第一章緒論1.1課題的研究背景與意義如今環(huán)境污染和能源枯竭已經(jīng)成為全球性問題。由于經(jīng)濟水平的快速增長，汽車成為每個家庭必備的代步工具，導(dǎo)致人們對傳統(tǒng)石化能源的需求不斷增大，尤其是石油的消費量，增大了我國對外的依賴度。而在該背景時代下，各國政府對于新能源汽車的認知水平有了快速提高，新能源汽車應(yīng)運而生，并出臺了一系列的優(yōu)惠政策用于引導(dǎo)新能源汽車的發(fā)展[13]。電池是純電動汽車不可或缺的部分之一，其中電池的狀態(tài)、溫度及其溫度場的均勻性等都有可能對電池的性能與安全產(chǎn)生一定的問題。當(dāng)電池處于極低溫的環(huán)境下，電池組的充放電效率大幅度降低，導(dǎo)致電池的循環(huán)壽命減少；當(dāng)電池處于較高的環(huán)境溫度下，電池產(chǎn)熱量增大，且散熱不及時或者散熱效果不佳，電池積累的熱量越來越多，可能會出現(xiàn)電解液泄露、電池鼓包、冒煙的現(xiàn)象，甚至發(fā)生自燃和爆炸的危險，但適當(dāng)?shù)母邷丨h(huán)境可以促進鋰離子電池內(nèi)部的反應(yīng)，增強其充放電能力，從而提高電池性能。電池的性能發(fā)揮多少決定了電動汽車是否能夠長久、安全的續(xù)航。很明顯控制電池溫度是制約動力電池性能發(fā)揮的關(guān)鍵因素，而面對上述電池的熱相關(guān)問題和較大的市場需求，本文提出一種基于熱電致冷技術(shù)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，該系統(tǒng)新型且結(jié)構(gòu)簡單在電動汽車的安全性、續(xù)航性、綠色環(huán)保等方面提供了一個不錯的方案，同時對電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)市場進行預(yù)估后，無論是對國家還是企業(yè)來說其經(jīng)濟效益都相當(dāng)可觀，更重要的是這代表著電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的重大突破。1.2電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國電動汽車數(shù)量的迅速增長，其安全問題也日益突顯。如果鋰離子電池組發(fā)生過充、針刺和撞擊的事故，電池組內(nèi)部會迅速生成大量熱量，會進一步出現(xiàn)電池組嚴(yán)重的熱相關(guān)問題，同時電池性能也會降低，因此需要對電池進行熱管理。電池?zé)峁芾砑夹g(shù)主要分為風(fēng)冷、液冷、相變材料冷卻以及其他新型冷卻等方式。而風(fēng)冷和液冷是如今市面上電動汽車常用的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)?？諝饫鋮s系統(tǒng)：由自然風(fēng)輔助帶走電池組熱量的方式為自然對流冷卻，目前采用該技術(shù)的電動汽車車型有起亞SoulEV和上汽榮威MARVELX。通過外部設(shè)備使周圍空氣形成強制氣流的方式為強迫對流冷卻，而采用該技術(shù)的企業(yè)有尼桑、日產(chǎn)等。風(fēng)冷具有的優(yōu)點有結(jié)構(gòu)簡單且布置容易、可以迅速排出有害氣體。但是風(fēng)冷技術(shù)也有換熱系數(shù)較低、電池降溫冷卻速度不佳及溫度均勻性難以控制，同時電池箱殼體的設(shè)計困難等缺點。冷卻水冷卻系統(tǒng)：該系統(tǒng)具有較高的換熱系數(shù)以及加熱、制冷性能好等優(yōu)點，也是目前最廣泛使用的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。從電動汽車車型的角度來看，大、中、小型電動汽車對液冷的應(yīng)用與日俱增，如特斯拉Models、江淮iEV7S等。但是該系統(tǒng)也存在許多問題，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、難于維修與保養(yǎng)、成本較高且存在漏液的可能等，這些問題仍然是液冷系統(tǒng)中核心的技術(shù)難點。相變材料冷卻系統(tǒng)：相變冷卻系統(tǒng)是利用相變材料在固液相變過程中的潛熱來工作，以達到電池?zé)峁芾淼哪康模诠?jié)能和系統(tǒng)微型化等方面具有很大優(yōu)勢，如換熱系數(shù)高、工作效率高，對電池冷卻、加熱快，同時能準(zhǔn)確控制電池工作溫度的優(yōu)點，但是也存在著缺點，如相變材料研制費用高和維護不便等[1]。熱電致冷系統(tǒng)：面對傳統(tǒng)的空氣和液體介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)，因其存在散熱效果不均、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和液體泄漏等問題，而提出的新型冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過半導(dǎo)體制冷片產(chǎn)生溫差，利用制冷片的冷端對物體進行降溫冷卻，從而達到致冷的效果。相對于傳統(tǒng)的液冷跟風(fēng)冷，熱電致冷具有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、加熱、制冷迅速以及無任何機械運動部件無噪聲可靠性高等特點，已成為比較有吸引力和發(fā)展?jié)摿Φ睦鋮s方式。1.3本課題主要研究工作通過調(diào)研以及了解相關(guān)文獻資料發(fā)現(xiàn)，在電動汽車的電池?zé)峁芾碇?，傳統(tǒng)的空氣、液體冷卻存在散熱效果不均、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、液體泄漏以及電池續(xù)航不足等問題。本文旨在設(shè)計一種高效控溫、均溫，對電動汽車電池?zé)崾КF(xiàn)象進行有效控制，從而增強汽車?yán)m(xù)航能力，且結(jié)構(gòu)簡單的新型熱管理系統(tǒng)。本文通過實驗與動態(tài)仿真相結(jié)合的方式，對三元鋰電池組進行熱分析。主要方法是首先搭建電池生熱溫度場的實驗平臺，對電池進行性能測試，其次是結(jié)合數(shù)值仿真軟件（ANSYS）模擬電池組的生熱及散熱溫度場，觀察電池組溫度場的分布狀況，然后再進一步的優(yōu)化，最終完成一種基于熱電致冷的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)本文提及的電池?zé)峁芾淼幕竟δ堋１疚牡闹饕ぷ鲀?nèi)容分為以下幾個部分：1）通過建立鋰離子電池?zé)崮Ｐ停碚撚嬎愠鋈囯姵氐纳鸁崴俾屎捅葻崛莸葏?shù)。2）運用熱分析仿真軟件（ANSYS）對三元鋰電池組的生熱溫度場仿真，并結(jié)合測試數(shù)據(jù)進行檢驗，為三元鋰電池組散熱仿真提供前期所需的生熱數(shù)據(jù)。3）通過一系列性能測試，深入分析三元鋰電池的熱特性，確定三元鋰電池的理想工作溫度，為本文電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計提供該電池組的最佳工作溫度區(qū)間。4）對系統(tǒng)散熱組件、加熱組件、換向電路的設(shè)計，構(gòu)成整個電池箱體，且闡述系統(tǒng)工作原理及功能。5）運用Fluent軟件對電池組溫度場仿真，觀察電池組的散熱及加熱效果，再進一步的完成系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化。華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第二章鋰離子電池?zé)崽匦苑治龅诙落囯x子電池?zé)崽匦苑治?.1鋰離子電池的特點及分類2.1.1鋰離子電池的特點鋰離子電池的特點是在充放電的過程中，只有鋰離子在不斷的嵌入和嵌出，保持兩極的電量平衡且沒有電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生[16]。鋰離子電池的優(yōu)勢如下：1）綠色環(huán)保，無污染：鋰離子電池是一種環(huán)境友好型，且整體密封較好，不易泄露，不具有毒性，可二次充電的電池。2）荷電自放電率低：將充滿電池的鋰離子電池擱置1個月，因電池內(nèi)部有SEI膜的存在使得電池每個月的自放電率低于10%，且電池容量大于80%。3）循環(huán)壽命長：鋰離子電池進行充放電循環(huán)，按電池容量保持率為80%來計算，其循環(huán)次數(shù)可超過600次，而隨著電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池的循環(huán)壽命不斷增加。4）續(xù)行能力強：由于鋰離子電池的比能量高達170W·h/kg，且電池體積較小，所以同在一空間下其能量儲存的更多，續(xù)航性能更強。5）工作溫度范圍寬：由于鋰離子電池內(nèi)部電解液體系的限制，使得電池可以在-25℃到55℃的溫度范圍內(nèi)工作，且在低溫的環(huán)境下，電池的放電容量較差。而鉛酸電池在低溫環(huán)境下難以進行充放電。6）充電速度快：因鋰離子電池可以進行大電流充電，所以充電時間較短，實現(xiàn)快充的功能。7）可大電流放電：鋰離子電池可進行高倍率放電，而對電池不產(chǎn)生太大的副作用。但也有不足之處，主要有以下幾點：1）對高溫或或超低溫敏感：鋰離子電池在高溫或者超低溫的條件下，電池的電池容量會受到影響，其老化的速度也會很快，直接導(dǎo)致電池的壽命大大縮減。2）鋰離子電池的內(nèi)阻增大：當(dāng)鋰離子電池組低溫環(huán)境下進行長時間的工作，不斷的進行著電池的充放電過程，伴隨著電池的電化學(xué)性能不斷衰減，導(dǎo)致電池內(nèi)部電阻增大，使得電池生熱量增多，影響電池循環(huán)壽命與安全。3）鋰離子電池出現(xiàn)過充或者過放的情況，將直接破壞電池活性，縮短了電池壽命。4）鋰離子電池生產(chǎn)要求條件高，成本高。2.1.2鋰離子電池的分類鋰離子電池有以下兩種分類：1）根據(jù)鋰離子電池的電解質(zhì)材料的不同，將鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池[17]。2）根據(jù)鋰離子電池正負極的不同材料，將鋰離子電池分為磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等[18]，見表2-1。表2-1鋰離子電池的優(yōu)缺點電池類型三元鋰電池（鎳鈷鋁NCA）三元鋰電池（鎳鈷錳NCM）磷酸鐵鋰電池錳酸鋰電池優(yōu)點高能量密度，低溫性能好電化學(xué)穩(wěn)定，循環(huán)性能好安全性高，循環(huán)壽命長錳資源豐富，安全性好缺點高溫性能差，生產(chǎn)技術(shù)高用到金屬鈷，價格昂貴低溫性能差，放電電壓低能量密度低，電解質(zhì)相容性較差目前市面上被廣泛采用的是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，而前者由于限于材料的問題，能量密度很難再次提高，導(dǎo)致續(xù)航不足，這一問題的存在讓市場方向轉(zhuǎn)向了三元鋰電池的發(fā)展，而三元鋰離子電池因較好的綜合性能，使得三元鋰電池成為了如今電動汽車的主流電池。綜上所述，本文選用三元鋰電池（NCR）作為研究對象。2.2鋰離子電池的溫度特性溫度是影響電池性能的主要因素之一。當(dāng)鋰離子電池處于高溫條件下，其溫度上升，電解液活性增強，鋰離子的傳送速度加快，即鋰離子電池的輸出功率會上升；相反，當(dāng)鋰離子電池處于低溫環(huán)境下，電極的反應(yīng)速率降低，鋰離子傳送速度減慢，導(dǎo)致電池性能減弱[12]。2.2.1低溫對鋰離子電池的影響當(dāng)鋰離子電池所處的環(huán)境溫度不斷降低時，鋰離子電池自身的溫度及其內(nèi)部的反應(yīng)速率下降，放電持續(xù)時間減少，導(dǎo)致電池的放電容量和電壓減少，電池功率也會減少。當(dāng)鋰離子電池在低溫下短暫使用時，因鋰離子電池內(nèi)部電極和電解液都沒有受到太大的影響，所以只會短暫影響電池的性能。當(dāng)電池在低溫下使用時，電池內(nèi)阻增大，導(dǎo)致電池產(chǎn)熱速率增加且降低電池性能，也讓電池處于一個危險的狀態(tài)。進一步的，在低溫條件下對鋰離子電池進行充電處理，在充電過程中電池陽極表面會出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象對于鋰離子電池來說是不可逆，所以為了保證鋰離子電池的安全性，有些設(shè)備會對其增加保護措施。研究表明，影響鋰離子電池低溫性能的主要因素是鋰離子在電極中的擴散速度慢，而不是電解液電導(dǎo)率下降和SEI膜阻抗增大，溶液電阻、SEI膜電阻在整個溫度范圍內(nèi)變化不大，對電池低溫性能的影響較小[19]；在低溫下，鋰離子難于嵌入負極但較易的從負極中脫出，導(dǎo)致容量下降且電極極化增強,而電池的電極變化則與低溫時電解液的電導(dǎo)率下降、鋰離子擴散速度下降及其在充電過程中的鋰沉積在負極形成新的SEI膜導(dǎo)致阻抗增大等因素有關(guān)[2]。2.2.2高溫對鋰離子電池的影響隨著環(huán)境溫度的升高，電池內(nèi)部發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)速率增快，電解液的傳輸效率提高，從而提高電池的放電性能。但是當(dāng)溫度過高一定值時，電池的極化現(xiàn)象變得嚴(yán)重，很有可能會出現(xiàn)電池?zé)崾Э氐那闆r，且嚴(yán)重極化還會引發(fā)負極材料石墨上生成SEI膜等問題，導(dǎo)致電池壽命的縮短和安全性能的降低，即鋰離子電池處于適當(dāng)?shù)母邷丨h(huán)境下可以促進其內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的進行。當(dāng)電池內(nèi)部的兩極、隔膜和電解液達到一定溫度時就會加速其老化效果，同時電池內(nèi)部會產(chǎn)生SEI膜的分解反應(yīng)以及電解液的分解反應(yīng)等，一系列的反應(yīng)引發(fā)副反應(yīng)的產(chǎn)生，導(dǎo)致電池內(nèi)部會生成氣體，使得鋰離子電池會出現(xiàn)鼓包與漏液的現(xiàn)象。在高溫情況下鋰離子遷移速度較快，而隨著電池放電的進行，不同電池單體的溫度分布不均勻且差異性越加明顯，導(dǎo)致電池組的容量下降和充放電效率的降低[20]。與低溫下相比，高溫下的電池容量變化率低于低溫下的電池容量變化率，因為在低溫下的電池放電容量會急劇下降。2.3鋰離子電池的生熱與傳熱分析2.3.1生熱分析電池在充放電的過程中產(chǎn)生的生熱量主要有四個部分組成反應(yīng)熱、極化熱、歐姆內(nèi)阻的焦耳熱和副反應(yīng)熱[21]。1）反應(yīng)熱（Qr）,是指鋰離子電池在充放電的過程中，鋰離子在電極之間嵌入和脫嵌使電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量，該反應(yīng)熱的表達式如下[3]： (2-1)其中,反應(yīng)熱Qr的單位符號用(W)表示；n為電池數(shù)量；m為電極質(zhì)量；Q為電極反應(yīng)生成的熱量代數(shù)之和；I為電池充放電電流；M為摩爾質(zhì)量；F為法拉第常數(shù)，為定值96484.5C/mol。2）歐姆內(nèi)阻的焦耳熱（QJ），是指鋰離子電池在充放電的過程中，電流通過歐姆內(nèi)阻，且在一定時間內(nèi)生成的熱量，其公式為[22]： (2-2)其中，焦耳熱QJ的單位符號用(W)表示，Re是鋰離子電池的歐姆內(nèi)阻，單位符號用(Ω)表示，I代表電池充放電流，單位符號用(A)表示。3）極化熱（Qp），是指當(dāng)電流通過電池時，電池兩極會發(fā)生極化反應(yīng)，而該反應(yīng)壓降生成的熱量就是極化熱。處理極化熱，大多數(shù)采用的是用一種虛擬的等效極化內(nèi)阻Rp所產(chǎn)生焦耳熱的方式來替代[4]。電池內(nèi)阻是關(guān)于放電深度的函數(shù)，隨著放電深度的增加總內(nèi)阻也會增加[5]。實際上，較難通過工具去測量電池的極化內(nèi)阻，所以Bernardi等人建立電池生熱一般模型，其原理是讓極化內(nèi)阻和反應(yīng)熱處理為不可逆的反應(yīng)熱[10-11]。副反應(yīng)熱（Qs），是指在高溫下電池發(fā)生副反應(yīng)以及電解液分解產(chǎn)生的熱量，實際上在處理電池生熱問題的過程中，這類小部分熱量可以直接忽略。綜合以上，進一步的簡化電池生熱模型，計算公式如下： (2-3)其中，Re表示為電池的歐姆電阻；Qr表示為反應(yīng)熱，其熱量包含極化熱；鋰離子電池放電時Qr為正值，鋰離子電池充電時Qr為負值。一般來說，電動汽車在實際的行駛過程中，鋰離子動力電池的放電倍率要遠大于充電倍率。所以在鋰離子動力電池放電時產(chǎn)生的熱量要遠大于其充電時產(chǎn)生的熱量，當(dāng)電池放電時，電池內(nèi)部熱量積累較多，溫度場分布不均勻，而當(dāng)電池充電時，電池內(nèi)部熱量積累較少，溫度場分布均勻。鋰離子電池的充放電過程是一個可逆過程，它在反應(yīng)過程中表現(xiàn)出放熱效應(yīng)[14]。2.3.2傳熱分析由傳熱學(xué)可知，熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射是熱量傳遞的基本方式。電池生成的熱量通過熱傳導(dǎo)到達電池表面，然后與外界進行熱量的交換，交換方式主要是對流換熱，其次是電池外部材料發(fā)生的熱輻射現(xiàn)象，將熱量輻射到其他物體上。鋰離子電池生熱過程中的熱量守恒方程如下： (2-4)其中，Qw為電池生成的總熱量，單位符號用（J）表示；Qe是電池與外部流體對流而生成的熱量；Qa是電池自身吸收的熱量。若鋰離子電池處于絕緣條件下，有Qe=0，則以上的式子可簡化成： (2-5)其中，n表示電池數(shù)量；m代表電池重量；?Cpi是鋰離子電池的平均比熱容，單位符號用（J/K）表示；?T為鋰離子電池生熱前后的溫差，單位符號用（K）表示。電池?zé)彷椛涞臒崃渴怯呻姵乇砻娴牟牧咸匦詻Q定的，根據(jù)斯蒂芬-波爾茲曼的熱輻射傳熱量公式，其式子為[23]： (2-6)其中，Q為熱流率；ε為輻射率（黑度）；σ是斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)，取值為5.67×10-8W/（m2·K4）；A1是輻射面1的面積；F12為輻射面1到輻射面2的形狀系數(shù)；T1為輻射面1的溫度，T2為輻射面2的溫度。熱傳導(dǎo)是電池內(nèi)部所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量，其遵守傅里葉定律： (2-7)q代表熱流密度，單位符號用(W/m2)表示；Knn代表導(dǎo)熱系數(shù)，單位符號用(W/m·K)表示；?T/?n指的是沿著n方向的溫度梯度，單位符號用（K/m）表示，其中負號代表熱量傳遞方向通常指向溫度下降的方向。發(fā)熱物體帶走周圍環(huán)境冷卻流體的過程被稱為熱對流，其對流作用是交換熱量的過程，根據(jù)傳熱學(xué)牛頓冷卻方程，熱對流的表達式為： (2-8)其中，q是熱流密度，單位符號用(W/m2)表示；hf是對流換熱系數(shù)，單位符號用(W/m2·℃)表示；TS代表鋰離子電池表面溫度，TB代表鋰離子電池周邊流體介質(zhì)的溫度。從產(chǎn)熱角度來說，純電動汽車的大部分熱量來自于電池組內(nèi)部，而主要的熱傳遞方式為熱傳導(dǎo)，其次為電池?zé)彷椛洚a(chǎn)生的熱量和環(huán)境流體產(chǎn)生對流換熱帶走的熱量。綜上所述，電池吸收熱量的能力與本身的材料特性有關(guān)，材料的比熱容越大，吸收的熱量就越多，同時還與電池組周圍環(huán)境流體的流動狀態(tài)有關(guān)系。尤其是純電動汽車中電池的排列緊湊密集，如果電池組處于高溫環(huán)境下工作且散熱條件差，電池組內(nèi)部的熱量隨著時間不斷積累，最終容易出現(xiàn)熱失控的現(xiàn)象，這時有必要采取主動的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)讓電池組溫度下降，達到最佳的溫度區(qū)間，保證電池組以最好的狀態(tài)工作。2.4本章小結(jié)1）鋰離子電池的種類繁多，且優(yōu)勢明顯，因三元鋰電池有不錯的綜合性能，已經(jīng)成為新能源汽車的主流電池，也作為本文研究的對象。2）當(dāng)鋰離子電池處于低溫環(huán)境下，其充放電容量效率快速降低，導(dǎo)致電池放電性能較差；當(dāng)鋰離子電池處于適當(dāng)?shù)母邷丨h(huán)境下可以促進鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)的進行，提高充放電容量效率，而溫度超過一定值后，會對電池產(chǎn)生損壞。3）了解鋰離子電池組的生熱機理及其熱傳遞的方式，主要的方式為熱傳導(dǎo)，而熱輻射和對流換熱帶走的熱量較少。4）鋰離子電池組的生熱、傳熱特性跟電池各種材料屬性和周圍環(huán)境流體的狀態(tài)有關(guān)。華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第三章鋰離子電池組生熱溫度場仿真分析第三章鋰離子電池組生熱溫度場仿真分析3.1仿真分析的目的電動汽車正常行駛（平路、爬坡、加速等）的過程中，動力電池組會產(chǎn)生很大的放電電流，電池組內(nèi)部阻抗引起很大熱量的放出，隨著生熱量不斷的積累，導(dǎo)致電池組的物理特性及化學(xué)特性受到明顯的變化，使得電池組的充放電效率降低，從而影響電動汽車的動力性能甚至是安全性能。電動汽車的安全保護包括電池?zé)崾б约斑^度充放電控制等功能。為電動汽車設(shè)計適合的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可以大大改善這一問題，使得電池組可以在最佳狀態(tài)下為電動汽車工作，從而提高電池汽車的動力性能，同時也保證了電池組電化學(xué)系統(tǒng)的運行以及延長使用壽命。本系統(tǒng)通過數(shù)值仿真軟件（ANSYS）進行模擬仿真，得到并分析電池組的生熱狀況以及電池組生熱溫度場的分布情況，從而對完成一種基于熱電致冷的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計具有很好的理論指導(dǎo)。3.2鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型的建立電池?zé)嵝?yīng)模型是設(shè)計電池參數(shù)與溫度變化情況的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)和電池的安全性能提供參考。按鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型建立的原理可分為熱-電耦合模型、電化學(xué)-熱電耦合模型和熱濫用模型，按模型維數(shù)可分為集中質(zhì)量模型、一維模型、二維模型和三維模型[6]，同時該模型可以實時計算電池的溫度變化、傳熱和散熱的規(guī)律特點[7]，目的是通過計算電池?zé)嵝?yīng)模型得到電池溫度場的生熱情況和分布情況，為電池組散熱系統(tǒng)的設(shè)計提供依據(jù)和指導(dǎo)。本文建立電化學(xué)-熱耦合模型，該模型是從電池發(fā)生的生熱反應(yīng)來描述電池?zé)嵝?yīng)的行為，屬于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程，其能量守恒方程為： (3-1)其中，q代表電池的生熱速率，單位符號用（℃/min）表示；ρ代表電池材料的密度；Cp,k為電池的平均比熱容，單位符號用（J/kg·K）表示；λk代表電池在特定方向上的導(dǎo)熱系數(shù)，單位符號用（W/m·K）表示。實際上，鋰離子電池的生熱情況比較復(fù)雜，所以在仿真前會對電池組進行一些理想化的設(shè)定如下[24]：1）電池的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)不受溫度和電池SOC變化的影響。2）電池組所有材料的介質(zhì)分布均勻，且熱物參數(shù)保持不變。3）電池組充放電時，不同溫度下電池內(nèi)部電流均勻分布且生熱的速率保持相同。經(jīng)過以上的理想化條件，可以得到簡化后的式子為： (3-2)其中，T是溫度，單位符號用（K）表示；t代表時間；ρ代表電池的密度，單位符號用(Kg/m3)表示，而根據(jù)文獻三元鋰電池的平均密度[8]為2776.2Kg/m3；λx，λy，λz是電池三維正交方向上的導(dǎo)熱系數(shù)；q為電池生熱速率；Cp代表電池的定壓比熱容。3.3鋰離子電池?zé)嵛镄詤?shù)的確定根據(jù)式子3-2，求解式子中三元鋰電池的定壓比熱容以及導(dǎo)熱系數(shù)λx、λy、λz。1）定壓比熱容的獲取鋰離子電池的定壓比熱容的大小取決于電池組成的材料和電池電化學(xué)反應(yīng)的特性。確定參數(shù)的方法有兩種，第一種是通過量熱計直接測出電池的熱容量，第二種是通過理論計算得出。通過質(zhì)量加權(quán)平均的方法，計算出三元鋰電池的熱容量。質(zhì)量加權(quán)平均的數(shù)學(xué)公式為： (3-3)m是鋰離子電池的質(zhì)量，單位符號用（kg）表示；Cp代表鋰離子電池的平均定壓比熱容，單位符號用J/（K·Kg）表示；mi代表鋰離子電池內(nèi)部各種材料的質(zhì)量；Ci代表鋰離子電池內(nèi)部各種材料的平均比熱容。本文采用文獻[9]的等效比熱容數(shù)值，因其電池內(nèi)部材料與本文研究電池基本一致，Cp=1075.94J/（K·Kg）。2）三維導(dǎo)熱系數(shù)的獲取鋰離子電池導(dǎo)熱系數(shù)λx、λy、λz的確定，可通過二維有限元分析，將電池分為三個正交方向x、y、z，且具有不同導(dǎo)熱系數(shù)的均質(zhì)材料，設(shè)置電池正負極的極板垂直于x軸，電池的生熱量沿y軸和z軸的方向看做沿并聯(lián)形式的正負極板傳遞，沿x軸的傳遞看做沿串聯(lián)形式的正負極板間的傳遞[15]，公式如下： (3-4) (3-5) (3-6)其中，kp為電池正極材料的導(dǎo)熱系數(shù)；kn為電池負極材料的導(dǎo)熱系數(shù)；ks為隔膜材料的導(dǎo)熱系數(shù)，單位符號用（W/m·K）表示；dxp、dxn和dxs分別為電池沿x軸方向的正極材料、負極材料和隔膜的總厚度，同理可知，dyi的參數(shù)含義。最終，通過相關(guān)文獻[8]計算得出導(dǎo)熱系數(shù)λx、λy、λz依次為1.473（W/m·K）、29.853（W/m·K）、29.853（W/m·K）。3.4鋰離子電池生熱速率模型及邊界條件1）生熱速率模型本文采用D.Bernardi建立的電池生熱速率數(shù)學(xué)模型，其公式如下[25]： (3-7)其中，Vb為電池的體積，單位符號用（m3）表示；E0表示為鋰離子電池斷路時的兩端電壓，且E0為標(biāo)量，U1表示為鋰離子電池的端電壓，單位符號用（V）表示；dE0/dT指的是溫度影響系數(shù)，研究表明針對某一款電池，dE0/dT常常被認為是一個定值[10]。本文通過對生熱速率模型公式的分析計算，得出三元鋰電池組的生熱速率，見表3-1。表3-1不同充放電倍率下三元鋰電池組的生熱速率狀態(tài)放電放電放電充電充放電倍率1C2C3C1.6C電池組生熱速率(W/m3)10981.825177.350724.88233.52）邊界條件對于任何的生熱、傳熱問題而言，應(yīng)規(guī)定其邊界條件，因為求解模型所求的變量和導(dǎo)數(shù)數(shù)值都與規(guī)定的邊界條件有關(guān)。邊界條件可分為三類[26]：1）第一類是規(guī)定了邊界溫度。2）第二類是規(guī)定了邊界的熱流密度。3）第三類是規(guī)定了邊界上物體與周圍流體的傳熱系數(shù)及周圍的流體溫度。3.5鋰離子電池組生熱溫度場仿真結(jié)果及分析（一）仿真結(jié)果首先應(yīng)對幾何模型進行簡化處理，降低幾何模型的復(fù)雜度，同時也要正確的反映流場的分布，保證模型參數(shù)計算的準(zhǔn)確度。因此本次仿真，將三元鋰電池組看做，長：265mm；寬：61mm；高：105mm；極柱半徑：15mm；高：10mm的幾何模型，且本文采用5組電池排列，間距為10mm，其幾何模型如圖3.1所示。圖3.1電池組三維幾何模型由于建立的電池組幾何模型比較規(guī)整，同時要保證生成的電池組網(wǎng)格合理，因此采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的方式對計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，見圖3.2。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)勢在于網(wǎng)格劃分簡單，計算速度較快，但只適合簡單的幾何模型[28]。圖3.2電池組的網(wǎng)格模型將網(wǎng)格模型導(dǎo)入Fluent中對電池組幾何模型的材料屬性參數(shù)進行設(shè)置。本文將電池看做由內(nèi)部熱源和外殼組成。其中外殼材料為鋼，具體參數(shù)見表3-2。壁面的邊界條件設(shè)置為絕熱即壁面的熱流密度為0，壓力梯度設(shè)置為0，初始溫度設(shè)置為25℃。表3-2電池材料屬性參數(shù)材料名稱密度（kg/m3）平均比熱容J/（Kg·K）導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·K）電池組2776.281075.94X方向：1.473Y方向：29.853Z方向：29.853鋼8030502.3816.27開啟能量守恒方程式，仿真進行初始化處理，采用標(biāo)準(zhǔn)SIMPLE算法的求解控制器，求解出不同放電倍率下三元鋰電池組生熱溫度場的仿真結(jié)果，具體結(jié)果如圖3.3~圖3.6所示。圖3.3在1C倍率放電下電池組生熱溫度場分布圖圖3.4在2C倍率放電下電池組生熱溫度場分布圖圖3.5在3C倍率放電下電池組生熱溫度場分布圖圖3.6在1.6C倍率充電下電池組生熱溫度場分布圖（二）仿真結(jié)果分析從圖3.3~圖3.5可以看出，當(dāng)三元鋰電池組在1C放電倍率即6A放電情況下，電池組表面的最高溫度為48.65℃，與環(huán)境溫度（25℃）的最大差值為23.65℃，單一電池組的最大溫差為6.5℃，表明三元鋰電池組表面溫度分布的均勻性較好且生熱量較少，對電池組的性能影響較小。當(dāng)三元鋰電池組在2C放電倍率即12A放電情況下，電池組表面的最高溫度為67.85℃，與環(huán)境溫度的差值為42.85℃，單一電池組的最大溫差為12℃，表明三元鋰電池組表面的溫度分布的均勻性較差，而且增多的生熱量已經(jīng)對電池組內(nèi)部的電化學(xué)性能產(chǎn)生了較大的影響，同時自然散熱的效果也不是很理想。當(dāng)三元鋰電池組在3C放電倍率即18A放電情況下，電池組表面的最高溫度為89.35℃，而大部分溫度處于83.65℃~77.95℃之間，與環(huán)境溫度的最大差值為64.35℃，單一電池組的最大溫差為28.4℃，表明三元鋰電池組表面溫度分布的均勻性很差，且已經(jīng)出現(xiàn)了電池組局部過熱的現(xiàn)象，同時大量的生熱量將嚴(yán)重影響三元鋰電池組的電化學(xué)性能，使其散熱效果極差，如果不加以控制，電池組可能會出現(xiàn)熱失控的現(xiàn)象，進一步電池的壽命將大幅度縮減。由圖3.6可以得知，當(dāng)三元鋰電池在其快充1.6C的充電倍率下，電池組表面的最高溫度為42.25℃，與環(huán)境溫度的最大差值為17.25℃，單一電池組的最大溫差為4.6℃，表明鋰離子電池組在快充時，其表面的溫度分布相差較小，均勻性好，且生熱量較少，同時對電池組的性能幾乎沒有影響。綜合以上仿真結(jié)果分析，得出仿真數(shù)據(jù)如下表3-3所示。表3-3不同充放電倍率下電池組仿真數(shù)據(jù)（環(huán)境溫度25℃）狀態(tài)放電放電放電充電充放電倍率1C2C3C1.6C電池表面最高溫度(℃)48.6567.8589.3542.25電池單體溫升(℃)23.6542.8564.3517.25電池單體溫差(℃)6.51228.44.6從仿真數(shù)據(jù)表3-3分析，周圍環(huán)境溫度不變時，隨著電流的增大，電池組的生熱速率越大，其溫升就越高。如果達不到很好的散熱效果，尤其是在較為封閉的電池箱體內(nèi)，很有可能會出現(xiàn)電池組熱失控的現(xiàn)象，造成電池的損壞和爆炸。3.6本章小結(jié)本章先闡述仿真目的，通過仿真軟件（ANSYS）得到電池組生熱溫度場的溫度分布情況，從而對完成一種基于熱電致冷技術(shù)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)具有很好的理論指導(dǎo)。本章節(jié)選用并建立了電化學(xué)-熱耦合模型，通過數(shù)學(xué)模型公式，計算并確定電池?zé)嵛镄缘南嚓P(guān)參數(shù)和邊界條件。仿真前對電池內(nèi)部材料作出假設(shè)條件，其次通過建立鋰離子電池組的幾何模型，然后運用ANSYSFluent軟件對電池組生熱溫度場仿真，最后得到不同充放電倍率下三元鋰電池組熱量分布情況。隨著電流的增大，電池組的生熱速率增大，其溫升就越高，從而對電池組性能造成影響，因此需要設(shè)計合適的散熱系統(tǒng)，見下文電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的散熱設(shè)計及其仿真。同時本章節(jié)仿真數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性通過下文測試數(shù)據(jù)來檢驗。第四章鋰離子電池性能測試分析第四章鋰離子電池性能測試分析4.1熱濫用測試本測試的目的是通過觀察鋰離子電池暴露在極高溫度的條件下，是否會發(fā)生形變，甚至是起火或是爆炸的現(xiàn)象。深入了解鋰離子電池在極高溫下的溫度特性與危害。（一）測試對象本測試采用三元鋰電池（S18650-3000-1S1P）為測試對象。本次測試對象為單體電池，主要參數(shù)見表4-1，測試樣品見圖4.1。表4-1三元鋰電池（S18650-3000-1S1P）主要技術(shù)參數(shù)項目單位參數(shù)標(biāo)稱容量mAh3000標(biāo)稱電壓V3.6放點截止電壓V2.75充電截止電壓V4.35長度mm68寬度mm19圖4.1三元鋰電池（S18650-3000-1S1P）（二）主要測試設(shè)備熱濫用試驗箱：該設(shè)備是由東莞市高升電子精密科技企業(yè)生產(chǎn)，可用于不同類型的電池進行測試，且溫度范圍可達到45℃~200℃，溫度精度為±0.2℃以及溫度的分布精度可達±2.0℃，該設(shè)備如圖4.2所示。圖4.2熱濫用試驗箱（三）測試步驟1）取5個三元鋰電池樣品，對電池進行常溫預(yù)處理（25±5℃,相對濕度60％）將電池恒流恒壓進行充電，設(shè)置工步為充電電壓4.35V，充電電流1.5A（0.5C），截止電流0.06A（0.02C），當(dāng)電流下降至0.06A時，自動停止充電，電池為滿電狀態(tài)，常溫下擱置10分鐘。2）打開熱濫用試驗箱，將5個電池分別拆除保護板，剪去極耳后，放入試驗箱中，同時電池之間需要隔開一定空間，關(guān)閉試驗箱。3）編寫程序，溫度以5℃/min的速度升高至130℃，且在該溫度下讓電池擱置30分鐘后，熱濫用試驗箱恢復(fù)到常溫狀態(tài)。4）測試結(jié)束后，打開試驗箱門，戴上手套，取出電池，關(guān)閉箱門后，關(guān)閉電源。（四）測試結(jié)果分析本次測試結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)電池并無起火、爆炸的現(xiàn)象，但5個電池均發(fā)生形變，形變的形態(tài)為局部膨脹,測試前后結(jié)果對比，如圖4.3所示。由此可見，電池在高溫130℃的環(huán)境下，保持30分鐘后電池內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了明顯變化。電池本身的溫度隨著箱體的溫度上升而不斷升高，電池內(nèi)部熱量也逐漸增大，鋰離子活性增強，導(dǎo)致其內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)劇烈，而電解液濃度不斷變小，同時電池內(nèi)部反應(yīng)伴隨著氣體的產(chǎn)生，從而形成了局部膨脹的現(xiàn)象。測試表明，當(dāng)鋰離子電池所處的環(huán)境溫度超過一定值的時候，會對鋰離子電池產(chǎn)生損害。通過本測試可以進一步的了解鋰離子電池在高溫條件下鋰離子的運動以及變化情況，分析鋰離子電池的高溫反應(yīng)機理，對電池的熱效應(yīng)分析具有研究價值。（a）測試前（b）測試后圖4.3熱濫用測試對比圖4.2撞擊測試本測試的目的是對單體電池模擬重物沖擊的情況下，觀察單體電池形變后是否發(fā)生溫升變化，其溫升如何變化，是否會導(dǎo)致單體電池著火或爆炸。（一）測試對象該測試對象為三元鋰電池（S18650-3000-1S1P），其主要參數(shù)見表4-1。（二）主要測試設(shè)備電池沖擊試驗箱：對各種電池類型的機械沖擊試驗，從而模擬電池在工作、搬運等過程中發(fā)生碰撞的情況，該設(shè)備如圖4.4所示。圖4.4電池沖擊試驗箱（三）測試步驟以下步驟都在常溫（25±5℃,相對濕度60％）下進行。1）步驟一與4.1測試的步驟一相同，常溫預(yù)處理后為5個滿電狀態(tài)的三元鋰電池。2）打開沖擊試驗箱，將一個測試樣品放在試驗臺上，以直徑為15.8mm的鐵棒十字交叉放置在樣品的中心位置上，具體擺放如圖4.5所示，關(guān)閉試驗箱。3）調(diào)節(jié)試驗箱使重量為9.1kg的落球提升到610mm的高度后釋放，落球在垂直方向落下至鐵棒上，不傾斜，不搖晃。4）測試完成后，電池擱置30分鐘，待電池恢復(fù)常溫后，戴上手套，取出電池。5）重復(fù)步驟2-4，完成五個樣品的重物沖擊測試，每一個樣品電池在測試過程中，后臺的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會自動采集電池的溫度數(shù)據(jù)。6）完成測試后，將設(shè)備調(diào)至初始狀態(tài)，切斷回路，關(guān)閉電源。圖4.5鐵棒與電池位置擺放（四）測試結(jié)果分析該測試結(jié)束后，并無發(fā)現(xiàn)電池有起火和爆炸的現(xiàn)象，但電池已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重的形變且出現(xiàn)了漏液、冒煙的現(xiàn)象，測試前后結(jié)果對比，見圖4.6。通過對數(shù)據(jù)的整理，得到以下5條曲線。由圖4.7分析可得，電池經(jīng)過撞擊測試后，在短時間內(nèi)電池均出現(xiàn)一個很高的溫升。1號電池表面的最高溫度值達到93.4℃，2號電池表面的最高溫度值達到94.4℃，3號電池表面的最高溫度值達到95.4℃，4號電池表面的最高溫度值達到92.6℃，5號電池表面最高值達到85.3℃，且電池表面最高溫度與環(huán)境溫度的最大差值為70℃，最小差值也達到了60℃。通過測試數(shù)據(jù)表明，模擬電池撞擊測試后其內(nèi)部發(fā)生了明顯變化，電池出現(xiàn)短路且積攢大量的熱量，引起連鎖反應(yīng)，出現(xiàn)冒煙和起火的現(xiàn)象。為了保證電池的安全，防止電池?zé)崾Э氐那闆r出現(xiàn)，該測試對電池?zé)峁芾淼耐鈿ぴO(shè)計具有研究意義。（a）測試前（b）測試后圖4.6撞擊測試對比圖圖4.7電池撞擊測試的溫升曲線4.3電池組放電效率測試本測試的目的是通過在不同環(huán)境溫度下對三元鋰電池組進行恒流放電，找到三元鋰電池組放電容量與環(huán)境溫度的關(guān)系，得出三元鋰電池組的放電效率，確定電池組的最佳工作溫度區(qū)間，同時為本文的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計提供電池組最佳工作溫度范圍。（一）測試對象本測試采用三元鋰動力電池組（S18650-6000-10S2P），測試對象為三元鋰電池單體十串后兩并組成的電池組，主要參數(shù)見表4-2，測試樣品見圖4.8。表4-2三元鋰電池組（S18650-6000-10S2P）主要技術(shù)參數(shù)項目單位參數(shù)標(biāo)稱容量Ah6標(biāo)稱電壓V36放電截止電壓V27.5充電截止電壓V43.5長度cm26.5寬度cm7.4高度cm10.1圖4.8三元鋰電池組（S18650-6000-10S2P）（二）主要測試設(shè)備高低溫試驗箱：該設(shè)備可以模擬大氣環(huán)境，且升降溫度快速、均勻，其溫度范圍可達-70℃~150℃，溫濕度控制精度在±0.5℃，且溫度的分布精度為±2℃，該設(shè)備如圖4.9所示。圖4.9高低溫試驗箱（三）測試步驟1）在常溫下，對三元鋰電池組進行恒流放電，設(shè)置工步為放電電流1.2A（0.2C），放電截止電壓27.5V，接續(xù)工步為恒流恒壓充電，設(shè)置充電電壓43.5V，電流3A（0.5C），截止電流0.12A（0.02C），當(dāng)電流達到0.12A時，停止充電，電池組為滿電狀態(tài)且擱置10分鐘。2）分別設(shè)置高低溫試驗箱的內(nèi)部溫度為-5℃、0℃、10℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃和50℃，相對濕度統(tǒng)一設(shè)置40％。3）當(dāng)試驗箱達到各自設(shè)定溫度值后，將滿電電池組放入高低溫試驗箱中擱置60分鐘，使得電池組溫度達到箱體設(shè)定溫度值后，對電池組進行恒流放電，設(shè)置工步為放電電流1.2A（0.2C），放電截止電壓27.5V，當(dāng)電壓降低至27.5V，自動停止放電，電池組為空電狀態(tài)。4）在三元鋰電池組恒流放電和恒流恒壓充電的過程中，通過多功能采集儀自動采集電池組的電壓、電流和充放電容量等參數(shù)，時間間隔設(shè)置為1s。5）測試結(jié)束后，打開箱體，取出電池，切斷電路，關(guān)閉電源。（四）不同溫度下鋰離子電池組的放電效率分析在國家與企業(yè)規(guī)定的放電制度下，鋰離子電池的放電效率指的是鋰離子電池進行放電至該電池的放電截止電壓所放出的實際容量與其額定容量的比值。通過測試與計算得出不同環(huán)境溫度下三元鋰電池組的放電效率，如圖4.10所示。圖4.10不同環(huán)境溫度下三元鋰電池組的放電效率由圖4.10分析,當(dāng)三元鋰電池組處于環(huán)境溫度為20℃以下或者45℃以上時，其放電效率下降較快。因為電池組處于低溫環(huán)境下會降低鋰離子活性，導(dǎo)致電池放電能力弱，所以放電電壓以及放電容量均有所下降，放電效率也會減小。當(dāng)環(huán)境溫度從20℃升高到35℃的過程中，電池放電效率不斷增大，表明一定的溫升可以促進電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，也加快鋰離子傳輸?shù)男剩岣唠姵氐姆烹娦?。但若溫度超過一定值，電池組的鋰離子活性降低，且電池內(nèi)部材料會發(fā)生一些不可逆的衰減，導(dǎo)致其放電容量的下降，放電效率也會降低。上圖表明，當(dāng)三元鋰電池組處于環(huán)境溫度小于18℃或者大于48℃時，其放電效率都低于80％，而為了保證整車的動力需求，三元鋰電池組的理想工作溫度區(qū)間應(yīng)該是處于18℃~48℃之間，同時應(yīng)考慮三元鋰電池本身的使用壽命，通過該電池組的相關(guān)技術(shù)手冊可知，其工作溫度應(yīng)控制0℃~45℃之間。從以上兩方面來看，該三元鋰電池組的最佳工作溫度區(qū)間為18℃~45℃。4.4電池組溫升測試本測試目的是觀察三元鋰電池組在不同放電倍率下的溫升變化，找到電池組溫升與充放電倍率之間的關(guān)系，深入分析電池組的溫度特性，同時電池組生熱溫度場仿真提供測試數(shù)據(jù)驗證與對比。（一）測試對象采用三元鋰電池組（S18650-6000-10S2P），其主要參數(shù)見表4-2。（二）主要測試設(shè)備電池充放電柜：本測試采用的是50V/20A的新威電池充放電柜，該充放電柜能夠?qū)崿F(xiàn)多通道獨立的充放電測試以及多種充放電模式等功能，同時可以記錄多組測試數(shù)據(jù)，具有采集精度高，誤差小等特點，該設(shè)備如圖4.11所示。圖4.1150V/20A的新威電池充放柜溫度采集儀：三元鋰電池組的溫度用溫度傳感器來測量。為了體現(xiàn)電池組表面各處溫度，將傳感器的觸頭緊密、均勻的貼在電池組表面，保證測量的準(zhǔn)確性，測點位置見圖4.12。圖4.12溫度傳感器擺放位置（三）測試步驟以下步驟都將在常溫下（25±5℃,相對濕度60％）進行。1）將三元鋰電池組放入電池充放柜中進行恒流恒壓充電，設(shè)置工步為充電電壓43.5V，充電電流3A（0.5C），截止電流0.12A（0.02C），當(dāng)電流下降至0.12A時，自動停止充電，并擱置10分鐘。2）滿電電池組進行恒流放電，設(shè)置工步為放電電流6A（1C放電），截止電壓27.5V，擱置30分鐘后，取出電池組。3）重復(fù)以上步驟，只更改步驟二中電池組的放電電流為12A（2C放電）和18A（3C放電）。4）取以上完成放電測試的空電電池組進行恒流恒壓充電，設(shè)置工步為充電電壓43.5V，充電電流9.6A（1.6C），截止電流0.12A（0.02C），當(dāng)電流下降至0.12A時，自動停止充電，并擱置10分鐘。5）在電池組充電和放電的過程中，多功能采集儀自動采集電壓、電流、溫度以及時間等測試數(shù)據(jù)，時間間隔設(shè)置為1s。待測試結(jié)束后，切斷回路，關(guān)閉電源，取出電池。（四）測試結(jié)果分析本次測試結(jié)束后，對采集的測試數(shù)據(jù)進行處理，選取其中最佳的數(shù)據(jù)曲線，得到以下4組的測試結(jié)果曲線，具體如圖4.13~圖4.16所示。從圖4.13可以看出，當(dāng)三元鋰電池組以1C放電倍率即6A恒流放電時，放電結(jié)束后電池表面的最高溫度為45.1℃，其余四條曲線的最高溫度都處于42.5℃~45℃之間，且電池表面的最高溫度與環(huán)境溫度的最大差值為19.3℃。從圖4.14得出，當(dāng)三元鋰電池組以2C放電倍率即12A恒流放電時，放電結(jié)束后電池表面的最高溫度為65.9℃，其余四條曲線的最高溫度都處在63℃左右，且電池表面的最高溫度與環(huán)境溫度的最大差值為40.6℃。由圖4.15得出，當(dāng)三元鋰電池組以3C放電倍率即18A恒流放電時，放電結(jié)束后電池表面的最高溫度為78.4℃，其余四條曲線的最高溫度都在70℃以上，且電池表面的最高溫度與環(huán)境溫度的最大差值為53.1℃。通過這三組測試數(shù)據(jù)表明，不同的放電倍率對三元鋰電池組的溫度變化是有影響的。隨著放電電流的增大，三元鋰電池組的熱量不斷積累，其承受的溫度就會越來越高，會造成許多不良影響。在測試4.3中得出三元鋰電池組的最佳工作溫度區(qū)間為18℃~45℃，結(jié)合數(shù)據(jù)圖分析，只有在1C放電倍率下電池組的溫度區(qū)間是剛好符合其最佳溫度區(qū)間的，而2C和3C放電倍率下電池組最高溫度已經(jīng)超過了其工作溫度的范圍。此時的主要散熱方式為自然對流散熱，且電池之間間隙較小，導(dǎo)致空氣流動受阻并相互影響，電池組內(nèi)部熱量較大，很大可能會出現(xiàn)熱相關(guān)的問題。通過圖4.16可知當(dāng)三元鋰電池組以1.6C充電倍率即9.6A恒流恒壓充電時，達到設(shè)定的截止電流后，電池表面的最高溫度為41.6℃，而其余四條曲線的最高溫度都在41℃左右，且電池表面的最高溫度與環(huán)境溫度的最大差值為16℃。結(jié)果表明，電池組的整體溫度不會上升的很高，且電池組內(nèi)部熱量積累較少，溫度場分布均勻，同時三元鋰電池組的快充溫度區(qū)間符合其技術(shù)手冊中充電的工作溫度，0℃~45℃。本文采用1.6C的充電倍率來為電池組恒流恒壓充電，以符合電動汽車的快充模式，1.6C或者大于1.6C。綜上，該測試對上章節(jié)三元鋰電池組生熱溫度場仿真起到檢驗熱仿真準(zhǔn)確性的作用，具有重要的參考意義。圖4.131C放電倍率下電池溫升圖4.142C放電倍率下電池溫升圖4.153C放電倍率下電池溫升圖4.161.6C充電倍率下電池溫升4.5溫度場對比分析由產(chǎn)熱機理可知，電池表面的最高溫度是從中部開始向電池組兩側(cè)逐漸減小，且仿真效果圖也驗證了這一機理。從下表4-3可以看出，在2C放電倍率下電池組生熱溫度場仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)相對于測試結(jié)果的數(shù)據(jù)偏高，但如果兩者數(shù)據(jù)的相對誤差在6%以內(nèi)，說明模型和實驗很接近，模型有代表性，可以在工程層面代表實驗，所以認為此次仿真結(jié)果的電池組的生熱數(shù)據(jù)和溫度場分布情況與測試4.4的結(jié)果基本一致。表4-3在2C放電倍率下電池組生熱溫度場仿真與測試的對比數(shù)據(jù)特征量表面最高溫度(℃)最大溫升(℃)最高溫度區(qū)間(℃)測試結(jié)果65.940.665.9~63.3仿真結(jié)果67.8542.8567.8~65.4相對誤差2.96%5.54%2.96%~3.31%同理，1C、3C放電倍率以及1.6C充電倍率下的電池生熱溫度場仿真數(shù)據(jù)雖然偏高，但是與測試結(jié)果還是基本吻合的。而仿真數(shù)據(jù)比測試數(shù)據(jù)要偏高的原因，可能是：1）在仿真前對電池內(nèi)部材料作出的假設(shè)或者對電池的相關(guān)熱參數(shù)計算不準(zhǔn)確，有可能導(dǎo)致仿真后的結(jié)果數(shù)據(jù)偏大。2）測試和仿真還是存在一定的差異，如仿真時電池組進行了絕熱條件的設(shè)置，而測試儀器不能滿足其絕熱條件，使得測試的溫度數(shù)據(jù)偏低。4.6本章小結(jié)本章主要是利用相關(guān)測試儀器對鋰離子電池進行性能測試，得出并分析測試結(jié)果，同時與鋰離子電池組生熱溫度場仿真進行對比分析，具體結(jié)論有以下幾點：1）熱濫用測試表明，當(dāng)環(huán)境溫度超過一定高溫值時，會對三元鋰電池產(chǎn)生影響，外部表現(xiàn)為電池的局部臌脹，內(nèi)部表現(xiàn)電解液濃度減小，化學(xué)反應(yīng)劇烈，分析其高溫反應(yīng)機理。2）在電池組溫升測試中，隨著放電倍率的增大，電池組的溫升會越來越高，同時為上文電池組生熱仿真數(shù)據(jù)提供實驗驗證與對比。3）三元鋰電池通過撞擊測試，模擬電池在不同環(huán)境下遭受的沖擊，分析其溫升變化情況，對電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的外部設(shè)計具有參考意義。4）通過不同溫度環(huán)境下的三元鋰電池組的放電效率測試，得出三元鋰電池組的最佳工作溫度區(qū)間是18℃~45℃。5）電池組生熱溫度場仿真數(shù)據(jù)高于測試數(shù)據(jù)，但仿真結(jié)果的電池生熱溫度場分布情況與測試結(jié)果基本一致，且兩者數(shù)據(jù)基本吻合。第五章基于熱電致冷的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計與分析第五章基于熱電致冷的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計與分析作為一種主動的冷卻系統(tǒng)，利用熱電致冷技術(shù)結(jié)合風(fēng)冷技術(shù)，使得電池?zé)峁芾砜梢詫崿F(xiàn)快速溫度調(diào)節(jié)、快速響應(yīng)，同時確保電池組長時間在安全溫度區(qū)間下運行的功能。5.1熱管理系統(tǒng)的基本功能目的是為了解決電池?zé)嵯嚓P(guān)的問題，使得電池組的性能發(fā)揮到最大化。該系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：1）散熱功能：當(dāng)電動汽車長時間處于高溫環(huán)境下時，應(yīng)對電池組進行快速的降溫冷卻，使其達到正常工作的溫度區(qū)間，防止電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象的出現(xiàn)，同時對電池組進行控溫，使其達到并維持在最佳工作溫度區(qū)間，從而讓電池的工作效率最大化。2）加熱功能：當(dāng)電動汽車長時間處于低溫環(huán)境下時，應(yīng)對電池進行加熱處理或者預(yù)加熱處理，且控溫后使其達到并維持在電池的最佳工作溫度區(qū)間，保證電池的工作性能與安全。3）溫度均衡：降低電池組溫度場分布的不平衡，防止出現(xiàn)電池組個別區(qū)域發(fā)熱過高的情況，確保每一個單體電池能夠在工作期間其性能的一致性。5.2系統(tǒng)工作原理圖5.1系統(tǒng)原理圖應(yīng)對圖5.1做必要的說明：1代表電池箱體外部的自然風(fēng)；2代表半導(dǎo)體組件的熱端；3代表半導(dǎo)體組件的冷端；4代表空氣與組件冷端形成的冷風(fēng)；5代表帶走電池組熱量形成的熱風(fēng)；6代表半導(dǎo)體組件中的散熱風(fēng)扇。在原理上，本系統(tǒng)利用熱電致冷技術(shù)結(jié)合風(fēng)冷技術(shù)，配合獨特的散熱結(jié)構(gòu)，可以使電池箱體內(nèi)電池組散熱均勻或加熱均勻。當(dāng)鋰離子電池組處于高溫情況下，系統(tǒng)中電池箱體的半導(dǎo)體組件開始啟動，由于珀爾帖效應(yīng)，半導(dǎo)體組件逐漸形成熱端和冷端，利用散熱風(fēng)扇使自然風(fēng)經(jīng)過半導(dǎo)體組件的冷端，從而形成冷風(fēng)，帶走電池組工作時產(chǎn)生的熱量，且與空氣結(jié)合形成熱風(fēng)，這時箱體內(nèi)部形成對流循環(huán)，可以源源不斷的帶走電池組生成的熱量，降低電池組溫度，直至達到電池組最佳工作溫度區(qū)間。而半導(dǎo)體組件的熱端通過散熱風(fēng)扇吹入自然風(fēng)進行有效散熱，提高半導(dǎo)體制冷片組件的制冷性能。當(dāng)鋰離子電池組處于低溫環(huán)境下，系統(tǒng)中電池箱體的半導(dǎo)體組件啟動并開始加熱工作，對鋰離子電池組進行加熱處理，同時啟動風(fēng)扇以促進空氣的流動，實現(xiàn)強迫對流，從而增強半導(dǎo)體組件的加熱效果。5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組件的設(shè)計5.2.1散熱與加熱一體化的組件設(shè)計散熱組件和加熱組件的設(shè)計是純電動車中電池箱體設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)之一。在純電動車正常行駛中（平路、爬坡、加速等），鋰離子動力電池組處于放電狀態(tài)，且會產(chǎn)生大量的熱量，危害整一個電池箱體，因此需要對鋰離子電池組采取主動散熱和控溫的措施，使得電池組維持在最佳的工作溫度區(qū)間，以保證電池組溫度分布的均勻性。當(dāng)純電動車處于較低的環(huán)境溫度中長時間運行，會降低鋰離子的活性，從而造成鋰離子電池組充放電容量的明顯下降。當(dāng)電池組低溫充電時，會影響電池組的安全性能，同時電池組可充電容量也會隨之減少，對電池造成不可逆的損害，大大減少了電池壽命，因此必須對低溫環(huán)境下的電池組進行預(yù)加熱處理。綜上，很有必要在電池箱的設(shè)計中加入散熱組件和加熱組件才能保證電池組的正常運行。本設(shè)計采用半導(dǎo)體組件，主要包括半導(dǎo)體制冷片、翅片、導(dǎo)熱硅膠、散熱風(fēng)扇以及保護網(wǎng)等，整體結(jié)構(gòu)見圖5.2。圖5.2半導(dǎo)體組件結(jié)構(gòu)圖當(dāng)半導(dǎo)體組件通過電流時，半導(dǎo)體PN結(jié)的端面有放熱和吸熱現(xiàn)象出現(xiàn)，由于半導(dǎo)體制冷片在連續(xù)制冷一段時間后，不能迅速改變電流的方向以改變冷熱的輸出方向，所以采用的半導(dǎo)體組件在同一設(shè)備在同一工作環(huán)境中具有強冷源的效果，其功能延長了電池組使用壽命，也大大縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時間。同時半導(dǎo)體組件也有制熱功能，通過改變流入半導(dǎo)體制冷片的電流方向，以實現(xiàn)加熱的功能，達到制熱的效果，其電流換向的方法下文有具體說明。在帕爾帖效應(yīng)下，電流由半導(dǎo)體制冷片的N流經(jīng)P時，電場使N中的電子和P中的空穴進行反向流動，從而產(chǎn)生來自晶格的熱量，出現(xiàn)一端在吸熱，而另一端在放熱的現(xiàn)象[27]，利用制冷片的熱端與電池組交換熱量，從而起到致熱的作用。半導(dǎo)體制冷片的制熱時間很快，且制熱效率已經(jīng)超過了100%，同時結(jié)合風(fēng)扇，形成強迫風(fēng)冷散熱方式，使得電池組的加熱效果更加明顯，而且能夠保證電池組受熱的高效性和均勻性。半導(dǎo)體制冷材料是創(chuàng)新型制冷和制熱的材料，具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。5.2.2換向電路的設(shè)計圖5.3換向電路原理圖如果制冷片極性能夠互換，就可以實現(xiàn)制冷加熱一體化的功能。為實現(xiàn)該功能本設(shè)計采用兩個繼電器構(gòu)成換向電路，其原理如圖5.3所示，該電路由單片機控制輸出兩種指令，一種是加熱指令，另一種是制冷指令，且制冷片加有12V電壓。具體操作如下：1）當(dāng)單片機沒有發(fā)出制冷指令和加熱指令，此時制冷片無動作發(fā)生即不需要啟動。2）當(dāng)電池箱體處于低溫環(huán)境時，電池組需要進行加熱處理或者預(yù)加熱，單片機發(fā)出加熱指令，從路徑4開始出發(fā)，在經(jīng)過R2，R1分壓，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器K1導(dǎo)通吸合，常閉觸點的1、2斷開，常開觸點1、3閉合形成回路，制冷片開始工作，直至加熱指令不在發(fā)出時，繼電器K1不再通電，恢復(fù)初始狀態(tài)。3）當(dāng)電池組處于高溫環(huán)境下，電池需要進行降溫冷卻時，單片機發(fā)出制冷指令，從路徑5開始出發(fā)，在經(jīng)過R4，R3分壓，三極管Q2導(dǎo)通，繼電器K2導(dǎo)通吸合，常閉觸點的1、2斷開，常閉觸點1、3閉合形成回路，制冷片導(dǎo)通且開始工作，直至制冷指令不在發(fā)出的時候，繼電器K2不再通電，恢復(fù)初始狀態(tài)。5.4研究模型運用ANSYS中的SpaceClaim制圖模塊，建立電池組的幾何模型、翅片模型、風(fēng)扇模型和空氣流場模型且對模型進行必要的簡化處理，多種模型進行裝配，從而形成流固耦合模型，如圖5.4所示。圖5.4電池組與空氣的流固耦合模型上述模型建立后對設(shè)定好的計算域進行網(wǎng)格劃分。此次采用全局網(wǎng)格多邊形類型，設(shè)置體積網(wǎng)格參數(shù)，其他參數(shù)設(shè)置為默認，原則上為了仿真效果較好，應(yīng)調(diào)小網(wǎng)格單元尺寸，使得網(wǎng)格數(shù)量多。網(wǎng)格生成后，對網(wǎng)格質(zhì)量進行檢查與修正，最終網(wǎng)格模型如圖5.5所示。圖5.5網(wǎng)格模型將上述網(wǎng)格模型導(dǎo)入ANSYSFluent中。本次仿真采用的湍流模型為標(biāo)準(zhǔn)的k-epsilon（2-eqn）；設(shè)置三元鋰電池組的物性參數(shù)，如密度、平均比熱容、三維正交的導(dǎo)熱系數(shù)等，具體參數(shù)見表3-2所示；對于風(fēng)扇模塊，需要將邊界條件中的類型由默認的Wall改成Fan，且設(shè)置轉(zhuǎn)速為7500rad/s；翅片的材質(zhì)設(shè)置為鋁即可；電池組需要設(shè)置生熱速率，且不同充放電倍率的生熱速率如表3-1所示；因風(fēng)扇模塊的添加，將對流傳熱系數(shù)設(shè)置為10W/(m2K)。因電池箱體內(nèi)部的溫度一般維持在20℃~30℃之間,且在這個溫度區(qū)間下的空氣熱物性參數(shù)變化不大[28]，所以本文將采取空氣在常溫即25℃下的熱物性參數(shù)進行設(shè)置，具體參數(shù)見表5-1。表5-1空氣在25℃下的熱物性參數(shù)[29]物性參數(shù)密度（kg/m3）比熱容J/（Kg·K）導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·K）粘性系數(shù)（kg/m·s）數(shù)值1.1771006.430.02421.847e-5啟動能量守恒方程式，仿真進行初始化處理，因本章所建立的是流固耦合模型，可以當(dāng)做是耦合場傳熱的問題來進行處理，所以采用SIMPLE算法的求解器，其他的參數(shù)選為默認狀態(tài)，求解出仿真結(jié)果。5.5系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析通過AnsysFluent數(shù)值仿真軟件，對三元鋰電池組進行不同充放電倍率下散熱溫度場仿真，以電池組2C放電和3C放電為例，闡述其仿真結(jié)果及分析；對于加熱系統(tǒng)，本章節(jié)是將三元鋰電池組處于-10℃的環(huán)境下，對電池組加熱溫度場仿真，并闡述其仿真結(jié)果及分析。5.5.1散熱系統(tǒng)仿真（1）仿真環(huán)境溫度為25℃，電池組初始溫度為65.9℃，三元鋰電池組2C放電散熱溫度場仿真數(shù)據(jù)見表5-2，仿真效果如圖5.6所示。表5-2三元鋰電池組2C放電的散熱溫度場仿真數(shù)據(jù)半導(dǎo)體組件冷端溫度（℃）60-5-10電池組表面最高溫度（℃）47.943.538.835.5在下圖5.6中，a、b、c、d依次代表半導(dǎo)體組件冷端溫度為6℃、0℃、-5℃、-10℃下的三元鋰電池組散熱仿真效果圖。（a）（b）（c）（d）圖5.6在2C放電倍率下電池組及箱體的溫度場云圖從上圖可以看出，當(dāng)半導(dǎo)體組件冷端溫度為6℃時，三元鋰電池組的表面最高溫度為47.9℃，同電池組的初始溫度相比，其下降的溫差為18.4℃。從散熱角度來看，該電池組及電池箱體溫度分布的均勻性一般，雖然已經(jīng)處于電池組正常工作溫度區(qū)間，但仍沒有達到該三元鋰電池的最佳工作溫度區(qū)間。進一步的，當(dāng)半導(dǎo)體組件冷端溫度為0℃時，三元鋰電池組的表面最高溫度為43.5℃，相對于半導(dǎo)體組件冷端溫度為6℃時的電池組表面最高溫度，其溫度下降了4.4℃，且該電池組及電池箱體溫度分布的均勻性相對于前者有所改善，同時達到了該三元鋰電池的最佳工作溫度臨界區(qū)間。進一步的，當(dāng)半導(dǎo)體組件冷端溫度為-5℃時，三元鋰電池組的表面最高溫度為38.8℃，在該環(huán)境條件下，電池組及電池箱體的溫度分布都得到較大的改善，且箱體內(nèi)的全部三元鋰電池處于最佳的工作溫度區(qū)間，同時大部分三元鋰電池組的放電效率快要接近最大放電效率，大大提高了三元鋰電池組的放電性能，表明散熱效果較好。進一步的，當(dāng)半導(dǎo)體組件冷端溫度為-10℃時，三元鋰電池組的表面最高溫度為35.5℃，該電池組及電池箱體溫度分布的均勻性很好，且電池箱體內(nèi)所有三元鋰電池組的放電效率幾乎接近其最大的放電效率，使得三元鋰電池組處于最佳放電性能狀態(tài)，表明該狀態(tài)下散熱效果最佳。（2）仿真環(huán)境溫度為25℃，電池組初始溫度為78.4℃，三元鋰電池組3C放電倍率下散熱溫度場仿真數(shù)據(jù)見表5-3，仿真效果如圖5.7所示。表5-3三元鋰電池組3C放電的散熱溫度場仿真數(shù)據(jù)半導(dǎo)體組件冷端溫度（℃）0-10-20-30電池組表面最高溫度（℃）52.3在圖5.7中，a、b、c、d依次代表半導(dǎo)體組件冷端溫度為0℃、-10℃、-20℃、-30℃下的三元鋰電池組散熱仿真效果圖。（a）（b）（c）（d）圖5.7在3C放電倍率下電池組及箱體的溫度場云圖通過上圖可知，當(dāng)半導(dǎo)體組件冷端溫度為0℃、-10℃、-20℃、-30℃，三元鋰電池組表面最高溫度分別為52.3℃、44.1℃、39.2℃、36.3℃，基本上都處于該電池組正常工作溫度區(qū)間，從而降低了由于溫度過高產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象的可能，同時也提高了三元鋰電池組的放電效率。尤其是當(dāng)半導(dǎo)體組件冷端溫度為-30℃時，電池組表面的最高溫度達到36.3℃，其余大部分電池組溫度都維持在35℃左右，該溫度區(qū)間已經(jīng)達到了三元鋰電池組最佳放電效率溫度區(qū)間，同時該電池組及電池箱體溫度場分布的均勻性較好，且散熱效果好，表明該散熱方式的可行性，既減少了電池組單體之間的溫差，又提高了電池組的放電性能，從而延長三元鋰電池組的使用壽命。5.5.2加熱系統(tǒng)仿真系統(tǒng)處于-10℃的環(huán)境下，對三元鋰電池組的加熱溫度場仿真，仿真結(jié)果見表5-4，仿真效果如圖5.8所示。表5-4三元鋰動力電池組加熱溫度場仿真數(shù)據(jù)半導(dǎo)體組件熱端溫度（℃）4555667075電池組表面最高溫度（℃）27.832.333.835.536.1電池組表面最低溫度（℃）24.834.5在圖5.8中，a、b、c、d、e依次代表半導(dǎo)體組件熱端溫度為45℃、55℃、66℃、70℃、75℃下的三元鋰電池組加熱仿真效果圖。（a）（b）（c）（d）（e）圖5.8不同加熱條件下電池組及箱體的溫度場云圖從上圖可以得出，當(dāng)半導(dǎo)體組件熱端溫度為45℃，三元鋰電池表面的溫度區(qū)間達到該電池組的最佳工作溫度臨界區(qū)間，且放電效率在80％左右。當(dāng)半導(dǎo)體組件熱端溫度為55℃，電池組表面最高溫度雖然有所上升，但是與其表面最低溫度相差較大，表明該條件下的三元鋰電池組溫度分布不均勻。當(dāng)半導(dǎo)體組件熱端溫度為66℃，電池組表面的最高溫度相對于前者沒有較大的變化，但是電池組表面的最低溫度有所上升，說明該條件下的三元鋰電池組溫度的均勻性分布較好且放電效率有所提高。當(dāng)半導(dǎo)體組件熱端溫度為70℃和75℃時，三元鋰電池組的整體溫度都有上升，同時放電效率明顯增大，尤其是當(dāng)半導(dǎo)體組件熱端溫度處于75℃時，電池箱體內(nèi)的三元鋰電池組表面溫度幾乎都維持在35℃，而35℃為該電池的最佳放電效率溫度點，表明該方式的加熱效果好，且升溫迅速，保證了三元鋰電池組的均勻性和高效性。5.6本章小結(jié)本章闡述了基于熱電致冷技術(shù)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計方案和仿真分析兩方面。在設(shè)計方案方面，首先介紹該系統(tǒng)的工作原理和基本功能，然后是系統(tǒng)散熱與加熱一體化的組件設(shè)計，該組件是應(yīng)用了半導(dǎo)體制冷片既能加熱又能制冷的獨特性，但制冷片需要改變電流方向才能實現(xiàn)制冷與加熱相互轉(zhuǎn)換的功能，于是本章設(shè)計出換向電路，利用繼電器構(gòu)成換向電路，使得半導(dǎo)體制冷片極性可以互換，實現(xiàn)加熱與制冷一體化的功能。在系統(tǒng)仿真方面，該仿真又可以分為三個部分，第一個部分是流固耦合模型的建立，主要是將多種模型進行裝配，形成電池組與空氣的流固耦合模型。第二部分是系統(tǒng)散熱溫度場仿真及分析，該部分是對鋰離子電池組進行不同充放電倍率散熱仿真后，其散熱仿真結(jié)果有所不同。第三部分是系統(tǒng)加熱溫度場仿真，該部分是當(dāng)系統(tǒng)處于低溫環(huán)境下，對三元鋰電池組進行加熱溫度場仿真，仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)加熱效果好、升溫迅速且溫度分布均勻。本章節(jié)通過散熱溫度場仿真與加熱溫度場仿真證明了該系統(tǒng)的可行性。華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第六章總結(jié)及展望第六章總結(jié)及展望6.1總結(jié)本文采用三元鋰電池作為研究對象，介紹了鋰離子電池的分類及特點，通過理論分析和測試，深入了解三元鋰電池的溫度特性。利用軟件Fluent對建立的模型進行流場及溫度場的仿真，最后根據(jù)仿真結(jié)果和實驗結(jié)果指導(dǎo)完成一種基于熱電致冷的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計，同時證明該系統(tǒng)的可