سینک حرارتی برای خنک کردن باتری

مقدمه

خنک نگه داشتن باتری ها، مخصوصاً برای چیزهایی مانند ماشین های الکتریکی، واحدهای ذخیره انرژی و همه ابزارهای قابل حمل ما، کار بزرگی است. باتری‌های لیتیوم{1} یون هر بار که شارژ می‌کنید یا از آنها استفاده می‌کنید، بیشتر به دلیل مقاومت داخلی و واکنش‌های شیمیایی داخل آن‌ها گرم می‌شوند. اگر آن گرما را تحت کنترل نگذارید، باتری‌ها خیلی داغ می‌شوند-گاهی اوقات در شرایط عادی به 40 تا 45 درجه می‌رسند و حتی اگر آنها را به شدت فشار دهید از 60 درجه هم عبور می‌کنند. این فقط برای کارایی بد نیست. آنها را سریعتر فرسوده می کند و در واقع می تواند خطرناک شود، با خطراتی مانند فرار حرارتی.

اینجاست که هیت سینک ها وارد عمل می شوند. آنها ساده اما موثر هستند، گرمای باتری ها را جذب می کنند، آن را پخش می کنند و اجازه می دهند به هوا فرار کند. اساساً، آنها مانند پلی عمل می‌کنند-که گرما را از طریق رسانایی از سلول‌های باتری دور می‌کند، سپس آن را به صورت همرفت و تشعشع آزاد می‌کند. مردم سینک های حرارتی را برای خنک کردن باتری انتخاب می کنند زیرا ساده، قابل اعتماد هستند و تقریباً نیازی به نگهداری ندارند. در بسیاری از تنظیمات باتری، آنها را در قلب سیستم مدیریت حرارتی خواهید دید که بی سر و صدا چیزها را ایمن و پایدار نگه می دارند.

اصول کار سینک های حرارتی در خنک کننده باتری

هیت سینک ها با دور کردن گرما از باتری ها با استفاده از سه ترفند اصلی کار می کنند: رسانایی، همرفت و تابش. در اکثر تنظیمات خنک‌کننده باتری، رسانش کار سنگین را انجام می‌دهد. گرما مستقیماً از سلول باتری به داخل هیت سینک می‌رود-که معمولاً از آلومینیوم یا مس ساخته می‌شود، زیرا آن فلزات به خوبی گرما را انتقال می‌دهند. هنگامی که گرما به سینک می رسد، همرفت فراگیر می شود و آن را در هوا یا مایع خنک کننده ای که از آن عبور می کند می ریزد.

برخی از سیستم‌ها از فن‌ها یا خنک‌کننده‌های مایع برای تقویت این فرآیند استفاده می‌کنند که سرعت حذف گرما را بسیار افزایش می‌دهد. برای استفاده حداکثری از اتصال بین باتری و هیت سینک، افراد از مواد رابط حرارتی استفاده می کنند. اینها شکاف های کوچک را پر می کنند و به انتقال یکنواخت گرما کمک می کنند و هر نقطه ای را که ممکن است گرما گیر کند کاهش می دهد.

یک هیت سینک خوب-طراحی شده دما را حتی از سلولی به سلول دیگر حفظ می‌کند. این کار بسیار مهمی است-به باتری کمک می‌کند عملکرد بهتری داشته باشد و بیشتر دوام بیاورد. به‌علاوه، حتی خنک‌کردن، نقاط داغی را که می‌توانند سلول‌های فردی را خراب کنند یا حتی باعث خرابی‌ها شوند، متوقف می‌کند.

سینک حرارتی برای خنک کردن باتری

انواع هیت سینک های مورد استفاده در سیستم های خنک کننده باتری

انواع هیت سینک وجود دارد، و افراد بر اساس مواردی مانند میزان حرارتی که باید مدیریت شود، چیدمان سیستم و نیازهای برنامه، آنها را انتخاب می کنند. هیت سینک‌های آلومینیومی اکسترود شده بسیار محبوب هستند-بیشتر به این دلیل که ارزان هستند و در خنک‌کنندگی عملکرد خوبی دارند. اگر به چیزی نیاز دارید که بتواند باتری‌های- پرقدرت را تحمل کند، هیت سینک‌های پره‌ای عالی هستند زیرا حجم زیادی از سطح را در فضای کوچکی قرار می‌دهند. برای بسته‌های باتری پیچیده‌تر، هیت سینک‌های باله‌ای متصل به شما این امکان را می‌دهند که با شکل‌های باله بازی کنید تا بتوانید آنها را در نقاط دشوار قرار دهید.

سپس صفحات سرد مایع وجود دارد. اینها یک پله{1}}سرطان خنک کننده از طریق کانال های داخل هستند و گرما را واقعاً کارآمد از بین می برند. صفحات سرد مایع را در خودروهای برقی و مجموعه‌های ذخیره‌سازی انرژی زیاد مشاهده می‌کنید، جایی که نگه داشتن همه چیز در دمای یکسان اهمیت زیادی دارد. برخی از هیت سینک‌ها حتی جذاب‌تر می‌شوند و از مواد تغییر فاز استفاده می‌کنند، وقتی همه چیز داغ می‌شود، گرمای اضافی را جذب می‌کند، سپس وقتی همه چیز سرد می‌شود، به آرامی آن را آزاد می‌کند.

هر نوع چیزهای متفاوتی را در جدول می‌آورد-هزینه، وزن، پیچیدگی، و میزان خنک شدن آن. بنابراین انتخاب مناسب فقط خوب نیست. اگر می خواهید کل سیستم در بهترین حالت خود کار کند، ضروری است.

ملاحظات طراحی برای سینک های حرارتی باتری
 

طراحی یک هیت سینک خوب برای خنک کردن باتری فقط انتخاب یک ماده و امید به بهترین نیست. شما باید به یک سری جزئیات مختلف فکر کنید. برای شروع، خود ماده واقعاً مهم است. آلومینیوم از آنجایی که سبک، مقرون به صرفه است و گرما را به خوبی انجام می دهد، محبوب است. مس گرما را سریع‌تر می‌کشد، اما سنگین‌تر و گران‌تر-معادل است.

سپس مساحت سطح وجود دارد. هر چه سطح باله بیشتری داشته باشید، گرمای بیشتری به هوا رانده می شود. اما طراحی باله‌ها فقط برای بزرگ‌تر کردن آنها نیست. شکل، فاصله آنها از هم، و سمتی که نشان می دهند-همه اینها بر نحوه حرکت هوا در اطراف آنها تأثیر می گذارد. اگر درست متوجه شوید، هوا می‌تواند به آرامی جریان داشته باشد و گرمای بیشتری را بدون از دست دادن فشار زیاد از بین ببرد.

مواد رابط حرارتی را فراموش نکنید. اینها باید اجازه دهند گرما به راحتی از خود عبور کند، به خوبی بین باتری و سینک حرارتی قرار گیرد و استرس مکانیکی را بدون از هم پاشیدگی کنترل کند. اگر تماس خوب نباشد، کل سیستم مشکل دارد.

حفظ دما حتی در سراسر بسته باتری نیز بسیار مهم است. اگر قسمت‌هایی از بسته داغ‌تر از سایرین باشد، پیری ناهمواری را مشاهده خواهید کرد که عملکرد را کاهش می‌دهد. علاوه بر همه اینها، محدودیت‌های عملی-مثل وزن، اندازه و هزینه-همیشه در پس‌زمینه پنهان هستند، به‌خصوص اگر روی ماشین‌ها یا وسایلی که با باتری کار می‌کنند{4}}در جایی که فضا کم است کار می‌کنید.

به همین دلیل است که مهندسان به شدت روی شبیه‌سازی پیشرفته و دینامیک سیالات محاسباتی تکیه می‌کنند. این ابزارها به آن‌ها اجازه می‌دهند قبل از اینکه کسی فلز را برش دهد، طرح‌ها را آزمایش و تغییر دهند، و مطمئن شوند که سینک حرارتی نهایی کار خود را به طور موثر و بدون غافلگیری انجام می‌دهد.

کاربردها و روندهای آینده در سینک های حرارتی خنک کننده باتری

این روزها{0}}وسایل نقلیه برقی، ذخیره انرژی خورشیدی و باد، لپ‌تاپ شما، حتی ماشین‌های صنعتی بزرگ، همه جا در همه جا ظاهر می‌شوند. در خودروهای الکتریکی، هیت سینک‌ها معمولاً در کنار سیستم‌های خنک‌کننده مایع کار می‌کنند تا از باتری‌های گرمایی جدی خارج شوند. با توجه به اینکه باتری ها انرژی بیشتری دارند و توان بیشتری را پمپاژ می کنند، خنک کننده مایع تقریباً در مرکز توجه قرار گرفته است.

در تنظیمات انرژی های تجدیدپذیر، سینک های حرارتی دمای باتری را ثابت نگه می دارند، حتی زمانی که آب و هوا نمی تواند تصمیم خود را بگیرد. اخیراً، فشاری برای سیستم‌های خنک‌کننده ترکیبی-ترکیب-هیت سینک‌های قدیمی-مدرسه با گزینه‌های{3}فناوری پیشرفته مانند خنک‌کننده مایع و ماژول‌های ترموالکتریک وجود دارد. مردم همچنین در حال آزمایش مواد فانتزی مانند کامپوزیت های گرافیت و فوم آلومینیوم هستند، زیرا این مواد خنک کننده را افزایش می دهند و به کاهش وزن کمک می کنند.

یکی دیگر از طراحان پیشرفته{0}} شروع به بافتن هیت سینک ها مستقیماً در ساختار بسته باتری می کنند که اندازه را کوچک می کند و کارایی را افزایش می دهد. همانطور که باتری‌ها بهتر و قدرتمندتر می‌شوند، طراحی هوشمند هیت سینک باعث می‌شود که همه چیز در ایمن، کارآمد و ماندگار نگه‌داشته شود.

جدول خلاصه

پاور وینکسیک تولید کننده حرفه ای و متخصص در راه حل های پیشرفته مدیریت حرارتی، از جمله هیت سینک های آلومینیومی و مسی، هیت سینک های پره دار و صفحات سرد مایع است. PowerWinx با تخصص قوی در فناوری‌های ریخته‌گری، ماشین‌کاری CNC و جوشکاری اصطکاکی، راه‌حل‌های خنک‌کننده با کارایی بالا را ارائه می‌کند که برای سیستم‌های باتری، الکترونیک و کاربردهای انرژی‌های تجدیدپذیر طراحی شده است و اطمینان، کارایی و دوام طولانی‌مدت- را تضمین می‌کند.

ISO 9001 / IATF 16949