过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (12): 1308-1318.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225082
于惠敏, 马肖娜, 严华夏*
Huimin YU, Xiaona MA,
Huaxia YAN*
摘要: 热电制冷器可以利用电能直接实现热能传递,借助PID (比例-积分-微分)温度控制器,热电制冷器能够实现精准控温,有效满足电池热管理需求。现有研究多聚焦于热电制冷与其他热管理技术耦合系统的结构优化,而针对各类影响因素的定量分析相对匮乏。本研究搭建了热电装置-电池组实验平台,利用Fluent软件建立了基于热电制冷的电池热管理仿真模型,并通过实验验证了模型的准确性。在此基础上,系统探究了电池初始温度、冷板表面温度及放电倍率对电池组热特性的影响。结果表明,在模拟参数范围内,电池初始温度升高会加大放电过程中的最高温度和最大温差,但对放电结束时的最高温度和最大温差影响较小,二者分别稳定在28.5~28.6和3.0℃。因此,在高温工况时,可预先给电池降温以满足热管理需求。降低冷板表面温度虽能减小电池放电过程中的最高温度,但会导致最大温差增大,当冷板表面温度为5℃时,电池放电过程最高温度降至17.5℃,而最大温差为5.4℃,故冷板表面温度不宜过低。电池放电倍率越高,电池的最高温度和最大温差也越大。敏感度分析表明,电池放电结束的最高温度对冷板表面温度的平均敏感度为0.527,表明通过调节冷板温度可提高热电制冷电池热管理系统的性能。