動(dòng)力電池?zé)峁芾碇邪雽?dǎo)體制冷技術(shù)的應(yīng)用探析

摘要：伴隨著電池管理系統(tǒng)的不斷發(fā)展與完善，電池管理中的很多技術(shù)也隨之不斷發(fā)展。動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵組成部分，在一定程度上能夠有效提升熱能管理質(zhì)量，使電動(dòng)汽車更好地滿足建設(shè)生態(tài)文明的需要，同時(shí)也能夠提升電池的質(zhì)量和電池產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，半導(dǎo)體制冷與電磁熱管理的結(jié)合已經(jīng)逐漸成為電動(dòng)汽車研發(fā)的重點(diǎn)和主渠道，國(guó)內(nèi)有很多關(guān)于動(dòng)力電池?zé)峁芾砼c半導(dǎo)體制冷技術(shù)相互聯(lián)系的例子，所以對(duì)其技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析是很有必要的，在一定程度上能夠提升人們對(duì)于電子產(chǎn)品的新認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池;熱管理;半導(dǎo)體;制冷技術(shù);應(yīng)用

引言

20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體逐漸發(fā)展成熟，利用半導(dǎo)體進(jìn)行制冷的想法被提出，伴隨半導(dǎo)體性能不斷優(yōu)化，半導(dǎo)體制冷技術(shù)在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域得以應(yīng)用。其動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)作為制約電動(dòng)汽車使用和發(fā)展的主要因素，受到了廣泛的關(guān)注和重視。就電動(dòng)汽車的性能而言，溫度作為一個(gè)重要的限制因素，溫度直接影響車輛動(dòng)能。一方面，車輛電池功率增大，電池的電解質(zhì)開始充分工作，離子擴(kuò)散速度加快，電池內(nèi)阻逐漸降低，電池進(jìn)入高性能模式。另一方面，當(dāng)汽車電池內(nèi)部溫度升高一定程度時(shí)，電解質(zhì)的分解過程當(dāng)中伴隨電極降解易引發(fā)不良反應(yīng)，關(guān)系到汽車電池的使用壽命，有的甚至在功率不穩(wěn)定時(shí)出現(xiàn)過熱保護(hù)或者損壞。本文將半導(dǎo)體制冷技術(shù)與電池?zé)峁芾硐嗷ト诤?，進(jìn)一步能夠更好的提出有效的觀點(diǎn)，在一定程度上能夠?yàn)殡姵毓芾硐到y(tǒng)的發(fā)展提供有效的幫助。

一、半導(dǎo)體制冷在動(dòng)力電池中的發(fā)展前景

在動(dòng)力電池散熱系統(tǒng)當(dāng)中，溫度管理系統(tǒng)是電磁技術(shù)關(guān)鍵，其中熱管理系統(tǒng)是管理系統(tǒng)當(dāng)中重要組成部分。動(dòng)力電池的溫度波動(dòng)過大，將直接導(dǎo)致電池的損壞，不利于電動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展，工作不好或工作時(shí)間延長(zhǎng)，動(dòng)力電池可能會(huì)產(chǎn)生大功率放電現(xiàn)象，散熱問題比較明顯，嚴(yán)重影響電池的工作質(zhì)量和效率，因此在動(dòng)力電池設(shè)計(jì)過程中首先要確定散熱管理機(jī)制[1]。我國(guó)采用的散熱管理方式屬于強(qiáng)制制冷和強(qiáng)制冷，強(qiáng)制冷制熱功率難以把控，制冷溫度難以控制。因此，為了打破制冷技術(shù)局限性對(duì)電池過熱造成的影響，必須對(duì)電池散熱管理系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理和升級(jí)，電池需要的是根據(jù)功率大小來匹配合適的制冷溫度，于是半導(dǎo)體制冷技術(shù)逐漸推廣，半導(dǎo)體制冷裝置體積小，整體重量輕[2]。適用于各類高熱儀器降溫。關(guān)于半導(dǎo)體散熱原理，半導(dǎo)體制冷以帕爾帖理論為中心而研發(fā)的散熱技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體內(nèi)部電流穿過時(shí)，導(dǎo)體的兩個(gè)接頭分別負(fù)責(zé)收熱和散熱的功能。連接器B處的熱量。由于這是一種不可逆的冷熱傳遞機(jī)制，吸熱放熱的速度和效率跟半導(dǎo)體電能相關(guān)，制冷的水平根據(jù)材料性能而定。在半導(dǎo)體制冷材料方面，包括鈦鈦材料、三元固溶體和n型合金材料。適用制冷范圍廣，同時(shí)具有無污染無噪音的環(huán)保性能。

二、動(dòng)力電池?zé)峁芾碇邪雽?dǎo)體制冷技術(shù)的應(yīng)用

（一）半導(dǎo)體風(fēng)扇的應(yīng)用

半導(dǎo)體制冷技術(shù)應(yīng)用形式之一是半導(dǎo)體制冷風(fēng)機(jī)，是幫助動(dòng)力電池進(jìn)行散熱控制的主要方法[3]。因此，通過半導(dǎo)體制冷風(fēng)機(jī)的研發(fā)和改良，是目前半導(dǎo)體制冷技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。通過半導(dǎo)體材料的研發(fā)和創(chuàng)新，根據(jù)目前半導(dǎo)體風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，其中分為冷熱兩端元件，以及電池風(fēng)機(jī)電源等。根據(jù)半導(dǎo)體制冷風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理，動(dòng)力電池產(chǎn)生的表面熱量會(huì)被風(fēng)機(jī)帶動(dòng)的渦流進(jìn)行推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流換熱功能。這樣，電池表面以及外殼的熱量在釋放出來之后迅速被吹走，將熱量傳送至半導(dǎo)體器件當(dāng)中。主要依靠散熱器和外排風(fēng)機(jī)的對(duì)流作用實(shí)現(xiàn)電池散熱，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池散熱。

（二）半導(dǎo)體風(fēng)扇的主要特征

與傳統(tǒng)液冷風(fēng)冷裝置相比，可得出半導(dǎo)體散熱風(fēng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，（1）散熱效率高，熱慣性小（2）在直流電供給下，裝置電路當(dāng)中電流流動(dòng)速度快，可以實(shí)現(xiàn)散熱和升溫的雙向調(diào)節(jié)。過去風(fēng)冷裝置只是將熱能傳送至裝置外部，但很難實(shí)現(xiàn)智能化。調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度的目的。但半導(dǎo)體器件可以將電源電池外殼放在里面，溫度能夠根據(jù)外部環(huán)境進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，以達(dá)到延長(zhǎng)動(dòng)能電池壽命的效果;（3）半導(dǎo)體風(fēng)機(jī)功率實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)直流電流速度實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。然而，半導(dǎo)體散熱也存在一定缺陷[4]。首先會(huì)因轉(zhuǎn)換功率低導(dǎo)致電池功率增加，其次，半導(dǎo)體散熱系統(tǒng)目前制造技術(shù)不成熟，生產(chǎn)成本較高。

（三）管理系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計(jì)

電能管理系統(tǒng)將為半導(dǎo)體風(fēng)機(jī)提供直流電能，以滿足風(fēng)機(jī)的電能需求，進(jìn)一步優(yōu)化散熱效果以及溫度控制。當(dāng)動(dòng)力電池內(nèi)部溫度逐漸升高時(shí)，溫度傳感器將實(shí)時(shí)的溫度信息傳輸給管理系統(tǒng)，使得管理系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力電池溫度的變化來改變電流方向[5]。改變半導(dǎo)體散熱器的工作效率，不同的制冷段可以進(jìn)行不同功率的制冷。在實(shí)際應(yīng)用過程中，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及可以將系統(tǒng)信息實(shí)時(shí)反饋給工作人員，使工作人員對(duì)于電池溫度和工作狀況有準(zhǔn)確了解。假如動(dòng)力電池溫度失去控制能力，管理系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地將故障信息傳送到控制面板，提示操作人員及時(shí)檢查和維護(hù)。

三、結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)與電子行業(yè)的不斷興起，很多電子系統(tǒng)的發(fā)展為我國(guó)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)人們開始注重半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。其中，半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的應(yīng)用作為目前動(dòng)力電池重要的散熱系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)只散熱不加熱的弊端。讓動(dòng)力電池的溫度把控根據(jù)環(huán)境和功率而定，提高動(dòng)力電池的使用效果和壽命，保證動(dòng)力電池性能的最大化發(fā)揮，滿足電動(dòng)汽車對(duì)于動(dòng)能的需求。同時(shí)動(dòng)力電池的應(yīng)用將擴(kuò)向更多領(lǐng)域，使動(dòng)力電池走向智能化和現(xiàn)代化，依靠電力實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果，降低了動(dòng)力電池在工作當(dāng)中發(fā)生意外的幾率。為我國(guó)電池行業(yè)的健康發(fā)展打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[3]田宇翔.基于熱電制冷技術(shù)的模擬18650鋰離子電池模組散熱研究[D].重慶大學(xué)，2019.

[4]陳尚瑞.動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究[D].西安科技大學(xué)，2020.

[5]牛甜甜.基于熱電效應(yīng)的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌芯縖D].上海工程技術(shù)大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：江子賢 民族：漢 性別：女 出生年月1989.5.26 單位：佛山市頤然電子科技有限公司 籍貫：廣東省廣州市 現(xiàn)戶籍：廣東省廣州市 郵編528000