Brugerdefinerede batteripakker Har deres eget tempo til opladning og udledning, som naturligvis genererer noget varme. En smule varme er fint, men for meget kan være et problem. Miljøtemperaturer spiller også en rolle – Varme forhold kan være skadelige, mens kolde reducerer effektiviteten.
Derfor er termisk styring vigtig for at designe disse batteripakker; Det sikrer en jævn drift ved at opretholde den rigtige temperatur og forhindre overophedning eller overkøling under brug og opladning.
Hvad er termisk styring?
Termisk styring er den proces, der holder et system inden for dets driftstemperaturområde.
I elektroniske enheder hjælper det med at sprede overskydende varme til at forhindre overophedning. Da de fleste systemer genererer varme, er der en risiko for at skade delikate komponenter, hvis varme akkumuleres for meget. Desuden kan overdreven ekstern varme også forstyrre elektronik.
Ingeniører bruger termiske styringsløsninger på tværs af forskellige brancher, såsom rumfart, bilindustrien, batterier og datacentre. Opretholdelse af optimale temperaturer er afgørende i design, fordi det forbedrer ydeevne og holdbarhed.
For at håndtere varme er de ofte afhængige af værktøjer som kølelegemer og fans til afkøling eller væskekølede systemer med kryogene væsker til hurtig køling. Derudover kan termiske ingeniører bruge isolerende materialer til at reducere varmeoverførsel til følsomme områder.
Hvad er forskellen mellem aktiv og passiv termisk styring?
Ingeniører udvikler termiske styringssystemer ved hjælp af både aktive og passive teknologier.
Aktive komponenter, som fans og pumper, kræver en ekstern strømkilde, mens passive elementer, såsom køleplade og rør, ikke gør det.
Passiv teknologi forbedrer naturlige processer som ledning, konvektion eller stråling i systemet.
Begge typer sigter mod at forbedre varmeafledning og opretholde driftstemperaturer. Da passive værktøjer ikke har brug for ekstra energi, er de normalt mere budgetvenlige end aktive termiske styringsmuligheder.
Eksempler på aktive kølemetoder
Tvungen konvektion
En masse aktive køleenheder bruger fans eller blæsere til at øge luftstrømmen omkring varme dele, hvilket hjælper med at køle ting ned. Ved at skubbe den varme luft væk hurtigere, øger denne metode virkelig konvektionen og gør varmeafledning langt mere effektiv.
Termoelektriske kølere
Termoelektriske kølere eller solid-state varmepumper er temmelig almindelige, når de arbejder med halvledere. De er slanke og kompakte, normalt klemt mellem en køleplade og en varmekilde.
Når du anvender spænding på dem, skaber de en temperaturforskel mellem de to sider. Dette større temperaturgap hjælper med at øge ledningshastigheden.
Eksempler på passive kølemetoder
Køleplade
Varmevask er almindelige i passivt køleudstyr.
I det væsentlige fastgøres en køleplade, lavet af et metallignende kobber eller aluminium, der fører varme godt, til varmekilden. Termisk energi bevæger sig gennem metallet ved ledning fra den varme del og frigøres i den omgivende luft gennem naturlig konvektion fra kølepladen.
Varmespredere
Varmepredere er populære passive køleanordninger, der bruger termisk ledende folier eller metalplader til at distribuere koncentreret varme over et større område. De fungerer typisk som et mellemmateriale mellem varmekilden og sekundær varmevekslere.
Termisk styring til forskellig batterikemi
Forskellige typer batterier fungerer bedst inden for visse temperaturområder. Her er en hurtig oversigt over deres ideelle opladnings- og decharge -temps:
- Lithium-ion: ladning mellem 0 ° C og 45 ° C; Udladning fra -20 ° C til 60 ° C
- NIMH/NICAD: ladning mellem 0 ° C og 45 ° C; Udladning fra -20 ° C til 65 ° C
- Blysyre: Både opladning og udledning er god fra -20 ° C til 50 ° C
Producenter er afhængige af tekniske data og computermodeller, der er skræddersyet til kundens, skal simulere, hvordan batterier fungerer i forskellige situationer, herunder temperaturændringer. Disse modeller hjælper designere med at finde ud af de termiske grænser, så de kan skabe effektive termiske styringssystemer, hvilket sørger for, at batteripakker fungerer godt under alle mulige forhold.
Hvad sker der, hvis batterier mangler termisk styring
Batterier opvarmes på grund af modstand i den elektriske strøm. Når strømmen strømmer gennem dele som forbindelser og elektrolytter, genererer den varme. Mere modstand resulterer i mere varme, som kan slidte materialer og reducere batterikapaciteten, nogle gange endda forårsage termisk flugt.
Omvendt sænker kolde temperaturer lavere ledningsevne, hvilket gør det vanskeligt for elektroner at bevæge sig og øge modstand. Dette kan føre til dårlige ydelser og opladningsproblemer med visse typer batterier.
Konklusion
Termisk løb og reduceret produktivitet er nøglebehandlingsspørgsmål for batterier. Mange virksomheder kræver batteripakker for at bestå termisk test til certificering. At forstå din specifikke applikation og branche hjælper med at designe en kompatibel batteripakke, der demonstrerer sikker drift.
