Anpassade batteripaket Ha sin egen takt för laddning och urladdning, vilket naturligtvis genererar lite värme. Lite värme är bra, men för mycket kan vara ett problem. Miljötemperaturer spelar också en roll – Varma förhållanden kan vara skadliga, medan kalla effektivitet.
Det är därför termisk hantering är viktig för att utforma dessa batteripaket; Det säkerställer smidig drift genom att upprätthålla rätt temperatur och förhindra överhettning eller överkylning under användning och laddning.
Vad är termisk hantering?
Termisk hantering är processen som håller ett system inom dess driftstemperaturområde.
I elektroniska enheter hjälper det att sprida överskottsvärme för att förhindra överhettning. Eftersom de flesta system genererar värme finns det en risk att skada känsliga komponenter om värmen ackumuleras för mycket. Dessutom kan överdriven yttre värme också störa elektronik.
Ingenjörer använder termiska hanteringslösningar i olika branscher, såsom flyg-, bil-, batterier och datacenter. Att upprätthålla optimala temperaturer är avgörande i designen eftersom det förbättrar prestanda och hållbarhet.
För att hantera värme förlitar de sig ofta på verktyg som kylflänsar och fläktar för kylning eller vätskekylda system med kryogena vätskor för snabb kylning. Dessutom kan termiska ingenjörer använda isolerande material för att minska värmeöverföringen till känsliga områden.
Vad är skillnaden mellan aktiv och passiv termisk hantering?
Ingenjörer utvecklar termiska hanteringssystem med både aktiv och passiv teknik.
Aktiva komponenter, som fläktar och pumpar, kräver en extern kraftkälla, medan passiva element, såsom kylflänsar och rör, inte gör det.
Passiv teknik förbättrar naturliga processer som ledning, konvektion eller strålning i systemet.
Båda typerna syftar till att förbättra värmeavledningen och upprätthålla driftstemperaturer. Eftersom passiva verktyg inte behöver extra energi är de vanligtvis mer budgetvänliga än aktiva termiska hanteringsalternativ.
Exempel på aktiva kylningsmetoder
Tvångskonvektion
Många aktiva kylanordningar använder fläktar eller blåsare för att öka luftflödet runt heta delar, vilket hjälper till att svalna saker. Genom att skjuta bort den varma luften snabbare, ramar denna metod verkligen konvektion och gör värmeavledningen mycket effektivare.
Termoelektriska kylare
Termoelektriska kylare eller värmepumpar i fast tillstånd är ganska vanliga när man arbetar med halvledare. De är smala och kompakta, vanligtvis inklämda mellan en kylfläns och en värmekälla.
När du applicerar spänning på dem skapar de en temperaturskillnad mellan de två sidorna. Detta större temperaturgap hjälper till att öka ledningshastigheten.
Exempel på passiva kylmetoder
Kylfläns
Kylflänsar är vanliga i passiv kylutrustning.
I huvudsak fäster en kylfläns, gjord av en metall som koppar eller aluminium som leder värmen väl, fäster vid värmekällan. Termisk energi rör sig genom metallen genom ledning från den heta delen och släpps ut i den omgivande luften genom naturlig konvektion från kylflänsens yta.
Värmespridare
Värmespridare är populära passiva kylanordningar som använder termiskt ledande folier eller metallplattor för att distribuera koncentrerad värme över ett större område. De fungerar vanligtvis som ett mellanmaterial mellan värmekällan och sekundära värmeväxlare.
Termisk hantering för olika batterikemi
Olika typer av batterier fungerar bäst inom vissa temperaturintervall. Här är en snabb sammanfattning av deras ideala avgifts- och urladdningstemperaturer:
- Litiumjon: laddning mellan 0 ° C och 45 ° C; Urladdning från -20 ° C till 60 ° C
- NIMH/NICAD: laddning mellan 0 ° C och 45 ° C; Urladdning från -20 ° C till 65 ° C
- Blysyra: Både laddning och urladdning är bra från -20 ° C till 50 ° C
Tillverkarna förlitar sig på tekniska data och datormodeller anpassade efter kundbehov för att simulera hur batterier presterar i olika situationer, inklusive temperaturförändringar. Dessa modeller hjälper designers att räkna ut de termiska gränserna så att de kan skapa effektiva termiska hanteringssystem och se till att batteripaket fungerar bra under alla slags förhållanden.
Vad händer om batterier saknar termisk hantering
Batterier värms upp på grund av motstånd i den elektriska strömmen. När strömmen flyter genom delar som anslutningar och elektrolyter genererar den värme. Mer motstånd resulterar i mer värme, vilket kan slitna material och minska batterikapaciteten, ibland till och med orsaka termisk flykt.
Omvänt, kalla temperaturer lägre konduktivitet, vilket gör det svårt för elektroner att röra sig och öka motståndet. Detta kan leda till dålig prestanda och laddningsproblem med vissa typer av batterier.
Slutsats
Termisk språng och minskad produktivitet är viktiga termiska hanteringsproblem för batterier. Många företag kräver batteripaket för att klara termisk testning för certifiering. Att förstå din specifika applikation och bransch hjälper till att utforma ett kompatibelt batteripaket som visar säker drift.
