Packs de batteries personnalisées ont leur propre rythme pour la charge et la décharge, ce qui génère naturellement de la chaleur. Un peu de chaleur va bien, mais trop peut être un problème. Les températures environnementales jouent également un rôle – Les conditions chaudes peuvent être dommageables, tandis que les froides réduisent l'efficacité.
C’est pourquoi la gestion thermique est importante dans la conception de ces batteries; Il garantit un fonctionnement en douceur en maintenant la bonne température et en empêchant la surchauffe ou le sur-refroidissement pendant l'utilisation et la charge.
Qu'est-ce que la gestion thermique?
La gestion thermique est le processus qui maintient un système dans sa plage de température de fonctionnement.
Dans les appareils électroniques, il aide à dissiper l'excès de chaleur pour éviter la surchauffe. Étant donné que la plupart des systèmes génèrent de la chaleur, il existe un risque de nuire aux composants délicats si la chaleur s'accumule trop. De plus, une chaleur externe excessive peut également interférer avec l'électronique.
Les ingénieurs utilisent des solutions de gestion thermique dans diverses industries, telles que l'aérospatiale, l'automobile, les batteries et les centres de données. Le maintien de températures optimales est cruciale dans la conception car elle améliore les performances et la durabilité.
Pour gérer la chaleur, ils comptent souvent sur des outils tels que les dissipateurs de chaleur et les ventilateurs pour le refroidissement ou les systèmes refroidis par liquide avec des fluides cryogéniques pour un refroidissement rapide. De plus, les ingénieurs thermiques peuvent utiliser des matériaux isolants pour réduire le transfert de chaleur vers des zones sensibles.
Quelle est la différence entre la gestion thermique active et passive?
Les ingénieurs développent des systèmes de gestion thermique utilisant des technologies actives et passives.
Les composants actifs, comme les ventilateurs et les pompes, nécessitent une source d'alimentation externe, tandis que les éléments passifs, tels que les dissipateurs de chaleur et les tuyaux, ne le font pas.
La technologie passive améliore les processus naturels comme la conduction, la convection ou le rayonnement au sein du système.
Les deux types visent à améliorer la dissipation de la chaleur et à maintenir les températures de fonctionnement. Étant donné que les outils passifs n'ont pas besoin d'énergie supplémentaire, ils sont généralement plus favorables au budget que les options de gestion thermique active.
Exemples de méthodes de refroidissement actives
Convection forcée
Beaucoup de dispositifs de refroidissement actifs utilisent des ventilateurs ou des soufflantes pour stimuler le flux d'air autour des pièces chaudes, ce qui aide à refroidir les choses. En repoussant l'air chaud plus rapidement, cette méthode accélère vraiment la convection et rend la dissipation de la chaleur beaucoup plus efficace.
Refroidisseurs thermoélectriques
Les refroidisseurs thermoélectriques, ou pompes à chaleur à semi-conducteurs, sont assez courants lorsque vous travaillez avec des semi-conducteurs. Ils sont minces et compacts, généralement pris en sandwich entre un dissipateur de chaleur et une source de chaleur.
Lorsque vous leur appliquez une tension, ils créent une différence de température entre les deux côtés. Cet écart de température plus important contribue à augmenter le taux de conduction.
Exemples de méthodes de refroidissement passives
Chauffer
Les dissipateurs de chaleur sont courants dans le matériel de refroidissement passif.
Essentiellement, un dissipateur de chaleur, fait d'un métal comme du cuivre ou de l'aluminium qui mène bien la chaleur, se fixe à la source de chaleur. L'énergie thermique se déplace à travers le métal par conduction à partir de la partie chaude et est libérée dans l'air environnant par une convection naturelle de la surface du dissipateur de chaleur.
Épandémiques
Les épandeurs de chaleur sont des dispositifs de refroidissement passifs populaires qui utilisent des feuilles ou des plaques métalliques conductrices thermiquement pour distribuer la chaleur concentrée sur une plus grande surface. Ils agissent généralement comme un matériau intermédiaire entre la source de chaleur et les échangeurs de chaleur secondaires.
Gestion thermique pour différentes batteries chimie
Différents types de batteries fonctionnent mieux dans certaines gammes de températures. Voici un aperçu rapide de leurs frais de charge et de décharge idéaux:
- Lithium-ion: charge entre 0 ° C et 45 ° C; Décharge de -20 ° C à 60 ° C
- NIMH / NICAD: Charge entre 0 ° C et 45 ° C; Décharge de -20 ° C à 65 ° C
- Acid en plomb: la charge et la décharge sont bonnes de -20 ° C à 50 ° C
Les fabricants s'appuient sur des données techniques et des modèles informatiques adaptés aux besoins des clients pour simuler la fonctionnalité des batteries dans diverses situations, y compris les changements de température. Ces modèles aident les concepteurs à déterminer les limites thermiques afin qu'ils puissent créer des systèmes de gestion thermique efficaces, en s'assurant que les packs de batteries fonctionnent bien dans toutes sortes de conditions.
Que se passe-t-il si les batteries manquent de gestion thermique
Les batteries chauffent en raison de la résistance dans le courant électrique. Au fur et à mesure que le courant traverse des pièces comme les connexions et les électrolytes, il génère de la chaleur. Plus de résistance entraîne une chaleur plus emballement thermique.
Inversement, les températures froides réduisent la conductivité, ce qui rend difficile pour les électrons de se déplacer et d'augmenter la résistance. Cela peut entraîner de mauvaises performances et des problèmes de charge avec certains types de batteries.
Conclusion
L'évolution thermique et la productivité réduite sont des problèmes de gestion thermique clés pour les batteries. De nombreuses entreprises ont besoin de packs de batteries pour réussir les tests thermiques pour la certification. Comprendre votre application et votre industrie spécifiques aident à concevoir une batterie conforme qui démontre un fonctionnement sûr.
