的热辐射、能量存储以及动态温度调节。其中，RC模块在白天和夜间均可被动地向外太空发射热辐射，确保持续冷却；相变材料（PCM）模块则吸收RC过程中多余的冷量，防止过度冷...

解读: 该辐射冷却与相变储热协同技术对阳光电源储能系统热管理具有重要价值。ST系列PCS和PowerTitan储能柜在高功率运行时面临散热挑战,该技术可实现零能耗被动冷却并通过PCM模块平抑温度波动,延长冷却时效252分钟。特别适用于户外储能柜和充电站设备,可降低主动冷却能耗20%以上,提升系统全天候热稳定...

Xu Zhang · Nikolaos Iosifidis · Yifei Wu · Haiyong Wan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

多电飞机系统中日益提高的功率密度在飞行周期内的过流与故障工况下对电力电子器件的热管理提出了严峻挑战。本文对比研究了液态金属相变材料（PCM）、热电冷却（TEC）和热管三种热管理策略在过流条件下的响应时间尺度与热性能。结果表明，PCM响应时间为秒级，而TEC与热管可达毫秒级。三者相较传统模块均显著降低了热阻，降幅分别为35%、21%和45%。其中热管结构热阻最低，结温降低最显著，且在过流循环测试中有效减小了平均结温和结温波动，延长了器件寿命。

解读: 该过流热管理研究对阳光电源功率模块设计具有重要参考价值。热管方案热阻降低45%、毫秒级响应特性可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列大功率光伏逆变器的IGBT/SiC模块散热优化，有效应对电网故障穿越、短路保护等过流工况。相比传统风冷方案，热管技术可显著降低结温波动，延长功率器件寿命，提升Powe...

Rahil Samani · Ignacio Galiano Zurbriggen · Ruoyu Hou · Juncheng Lu 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

氮化镓增强型高电子迁移率晶体管（e - HEMT）在将效率提升至可能的极致方面表现卓越。随着功率密度按需增加且效率趋近饱和点，对半导体可靠性和热管理的担忧也日益加剧。本文聚焦于基于氮化镓的两级功率因数校正（PFC） - LLC 变换器，这是自然冷却消费电子产品中常见的一种拓扑结构，并探索解决其热瓶颈问题的方案。本文提出了一种平衡热网络，该网络通过精确的与温度相关的损耗表征将热域和电域相互连接而建立。然后将这些损耗模型应用于功率变换器的热网络中。此外，主要在元件级研究中发展起来的热耦合概念被拓展到...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的PFC-LLC变换器热管理优化技术具有重要的战略价值。该研究针对自然冷却条件下的功率变换系统，提出了系统级热-电耦合网络模型和多目标优化框架，这与我司在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高功率密度、高可靠性的技术路线高度契合。 GaN器件的应用是我司下一...

Sajid Abbas · Atazaz Hassan · Jinzhi Zhoua · Emmanuel Bisengiman 等7人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.301

摘要 实现碳中和与全球碳达峰目标最流行且最具前景的方法之一是太阳能辅助热泵系统（SAHP），该系统具有二氧化碳（CO₂）排放量低和能源效率高的优点。通过将高效热泵（HP）与太阳能集热器（STC）以及具有高蓄热密度的相变材料（PCM）相结合，可显著提升其性能。因此，将热泵系统与热集热器及基于相变材料的热能储存（TES）系统耦合的技术引起了广泛关注。本研究对SAHP系统结合太阳能热集热器（STCs）和相变材料（PCM）系统在设计、发展与应用方面的最新进展进行了全面且及时的综述。本文还聚焦于PCM封装...

解读: 该太阳能热泵与相变储能集成技术对阳光电源储能系统具有重要启示。文中PCM热储能与太阳能协同的思路可应用于ST系列PCS的热管理优化,通过相变材料提升PowerTitan储能系统的温控效率和低温性能。智能控制技术的融合与iSolarCloud平台的预测性维护能力高度契合,可开发针对冷热电三联供场景的G...

Zhongwen Zhua1 · Xin Wangab1 · Weihai Jiang · Weizhi Wanga 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.328

近年来，由于热管理系统对燃料电池汽车的整体经济性、环境适应性和车辆耐久性具有深远影响，其受到了广泛关注。本研究开发了一种集成式利用余热的燃料电池汽车热管理系统，以提高环境适应性和能源利用效率。该系统集成了多个热管理回路，包括燃料电池系统、动力电池、电驱动系统以及乘员舱。通过设计一个换热器，实现了燃料电池余热的回收以及各回路热量的高效管理。六通阀的集成设计可实现多个热管理回路的灵活解耦控制，并合理利用电驱动系统产生的余热。此外，针对燃料电池热管理系统中电气附件能耗较高以及换热器引入的外部热干扰问题...

解读: 该燃料电池多模式热管理技术对阳光电源EV动力系统及储能热管理具有重要借鉴价值。其多回路耦合设计理念可应用于PowerTitan储能系统的电池热管理优化,通过PCS功率器件余热回收降低HVAC能耗。ADRC自抗扰控制算法可集成至充电桩及OBC产品,提升宽温域适应性。六通阀解耦控制思路启发ST系列PCS...

Yongxi Wu · Anthony Chun Yin Yuen · Chongmao Mo · Xinyan Huang · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 锂离子电池系统的热管理性能及热失控传播（TRP）特性是评估电池安全性的关键因素。本研究提出一种新型热管理与阻隔一体化结构（TMBIS），该结构集成相变材料（PCM）与阻燃（FR）隔热材料，旨在同时实现有效的热管理并抑制锂离子电池模组内的热失控传播。通过将降阶集总参数热阻网络（TRN）模型与计算流体动力学（CFD）模型相耦合，采用多尺度仿真方法，研究了热失控传播的动力学过程，阐明了该结构的保护机制并对其参数进行了优化。结果表明，在PCM与FR层的厚度比和导热系数比分别为0.8和0.5时，相较...

解读: 该热管理与热障一体化结构(TMBIS)技术对阳光电源ST系列储能系统及PowerTitan产品具有重要应用价值。通过相变材料与阻燃材料的集成设计,可显著提升电池模组热失控防护能力,将热蔓延时间延长5-6倍。其CFD与热阻网络耦合的多尺度仿真方法,可直接应用于阳光电源储能PCS的电池热管理系统优化设计...

Van De Walle · El Sachat · Sotomayor Torres · De La Cruz 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

β-Ga2O₃、AlN、AlGaN和金刚石等超宽禁带（UWBG）半导体材料因其优异的电子特性，成为高功率、高频器件的关键候选材料。然而，除金刚石和AlN外，这些材料普遍具有较低的热导率，难以满足高功率密度下的散热需求，带来严峻的热管理挑战。因此，亟需结合新型器件结构的先进热管理方案以抑制器件峰值温度过度升高。同时，具备高空间和时间分辨率的精确器件级热表征技术对于验证和优化热设计、提升器件性能与可靠性至关重要。本文综述了当前应用于UWBG半导体器件的主要热学计量方法。

解读: 该超宽禁带半导体热学计量技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，SiC/GaN等宽禁带器件的热管理直接影响系统功率密度和可靠性。文中提出的高时空分辨率热表征方法可用于优化PowerTitan储能系统的三电平拓扑功率模块设计，精确定位热点并验证散热方案。对于15...

C.Milla · M.F.Lightston · J.S.Cotto · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.346

摘要 本研究展示了针对钻孔储热场热损失的调查结果。本工作的目标是探索一种新型的双区钻孔储热场，并将其热损失以及能量和㶲效率与典型的单区串联布置进行比较评估。研究方法包括实验与数值模拟，其中实验结果用于验证钻孔场的三维模型。数值模型进一步用于探究多区钻孔场的概念，量化通过顶部、侧部和底部边界的能量与㶲损失。结果表明，采用双区钻孔场运行方式，其中环形径向第二区以较低的入口温度运行，能够保持中心区域注入热量的品质。双区运行方式在维持较高热效率的同时，对高品质热量的需求更少。双区场的能量效率提高至81%...

解读: 该双区钻孔热储能技术对阳光电源储能系统具有重要启示。研究显示通过分区温度管理,能量效率从60%提升至81%,㶲效率翻倍至13%。这一理念可应用于ST系列PCS的热管理优化:在PowerTitan等大型储能系统中,采用分区温控策略,核心区维持高温高效运行,外围区低温辅助散热,降低冷却能耗。结合iSol...

Xi Jiang · Yue Wu · Song Yuan · Xiangdong Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月

摘要：氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在高母线电压条件下承受反复短路（SC）应力后容易迅速失效。衬底界面处的位错缺陷在引发器件退化和热击穿失效方面起着关键作用。然而，短路应力下位错缺陷的形成机制及其对氮化镓高电子迁移率晶体管短路能力的影响仍不明确。本文提出一种基于瞬态热阻表征的新方法，用于监测氮化镓高电子迁移率晶体管器件内部位错缺陷的演变。同时，建立了一个热模型来阐明位错缺陷对器件热特性的影响。通过分析短路应力前后氮化镓高电子迁移率晶体管的结构函数，将先前难以察觉的缺陷累积转化...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件短路应力下位错缺陷演化的研究具有重要的战略价值。GaN功率器件因其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，正逐步成为我司光伏逆变器和储能变流器的核心功率开关选择，特别是在高压大功率应用场景中。 该研究揭示的位错缺陷累积机制直接关系到产品可靠性这...

Haitao Zhang · Zhiyuan Yanb · Hailong Kanga · Zhiqiang Zhang 等11人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.299

摘要 热储能技术已开始在太阳能利用过程中得到应用。鉴于太阳能固有的波动性和间歇性，相变热储能对于提高能源利用效率和促进节能具有关键作用。本文通过分子动力学模拟与实验研究相结合的方法，合成并表征了一系列新型Hitec盐/多孔铝硅酸盐陶瓷复合相变材料（CPCMs）。建立了具有不同SiO₂:Al₂O₃摩尔比的多孔铝硅酸盐陶瓷（ACs）的计算模型，用于计算陶瓷基体的孔隙率、比表面积、导热系数以及比热容。在实验方面，采用相同的摩尔比并通过引入造孔剂制备了多孔ACs。陶瓷前驱体由硅藻土、氢氧化铝、氧化铝和可...

解读: 该复合相变储热材料技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要应用价值。研究中的多孔陶瓷/熔盐复合材料展现出优异的热管理性能(导热系数2.11 W/(m·K)、潜热60.83 J/g),可应用于PowerTitan等大型储能系统的热管理优化,有效解决电池模组温度均衡性问题。该材料的相变储热特性与光储一体化...

Hongye Sua · Haisong Xua · Lei Wanga · Zhiyang Liu 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

有效的热管理策略对于优化质子交换膜燃料电池（PEMFC）的性能和耐久性至关重要。本文对液冷式PEMFC的热管理策略进行了系统性综述，重点聚焦于温度调节与冷启动运行两个方面。首先，介绍了PEMFC在高于和低于冰点温度下的基本热特性，随后概述了热系统模型的离线与在线辨识方法。接着，针对PEMFC热系统固有的非线性和耦合特性，以及内部和外部多种干扰的存在，从四个角度对各类温度控制策略进行了回顾与分类：（1）探究最佳运行温度与PEMFC整体性能之间的关系；（2）管理多输入多输出冷却系统中的耦合效应；（3...

解读: 该燃料电池热管理技术对阳光电源氢能储能系统及电动汽车充电解决方案具有重要借鉴价值。文中温度调控策略(模型驱动、数据驱动、自适应控制)可应用于ST系列储能PCS的热管理优化,降低冷却系统寄生功耗,提升系统效率。多输入多输出耦合控制方法与阳光VSG虚拟同步机技术理念契合,可增强系统鲁棒性。冷启动快速预热...

Anirban Chakraborty · Jooyoung Lee · Choongho Yu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.389

摘要 在锂离子电池（LIB）中，将温度均匀地控制在自燃点以下对于实现最佳性能并避免潜在的热失控至关重要。局部热量积聚或热点现象凸显了有效热管理的必要性，这要求在通过细胞间通常插入的隔层材料将热量快速排散至外部散热器与限制相邻电池之间的热传播之间取得精细平衡。本研究提出了一种新颖的策略，采用具有双热导率（k）的层压复合材料：面内高k值以实现高效的热量排出，面外低k值以抑制热扩散。该方法利用层压材料的各向异性，被动应对快速充电过程中热点管理和防止热失控传播的挑战。虽然高k值复合材料能够迅速传热，但可...

解读: 该各向异性相变复合材料技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。针对PowerTitan等大规模储能产品,面内高导热(30 W·m⁻¹·K⁻¹)可快速将电芯热量导向液冷板,面外低导热(0.5 W·m⁻¹·K⁻¹)有效阻隔簇间热蔓延,可优化ST系列PCS的电池热管理策略。该技术在快充工况下抑制热点积聚,...

Richard Reiner · Akshay G. Nambiar · Stefan Mönch · Michael Basler 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

本研究提出了一种利用典型商用功率分析仪，通过电流 - 电压（I - V）测量来提取氮化镓（GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）高阶热模型的方法。该方法包括使用非线性最小二乘法求解器推导电热模型函数并将其拟合到测量数据中，从而得出高阶热模型的热参数。测量使用参数分析仪和可控热卡盘进行，并采集瞬态漏极电流响应信号。该方法用于推导 GaN 功率晶体管的五阶热福斯特（Foster）模型的热阻抗参数。福斯特模型参数在时域和频域中均有呈现，并随后转换为考尔（Cauer）模型参数。结果表明，该模型与片上...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN功率HEMT器件高阶热阻抗提取的技术具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，正逐步成为我司光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键功率半导体选择。 该论文提出的热模型提取方法对我司产品开发具有三方面直接价值：首先，通...

Silvia Trevisan · Sharat Pathi · James Brown · Bjarke Buchbjerg 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.342

灵活的、结合储热技术的电转热系统是实现工业领域脱碳的关键技术。本研究考察了一套兆瓦级电转热中试装置的热力性能与动态响应特性，该系统集成了熔盐电加热与储热单元，可按需产生蒸汽。文中讨论了在接近设计工况及非设计工况下采集的实际运行数据。同时对电加热单元的动态性能进行了详细评估与展示，包括时间常数和升功率效率。结果表明，该系统能够可靠地按需供应热能，同时具备提供电网灵活性的能力。在接近设计工况下运行时，系统实现了超过94%的往返热效率。在停机期间，冷罐和热罐的温降速率分别记录为约0.5°C/h和2.3...

解读: 该熔盐电加热储能系统验证了94%往返热效率和5秒内0-5MW功率爬坡能力,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统在工商业热电联供场景具有重要参考价值。其毫秒级功率响应特性可与我司GFM控制技术和VSG虚拟同步机算法结合,增强电网调频能力。熔盐储热与光伏制热耦合方案可拓展SG工商业逆变...

Natural Science Foundation of Beijing Municipality · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

第三代半导体在电力电子领域的高温高功率应用中至关重要。烧结铜纳米颗粒作为极端环境下互连材料展现出优异的热学和力学性能。然而，不同气氛条件下热老化对其性能的影响仍需进一步研究。本文系统研究了在空气、真空和氩气气氛中于250 °C和500 °C下老化后烧结铜接头的剪切强度、微观结构演变及热导率的变化。结果表明，热老化通过降低孔隙率提高了剪切强度，较高压力（20 MPa）烧结可实现更致密的结构并增强抗氧化能力。由于铜结构致密，氧化主要局限于界面区域，限制了氧扩散，从而防止内部性能退化。然而，长时间老化...

解读: 该铜纳米颗粒烧结技术对阳光电源功率器件封装具有重要价值。研究揭示的孔隙率控制、氧化层管理与热稳定性机制,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器中SiC/GaN器件的高温互连。250-500°C老化数据为PowerTitan储能系统功率模块的长期可靠性设计提供依据,特别是三电平拓扑中IGBT/SiC模...

Qiangqiang Xiao · Mengqian Wanga · Hongda Tanga · Hongli Guoc 等8人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.299

摘要 建筑供暖占能源消耗的很大一部分，导致大量碳排放。本研究提出了一种有前景的供暖策略，通过相变材料（PCMs）将太阳能吸收与热能存储相结合，显著提升室内热舒适性的同时降低能耗。为实现上述目标，开发了一种由CaCl₂·6H₂O和膨胀石墨组成的复合相变材料，该材料具备优异的热存储性能，其太阳能吸收率高达91.4%，能够高效捕获太阳辐射。该复合相变材料被制成板状结构，并集成于建筑墙体中，以评估其热性能。实验结果表明，厚度为10 mm的复合相变材料板安装在试验舱南墙时，热舒适持续时间（DTC）达到4....

解读: 该相变储热技术为阳光电源储能系统提供跨季节热能存储新思路。可与PowerTitan储能系统协同,通过ST系列PCS智能调控,在供暖季将光伏发电转化为热能存储于PCM材料,结合iSolarCloud平台实现建筑热电联供优化调度。91.4%太阳能吸收率与公司1500V高效光伏系统形成互补,为零碳建筑一体...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

由于碳化硅（SiC）裸片性能优越，碳化硅功率模块是可再生能源和电动汽车领域的理想选择。然而，高热通量和热均匀性差等热管理问题已被视为碳化硅功率模块在实际应用中性能提升的主要制约因素。为应对这些挑战，本文提出了一种基于带精英策略的非支配排序遗传算法和有限元分析的歧管式微通道（MMC）散热器自动化优化方法。通过专用热测试平台，将优化后的歧管式微通道散热器应用于三相碳化硅功率模块进行热性能评估。实验结果表明，与传统针翅式散热器相比，优化后的歧管式微通道散热器使热均匀性提高了55.6%，碳化硅功率模块的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于NSGA-II算法优化的歧管微通道散热技术具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正面临功率密度提升与热管理的双重挑战，而SiC功率模块的广泛应用使得这一矛盾更加突出。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，55.6%的热均匀性改善...