半導(dǎo)體制冷及其在動(dòng)力電池?zé)峁芾碇械男阅苎芯?pdf

1、分類號(hào)：UDC：密級(jí)：學(xué)校代號(hào)：11845學(xué)號(hào)：2111202095廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工程碩士)半導(dǎo)體制冷及其在動(dòng)力電池?zé)峁芾碇械男阅苎芯客跤钪笇?dǎo)教師姓名、職稱：塞』湖亟副塾攫堂國(guó)龐數(shù)援企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：王塹國(guó)王猩衄學(xué)科(專業(yè))或領(lǐng)域名稱：麴力工捏學(xué)生所屬學(xué)院：撾料量熊遂堂院摘要摘要半導(dǎo)體制冷原理發(fā)現(xiàn)至今已有100多年，直到上世紀(jì)50年代，半導(dǎo)體制冷才因?yàn)檠邪l(fā)出制冷性能較好的半導(dǎo)體制冷材料而得到進(jìn)一步的發(fā)展。半導(dǎo)體制冷具有許多

2、獨(dú)特的優(yōu)越性：系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易調(diào)控、冷卻速度快，同時(shí)其不需要制冷劑和機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，還具有無(wú)毒害、無(wú)污染、運(yùn)行無(wú)噪音無(wú)振動(dòng)無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)，隨著目前人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，半導(dǎo)體制冷越來(lái)越得到重視。本論文根據(jù)半導(dǎo)體制冷原理，對(duì)TECl12705、TECl12706、TECl12708、TEcl12710四種半導(dǎo)體熱電堆進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)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(dá)到34℃／min，相

3、比其他三種半導(dǎo)體熱電堆降溫速率更快，最低溫度更低，并且該型號(hào)熱電堆系統(tǒng)電流最小。然后為該半導(dǎo)體熱電堆選擇合適的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)組件如散熱翅片、風(fēng)扇等，搭建半導(dǎo)體制冷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。半導(dǎo)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(gè)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(dá)到最優(yōu)，本文稱其為最佳工況。針對(duì)這一問(wèn)題本文先從理論上針對(duì)半導(dǎo)體制冷的最佳工況和最佳電流進(jìn)行分析，

4、推導(dǎo)出最佳工況下最優(yōu)電流計(jì)算公式，計(jì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果得出最佳電流盧3952173A，此結(jié)果與理論最佳電流相差較小。在確定了半導(dǎo)體熱電堆TECl12705最佳工況基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)帶有TEC技術(shù)的動(dòng)力電池模塊。通過(guò)常溫和高溫工況下不同放電倍率(1c、3c、5C)的放電測(cè)試模塊內(nèi)

5、的溫度變化和電池組電壓變化，對(duì)比TEC模塊與風(fēng)冷模塊兩種冷卻方式對(duì)動(dòng)力電池組散熱的影響。常溫工況下，放電倍率為1C、3C、5C時(shí)，TEC電池模塊最高溫度分別為1970℃、2793℃、3319℃，分別比風(fēng)冷電池模塊最高溫度低310℃、262℃、407℃，說(shuō)明隨著放電倍率增加，相比風(fēng)冷電池模塊，TEC電池模塊的散熱優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。同時(shí)，TEC模塊在放電結(jié)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(shì)對(duì)