半導體制冷及其在動力電池熱管理中的性能研究.pdf

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：2111202095廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工程碩士)半導體制冷及其在動力電池熱管理中的性能研究王宇指導教師姓名、職稱：塞』湖亟副塾攫堂國龐數(shù)援企業(yè)導師姓名、職稱：王塹國王猩衄學科(專業(yè))或領域名稱：麴力工捏學生所屬學院：撾料量熊遂堂院摘要摘要半導體制冷原理發(fā)現(xiàn)至今已有100多年，直到上世紀50年代，半導體制冷才因為研發(fā)出制冷性能較好的半導體制冷材料而得到進一步的發(fā)展。半導體制冷具有許多

2、獨特的優(yōu)越性：系統(tǒng)簡單、易調(diào)控、冷卻速度快，同時其不需要制冷劑和機械轉動部件，還具有無毒害、無污染、運行無噪音無振動無磨損等優(yōu)點，隨著目前人們環(huán)保意識的增強，半導體制冷越來越得到重視。本論文根據(jù)半導體制冷原理，對TECl12705、TECl12706、TECl12708、TEcl12710四種半導體熱電堆進行性能測試，結果顯示TEcl12705在環(huán)境溫度20℃下20min內(nèi)冷端溫度降低至40℃，前5min內(nèi)降溫速率達到34℃／min，相

3、比其他三種半導體熱電堆降溫速率更快，最低溫度更低，并且該型號熱電堆系統(tǒng)電流最小。然后為該半導體熱電堆選擇合適的半導體制冷系統(tǒng)組件如散熱翅片、風扇等，搭建半導體制冷實驗平臺。半導體制冷存在兩種極限工況：最大制冷量工況和最大制冷系數(shù)工況。在這兩種傳統(tǒng)的工況間，必定存在一個最佳工況，使制冷系統(tǒng)既具有較大的制冷量，又消耗較小的功率，從而使綜合效益達到最優(yōu)，本文稱其為最佳工況。針對這一問題本文先從理論上針對半導體制冷的最佳工況和最佳電流進行分析，

4、推導出最佳工況下最優(yōu)電流計算公式，計算得出TECl12705理論最佳電流為盧3980753A。然后在兩種極限工況之間選取8組工況(系統(tǒng)電流分別為22A、26A、30A、34A、38A、42A、46A、50A)進行實驗，結果得出最佳電流盧3952173A，此結果與理論最佳電流相差較小。在確定了半導體熱電堆TECl12705最佳工況基礎上，設計帶有TEC技術的動力電池模塊。通過常溫和高溫工況下不同放電倍率(1c、3c、5C)的放電測試模塊內(nèi)

5、的溫度變化和電池組電壓變化，對比TEC模塊與風冷模塊兩種冷卻方式對動力電池組散熱的影響。常溫工況下，放電倍率為1C、3C、5C時，TEC電池模塊最高溫度分別為1970℃、2793℃、3319℃，分別比風冷電池模塊最高溫度低310℃、262℃、407℃，說明隨著放電倍率增加，相比風冷電池模塊，TEC電池模塊的散熱優(yōu)勢越來越明顯。同時，TEC模塊在放電結束后可以迅速降溫，降溫速率快且呈線性降低，5c放電后的降溫速率為003℃／s，這一優(yōu)勢對