Paquetes de baterías personalizadas Tenga su propio ritmo para cargar y descargar, que naturalmente genera algo de calor. Un poco de calor está bien, pero demasiado puede ser un problema. Las temperaturas ambientales también juegan un papel – Las condiciones de calor pueden ser dañinas, mientras que las frías reducen la eficiencia.
Es por eso que la administración térmica es importante para diseñar estos paquetes de baterías; Asegura un funcionamiento suave al mantener la temperatura correcta y evitar el sobrecalentamiento o el sobrecalecimiento de la sobrecarga durante el uso y la carga.
¿Qué es la gestión térmica?
La gestión térmica es el proceso que mantiene un sistema dentro de su rango de temperatura de funcionamiento.
En dispositivos electrónicos, ayuda a disipar el exceso de calor para evitar el sobrecalentamiento. Dado que la mayoría de los sistemas generan calor, existe el riesgo de dañar los componentes delicados si el calor se acumula demasiado. Además, el calor externo excesivo también puede interferir con la electrónica.
Los ingenieros utilizan soluciones de gestión térmica en diversas industrias, como los aeroespaciales, automotrices, baterías y centros de datos. Mantener temperaturas óptimas es crucial en diseño porque mejora el rendimiento y la durabilidad.
Para controlar el calor, a menudo dependen de herramientas como disipadores de calor y ventiladores para enfriamiento o sistemas refrigerados por líquidos con fluidos criogénicos para enfriamiento rápido. Además, los ingenieros térmicos pueden usar materiales aislantes para reducir la transferencia de calor a áreas sensibles.
¿Cuál es la diferencia entre la gestión térmica activa y pasiva?
Los ingenieros desarrollan sistemas de gestión térmica utilizando tecnologías activas y pasivas.
Los componentes activos, como los ventiladores y las bombas, requieren una fuente de energía externa, mientras que los elementos pasivos, como disipadores y tuberías de calor, no lo hacen.
La tecnología pasiva mejora los procesos naturales como la conducción, la convección o la radiación dentro del sistema.
Ambos tipos tienen como objetivo mejorar la disipación de calor y mantener las temperaturas de funcionamiento. Dado que las herramientas pasivas no necesitan energía adicional, generalmente son más amigables con el presupuesto que las opciones de gestión térmica activa.
Ejemplos de métodos de enfriamiento activos
Convección forzada
Muchos dispositivos de enfriamiento activos usan ventiladores o sopladores para aumentar el flujo de aire alrededor de las piezas calientes, lo que ayuda a enfriar las cosas. Al empujar el aire caliente más rápido, este método realmente aumenta la convección y hace que la disipación de calor sea mucho más efectiva.
Enfriadores termoeléctricos
Los enfriadores termoeléctricos, o bombas de calor en estado sólido, son bastante comunes cuando se trabajan con semiconductores. Son delgados y compactos, generalmente intercalados entre un disipador de calor y una fuente de calor.
Cuando aplica el voltaje a ellos, crean una diferencia de temperatura entre los dos lados. Esta mayor brecha de temperatura ayuda a aumentar la tasa de conducción.
Ejemplos de métodos de enfriamiento pasivo
Disipadores de calor
Los disipadores de calor son comunes en el equipo de enfriamiento pasivo.
Esencialmente, un disipador de calor, hecho de un metal como cobre o aluminio que conduce bien el calor, se une a la fuente de calor. La energía térmica se mueve a través del metal por conducción desde la parte caliente y se libera al aire circundante a través de la convección natural desde la superficie del disipador de calor.
Esparcidores de calor
Los repartidores de calor son dispositivos de enfriamiento pasivo populares que usan láminas térmicamente conductoras o placas de metal para distribuir el calor concentrado en un área más grande. Por lo general, actúan como un material intermedio entre la fuente de calor y los intercambiadores de calor secundarios.
Gestión térmica para diferentes químicas de batería
Los diferentes tipos de baterías funcionan mejor dentro de ciertos rangos de temperatura. Aquí hay un resumen rápido de sus temperaturas ideales de carga y descarga:
- Ión de litio: carga entre 0 ° C y 45 ° C; Descarga de -20 ° C a 60 ° C
- NIMH/Nicad: carga entre 0 ° C y 45 ° C; Descarga de -20 ° C a 65 ° C
- Ácido de plomo: tanto la carga como la descarga son buenas de -20 ° C a 50 ° C
Los fabricantes confían en datos técnicos y modelos de computadora adaptados al cliente deben simular cómo funcionan las baterías en diversas situaciones, incluidos los cambios de temperatura. Estos modelos ayudan a los diseñadores a descubrir los límites térmicos para que puedan crear sistemas de gestión térmica efectivos, asegurándose de que los paquetes de baterías funcionen bien en todo tipo de condiciones.
¿Qué sucede si las baterías carecen de gestión térmica?
Las baterías se calientan debido a la resistencia en la corriente eléctrica. A medida que la corriente fluye a través de piezas como conexiones y electrolitos, genera calor. Más resistencia da como resultado más calor, que pueden desgastar materiales y reducir la capacidad de la batería, a veces incluso causando fuga térmica.
Por el contrario, las temperaturas frías reducen la conductividad, lo que dificulta que los electrones se muevan y aumenten la resistencia. Esto puede conducir a problemas de bajo rendimiento y carga con ciertos tipos de baterías.
Conclusión
El fugitivo térmico y la productividad reducida son problemas clave de gestión térmica para las baterías. Muchas compañías requieren que las baterías pasen pruebas térmicas para la certificación. Comprender su aplicación e industria específicas ayuda a diseñar una batería compatible que demuestre un funcionamiento seguro.
