电池热管理新突破！《Advanced Science》报道DOFS螺旋部署与LARBF算法融合的全场测温方案
前言摘要
近日，山东大学控制科学与工程学院研究人员在能源领域顶级期刊《Advanced Science》上发表了一项重要研究成果(https://doi.org/10.1002/advs.202511030)。他们成功开发了一种基于螺旋-蛇形布置的分布式光纤传感器（DOFS），实现了对大容量软包锂离子电池全场温度的高精度实时监测与重建，为电池热管理系统的优化提供了前所未有的数据支持。
核心创新
独特的传感器布局：
研究团队将光纤以螺旋蛇形路径敷设于电池表面，覆盖整个宽度方向，总长度约0.991米，空间分辨率高达1.28毫米，远超传统点式传感器的局限性。
高精度温度重建算法：
提出一种局部自适应径向基函数（LARBF）插值方法，能够在保证全局平滑的同时捕捉局部温度突变，结合不确定性量化（UQ）技术，重建结果的最大标准偏差低于0.3°C。
多方法对比验证：
与热电偶、红外热成像、FBG以及其他布局的DOFS进行对比，证明该方案在准确性、覆盖范围和抗干扰能力方面均具显著优势。
揭示热特性机理：
实验发现，在不同充放电速率下，电池正极耳区域总是热点集中区，尤其在高倍率条件下温度不均匀性更为突出，为定向热管理提供了依据。
研究意义
该技术不仅提升了电池温度监测的空间覆盖性与精度，更为电池热失控预警、寿命评估与智能热管理提供了可靠的数据基础。尤其适用于电动汽车、储能系统等对安全性要求极高的场景，推动下一代智能电池系统向更安全、高效、可靠的方向发展。
图1:商业化锂离子电池发展路线图
图2:不同电流下各电池区段的表面温度变化
图3:温度场重建的整体流程
图4:采用所提出布局方案在25°C环境温度下的温度重建结果与误差分析。每个子图组中：左上角显示给定SOC状态下的电池重建表面温度；左下角展示重建标准偏差；右上角和右下角分别呈现置信区间（CI）的可视化上界和下界
图5:采用双U形分布式光纤传感器的NCM电池示意图
图6:采用双U形布局在25°C环境温度下的温度重建结果与误差分析。每个子图组包含：左上角显示给定SOC状态下的电池重建表面温度；左下角展示重建标准偏差；右上角和右下角分别呈现置信区间（CI）的可视化上界和下界
图7:不同分布式光纤传感器布局下重建温度标准偏差的小提琴图
图8:25°C环境温度与1°C倍率下重建温度与实际温度的对比
图9:OFDR（光学频域反射技术）的主要组成和工作原理
图10:温度校准结果随频移变化关系及线性拟合
图11:采用螺旋蛇形分布式光纤传感器的NCM电池示意图
图12:集成动态分布式光纤传感与热管理信息的测试平台
图13:锂离子软包电池热重建与热管理整体示意图
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