Pacchi batteria personalizzati Prendi il proprio ritmo per la ricarica e lo scarico, che genera naturalmente un po 'di calore. Un po 'di calore va bene, ma troppo può essere un problema. Anche le temperature ambientali svolgono un ruolo – Le condizioni calde possono essere dannose, mentre quelle fredde riducono l'efficienza.
Ecco perché la gestione termica è importante nella progettazione di questi pacchi per batterie; Garantisce un funzionamento regolare mantenendo la giusta temperatura e prevenendo il surriscaldamento o il raffreddamento durante l'uso e la ricarica.
Cos'è la gestione termica?
La gestione termica è il processo che mantiene un sistema nel suo intervallo di temperatura operativa.
Nei dispositivi elettronici, aiuta a dissipare il calore in eccesso per evitare il surriscaldamento. Poiché la maggior parte dei sistemi genera calore, esiste il rischio di danneggiare i componenti delicati se il calore si accumula troppo. Inoltre, l'eccessivo calore esterno può anche interferire con l'elettronica.
Gli ingegneri utilizzano soluzioni di gestione termica in vari settori, come aerospaziale, automobili, batterie e data center. Mantenere temperature ottimali è cruciale nel design perché migliora le prestazioni e la durata.
Per gestire il calore, spesso fanno affidamento su strumenti come dissipatori di calore e ventole per i sistemi di raffreddamento o raffreddati a liquido con fluidi criogenici per un rapido raffreddamento. Inoltre, gli ingegneri termici possono utilizzare materiali isolanti per ridurre il trasferimento di calore in aree sensibili.
Qual è la differenza tra gestione termica attiva e passiva?
Gli ingegneri sviluppano sistemi di gestione termica utilizzando tecnologie sia attive che passive.
I componenti attivi, come ventole e pompe, richiedono una fonte di alimentazione esterna, mentre gli elementi passivi, come dissipatori di calore e tubi, non lo fanno.
La tecnologia passiva migliora i processi naturali come conduzione, convezione o radiazioni all'interno del sistema.
Entrambi i tipi mirano a migliorare la dissipazione del calore e mantenere le temperature operative. Poiché gli strumenti passivi non richiedono energia extra, di solito sono più economici delle opzioni di gestione termica attiva.
Esempi di metodi di raffreddamento attivi
Convezione forzata
Molti dispositivi di raffreddamento attivo usano ventole o soffiatori per aumentare il flusso d'aria attorno alle parti calde, il che aiuta a raffreddare le cose. Spingendo l'aria calda più velocemente, questo metodo aumenta davvero la convezione e rende la dissipazione del calore molto più efficace.
Refrigeratori termoelettrici
I refrigeratori termoelettrici o le pompe di calore a stato solido sono piuttosto comuni quando si lavora con i semiconduttori. Sono sottili e compatti, di solito inseriti tra un dissipatore di calore e una fonte di calore.
Quando si applica la tensione a loro, creano una differenza di temperatura tra i due lati. Questo più grande divario di temperatura aiuta a aumentare il tasso di conduzione.
Esempi di metodi di raffreddamento passivo
Dissipatori di calore
I dissipatori di calore sono comuni nell'ingranaggio di raffreddamento passivo.
In sostanza, un dissipatore di calore, realizzato in metallo come rame o alluminio che conduce bene il calore, si attacca alla fonte di calore. L'energia termica si muove attraverso il metallo per conduzione dalla parte calda e viene rilasciata nell'aria circostante attraverso la convezione naturale dalla superficie del dissipatore di calore.
Spargitori di calore
Gli spargitori di calore sono popolari dispositivi di raffreddamento passivo che utilizzano fogli termicamente conduttivi o piastre metalliche per distribuire calore concentrato su un'area più ampia. In genere fungono da materiale intermedio tra la fonte di calore e gli scambiatori di calore secondari.
Gestione termica per la diversa chimica della batteria
Diversi tipi di batterie funzionano meglio entro determinati intervalli di temperatura. Ecco una rapida carrellata sulla loro carica ideale e le temperature di scarico:
- Ioni di litio: carica tra 0 ° C e 45 ° C; Scarico da -20 ° C a 60 ° C
- NIMH/NICAD: carica tra 0 ° C e 45 ° C; Scarico da -20 ° C a 65 ° C
- Acido di piombo: sia la ricarica che lo scarico sono buoni da -20 ° C a 50 ° C
I produttori si affidano a dati tecnici e modelli di computer su misura per il cliente per simulare il modo in cui le batterie si comportano in varie situazioni, comprese le variazioni di temperatura. Questi modelli aiutano i progettisti a capire i limiti termici in modo che possano creare efficaci sistemi di gestione termica, assicurandosi che i pacchetti di batterie funzionino bene in tutti i tipi di condizioni.
Cosa succede se le batterie mancano di gestione termica
Le batterie si riscaldano a causa della resistenza nella corrente elettrica. Mentre la corrente scorre attraverso parti come collegamenti ed elettroliti, genera calore. Una maggiore resistenza si traduce in più calore, che può logorare i materiali e ridurre la capacità della batteria, a volte anche causando fuga termica.
Al contrario, le temperature fredde riducono la conduttività, rendendo difficile per gli elettroni muoversi e aumentare la resistenza. Ciò può portare a scarse prestazioni e problemi di ricarica con determinati tipi di batterie.
Conclusione
La produttività in fuga termica e ridotta sono problemi di gestione termica chiave per le batterie. Molte aziende richiedono che i pacchi di batterie passino test termici per la certificazione. Comprendere l'applicazione e l'industria specifici aiuta a progettare un pacco batteria conforme che dimostra un funzionamento sicuro.
