小型纯电动乘用车电池包热电制冷研究

随着汽车工业的高速发展和人们生活水平的普遍提高,近年来汽车产量和保有量持续攀升,在汽车工业发展的同时也带来了严重的环境污染和能源危机。在强调节能减排的背景下,纯电动汽车逐渐出现在大众的视野中。动力电池组作为纯电动汽车的动力来源,其性能的优劣直接决定了电动汽车的整体性能。温度是影响动力电池组性能的主要因素,当动力电池组工作在高温环境下时其电池内部迅速升温导致电池寿命下降,甚至会造成电池热失控从而引发安全事故。过低的环境温度会使电池内部化学反应迟缓,容量降低。为了将动力电池组的温度控制在合理的范围内,需要为电动车电池组设计合理的电池热管理系统以满足电池在日常行驶中的温控要求。本文以热电制冷为基础,针对电池箱体设计了一款热电制冷器,分析了热电制冷器在不同散冷器结构、散冷风扇功率、冷却液流量下热电制冷器的制冷性能。应用优化后的热电制冷器研究热电制冷对动力电池热管理性能的影响。并从理论上分析热电制冷电偶臂结构对热电制冷器制冷效率的影响。研究内容对提高热电制冷在动力电池热管理领域的应用有一定的指导意义。具体研究内容如下:1.提高热电制冷器制冷性能的研究主要包括散冷器结构的研究、散冷风扇功率的研究和热端冷却液流量的研究。通过实验研究的方法来确定合理的散冷器结构、散冷风扇功率和冷却液流量。结果表明,采用错列布置的一体化成型的顺流三角换热柱散冷器,散冷风扇功率为6W冷却液流量为120L/h时,热电制冷器的性能达到最优值。2.通过实验的方法探究热电制冷对动力电池热管理性能的影响,热电制冷对动力电池热管理性能方面的影响十分显著,结合不同制冷片数对完全可以满足电池箱内温度控制的要求。平均可使箱内温度降低20℃,可根据不同的温度需求,调节热电制冷器制冷片的数量,设计新的散冷器来满足不同降温范围的需求。在低温环境中,可通过改变热电制冷器电流结合温控器对箱内温度进行加热。研究结果表明热电制冷在纯电动汽车热管理领域非常广阔的应用前景。3.采用理论研究的方法对热电制冷器进行性能优化。利用热电制冷的理论知识推导出在最大制冷量和最大温差下的理论数学模型。并利用该模型分析了影响单对电偶臂制冷效率的主要因素,给出了电偶臂接触电阻和接触热阻对制冷效率影响的模型,利用模型对热电制冷热电结构进行合理的优化。结果表明随着电偶臂长度的增大热电制冷器制冷效率先增大再减小。结合电偶臂接触电阻与接触热阻对制冷效率的影响,提出在设计时电偶臂长度应该远远大于接触层厚度,此时接触热阻和接触电阻对制冷效率的影响会降低。