일반적으로 전자 부품과 냉각 핀 사이에 0.3 ~ 0.6mm의 충분한 공간을 확보하는 것이 좋으며, 과도한 접착 비용 낭비를 피하기 위해 예약 공간이 너무 크지 않아야하며, 라디에이터와 전자 부품 간의 간섭을 피하기 위해 예약 공간이 너무 작아서는 안되며 전자 부품이 손상되기 쉽습니다. 이때 열 전달 시스템은 열 실리카겔에 의해 전자 부품과 냉각 핀 사이에 형성됩니다.
냉각 핀은 발열 부품에서 발생하는 열을 주변 공기로 방출하는 기능을 수행하여 발열 부품의 온도 상승이 과열로 인해 제어 불능 상황에 도달하지 않거나 도달하지 않도록 하고 정상적인 출력 작동 상태를 유지합니다.
냉각 핀은 일반적으로 알루미늄 합금, 청동 또는 황동으로 시트, 플레이트 및 플레이트로 만들어지며 냉각 핀의 방열 능력은 냉각 핀의 재질, 두께 및 면적과 밀접한 관련이 있으며 설계자는 실제 상황에 따라 해당 조정을 할 수 있습니다. 이 구조는 가공 및 설치가 쉽고 비용이 상대적으로 저렴하며 가장 일반적인 방열 방법입니다.
알루미늄 기판의 방열
알루미늄 기판은 알루미늄을 금속층 기판으로 만든 인쇄 회로 기판입니다. 전자 부품은 인쇄 회로 기판을 캐리어로 삼고 인쇄 회로 기판의 구리 코팅 회로를 통해 부품 간의 연결 및 전도가 실현됩니다. 기존의 인쇄 회로 기판 기판은 에폭시 수지 절연체 인 FR-4이며 열 전도 효과가 그다지 좋지 않습니다.
FR-4를 기판으로 사용하는 인쇄 회로 기판의 열전달 성능은 일부 열전도율이 높은 제품의 요구를 충족하지 못해 일부 특정 상황에서 인쇄 회로 기판 사용에 영향을 미쳤습니다.
인쇄 회로 기판의 국부적 인 가열은 효과적으로 배출 될 수 없으며 시간이 지남에 따라 열이 축적되면 전자 부품 등의 파업 및 고장을 일으키기 쉽고 알루미늄 기판 공정의 출현으로 방열의 주요 문제를 더 크게 해결할 수 있습니다.
그림 2는 알루미늄 기판의 방열 구조를 보여줍니다. 일반적으로 알루미늄 기판의 단일 패널은 3 층 구조로 구성됩니다. 첫 번째 층은 표면층의 선층이며, 전자 부품은 SMT를 통해 선층의 다른 지점에 부착하여 회로 원리의 연결 및 제어를 실현할 수 있습니다.
두 번째 층은 상부 및 하부 절연 층에 연결되고 그 재료는 절연체이며 절연 층은 열전도율이 좋아야하며 열전도율이 좋을수록 열 방출에 더 도움이되고 열을 쉽게 확산시킬 수 있습니다.
세 번째 층은 위의 두 층의 열을 지속적으로 발산하는 금속 베이스입니다. 알루미늄 기판은 방열 성능이 우수하고 열 저항이 낮기 때문에 알루미늄 PCB의 수명이 길다. 이륜차 전원 배터리 분야에서는 일반적으로 다음에서 사용됩니다. 전기 모터사이클 배터리 팩 대형 전력 및 에너지 저장 제품입니다.
열 실리콘 시트의 방열
열 전도성 실리콘 시트 방열 방식도 일반적으로 사용되는 방열 방식 중 하나입니다. 절대적으로 매끄러운 물체란 존재하지 않기 때문입니다. 매끄러워 보이는 평면도 전자 현미경으로 보면 물체의 표면 거칠기라고 하는 융기나 함몰의 정도가 다릅니다. 서로 다른 두 개의 구조 부품을 함께 조립하면 표면 거칠기의 존재로 인해 무수히 많은 미세한 공극이 형성됩니다.
마이크로보이드의 존재는 열전도에 도움이 되지 않으며 열전파의 열 저항을 증가시킵니다. 이때 열을 전도할 수 있는 열 전도성 실리콘 시트를 두 물체 사이에 삽입할 수 있습니다.
열 전도성 실리콘 시트에는 실리콘 소재가 부드럽기 때문에 일정한 사전 압력이 주어져 마이크로 갭에 다양한 정도로 들어가 열 저항을 크게 줄이고 구조 부품 간의 열 전도를 개선하며 두 구조 부품 간의 열 전도를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
다음은 열 전도성 실리콘 시트의 설계 사례입니다. 그림 3은 열 전도성 실리콘 시트의 방열 설계 방식을 보여줍니다. 배터리 셀은 플라스틱 브래킷 A와 브래킷 B의 장착 구멍에 설치되며 브래킷은 배터리 셀을 단단히 고정하기 위해 나사 고정 구조로 제공됩니다. 셀과 셀 사이의 직렬 및 병렬 연결은 볼록 스폿 용접 기술로 완료됩니다.
연결 후 리튬 배터리 파워 팩 가 충전되어 있고 배터리 팩이 알루미늄 실린더에 직접 닿지 않는 경우. 이 경우 전도성 시트와 알루미늄 실린더의 내벽 사이에 일정한 간격이 있습니다. 공기의 열전도율이 0.0242W(/m-K)에 불과하기 때문에 열의 전도가 심각하게 방해받습니다.
결국 셀과 전도성 시트의 온도 축적으로 인해 배터리가 온도 보호를 시작하고 전원 공급 작업을 중지합니다. 이 방식에서는 배터리 팩의 한쪽 전도성 시트와 알루미늄 실린더 사이의 틈새에 열 전도성 실리콘 시트를 삽입합니다. 배터리의 제조 가능성을 고려하기 위해 배터리 팩의 다른 쪽은 PC 시트로 절연되어 있습니다.
배터리 팩은 알루미늄 실린더의 설정된 위치에 설치되고 배터리 팩은 알루미늄 실린더 상단에서 나사로 고정되어 배터리 팩이 알루미늄 실린더의 상단에 단단히 부착됩니다. 여기서 열 전도성 실리콘 시트에는 일정한 예압이 필요하므로 설계 시 열 전도성 실리콘 시트의 압축량을 고려해야 한다는 점에 유의해야 합니다.
실리콘 압축 범위에서 압축률이 높을수록 열 저항이 작을수록 열 전도성 효과가 더 좋습니다. 열 전도성 실리콘 시트는 틈새의 공기를 제거하고 접촉 열 저항을 크게 줄일 수 있습니다.
이런 식으로 리튬 이온 배터리 충전 및 방전방전 과정에서 배터리 코어와 전도성 시트에서 발생하는 열은 열 실리콘 시트를 통해 알루미늄 쉘로 전달되고 열은 알루미늄 쉘 본체를 통해 방출되어 배터리 팩의 정상 작동 목적을 달성 할 수 있습니다.
열 전도 포팅 접착제 방열
열 포팅 접착제는 종종 에폭시 시스템과 유기 실리콘 고무 시스템으로 나뉩니다. 경화 후 에폭시 시스템의 경도는 단단하고 경화 후 유기 실리콘 고무 시스템의 부드러운 품질은 탄성이 있습니다. 유기 실리콘 고무 시스템은 다시 단일 성분 기계식 포팅 접착제와 2 성분 기계식 포팅 접착제로 나뉩니다.
단일 성분 포팅 접착제는 접착 성능이 우수하고 접착력이 강하며 해당 유동성이 떨어집니다. 2액형 포팅 접착제는 접착력은 떨어지지만 유동성이 좋고 경화 속도가 빠릅니다. 생산 효율과 경화 속도의 특성을 고려하여 배터리 팩의 전체 충전 방식은 일반적으로 2액형 기계식 충전 실란트를 선택합니다.
2액형 포팅 접착제는 충전 전에 별도로 보관합니다. 사용 시 두 성분은 특수 충전 장비에서 일정 비율로 완전하고 균일하게 혼합되어 충전 포트를 통해 배터리 팩에 들어갑니다. 포팅 후 포팅 접착제 혼합물은 실온에서 경화시킬 수 있습니다.
그림 4는 열전도 포팅 접착제의 방열 방식을 보여줍니다. 알루미늄 실린더의 양쪽에는 페이스 쉘과 하단 쉘이 제공되고 하단 쉘과 알루미늄 실린더는 나사로 고정되어 알루미늄 실린더 전처리를 형성하고 배터리 구성 요소를 알루미늄 실린더 전처리에 조립 한 다음 페이스 쉘 구성 요소를 알루미늄 실린더로 잠그면 반제품이 형성됩니다. 하단 쉘에는 접착용 구멍과 통풍용 구멍이 두 개 있습니다.
그림 5는 배터리 팩의 단면을 보여줍니다. 열 포팅 접착제는 포팅 구멍을 통해 포팅 채널로 들어간 다음 포팅 채널에서 배터리 내부로 방향을 전환하여 배터리 내부를 채웁니다. 배터리 셀과 보호 보드는 포팅 접착제로 감쌉니다.
배터리가 작동 중일 때 열원에서 발생하는 열은 열 포팅 접착제를 통해 알루미늄 쉘로 제때 전달되어 열원의 온도를 낮추기 위해 전달됩니다. 동시에 열 포팅 접착 방식은 배터리에서 방수 역할을 할 수 있으며 전자 부품, 배터리 및 전도성 부품의 방수 및 방습 성능을 향상시킬 수 있습니다.
열 포팅 접착제는 일정한 탄성을 가지고 있어 배터리 팩 진동, 낙하, 충격 등의 신뢰성 테스트에서 배터리에 대한 외부 충격으로 인한 손상을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 그러나 열 포팅 접착제 방열 방식은 상대적으로 무게가 크고 비용이 높으며 배터리 수리에 도움이되지 않는다는 단점도 있으므로 설계자는 실제 상황에 따라 설계를 최적화하는 것이 좋습니다.
방열 방식 비교 및 요약
방열판 방열 방식은 일반적으로 배터리 팩 회로 보호 보드에서 가열하기 쉬운 전자 부품을 가열하는 데 사용되는 열 실리콘과 결합됩니다. 비용이 더 경제적이며 이륜 배터리 팩을 냉각하는 가장 기본적이고 가장 일반적인 방법입니다.
알루미늄 기판 방열 방식은 일반적으로 대형 전력 및 에너지 저장 제품을 갖춘 전기 오토바이에 사용됩니다. 이륜 배터리 팩 분야에서는 사용 시나리오가 비교적 간단합니다. 동일한 형상 크기 조건에서 비용은 일반 인쇄 기판보다 약 30% 높습니다.
열 전도성 실리콘 시트 방열 방식은 실리콘 시트의 부드러운 질감으로 인해 트리밍이 용이하여 열 전도성 실리콘 시트 사용의 편의성을 크게 향상시킵니다. 동시에 단열 기능을 충족하고 구조의 열전도율과 구조의 감쇠를 고려할 수 있습니다. 그러나 열전도율은 방열판의 열전도율보다 약간 낮습니다.
열 포팅 접착제 방열 방식은 코킹 성능과 방수 기능이 우수합니다. 열 포팅 접착제의 열 전도성은 일반적으로 열원을 완전히 감쌀 수 있고 열원과의 접촉 면적이 가장 크다는 장점이 있습니다.
따라서 배터리 팩이 방수 기능이 있고 배터리 셀에 속도 방전 요구 사항이 있는 경우 좋은 솔루션입니다. 그러나 포장 후에는 분해가 쉽지 않고 수리가 더 힘들다. 포팅 후 배터리의 무게가 크고 비용이 상대적으로 높으며 제품 비용 및 수리에 대한 특별한 요구가있는 경우이 구조를 신중하게 고려할 필요가 있습니다.
Lucky
안녕하세요, 저는 중국의 유명한 대학을 졸업하고 현재 주로 리튬 오토바이 배터리 및 배터리 교환 스테이션에 대한 기사 편집에 종사하고 있으며 다양한 산업을위한 배터리 교환 스테이션에 대한 서비스와 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고있는 Lucky입니다.
이륜차 전원 배터리의 방열 구조 설계
사회가 발전함에 따라 사회 활동이 점점 더 풍요로워지고 단거리 및 중거리 커뮤니케이션이 점점 더 보편화되고 있습니다.
편안하고 편리한 이동 수단은 사람들의 존경을 받고 있습니다. 그중에서도 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 스쿠터 및 기타 이륜차는 사람들이 선호합니다.
점점 더 많은 이륜차도 점점 더 많은 안전 문제를 일으키고 있으며 대부분의 문제는 배터리의 열 방출과 관련이 있습니다.
이륜차 배터리의 방열 설계 요구 사항
방열 설계는 이륜 전기 자전거 배터리는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다:
이륜차 배터리의 방열 설계
냉각 지느러미를 사용하여 열 발산
이륜차에서 리튬 배터리 산업냉각 핀은 일반적으로 배터리 팩 회로 보호 보드에서 가열되기 쉬운 전자 부품을 가열하는 데 사용되며 일반적으로 열 실리콘과 결합하여 열 방출을 완료합니다. 그림 1은 냉각 핀의 설계 방식을 보여줍니다.
PCB 보드에는 나사 장착 구멍이 제공되며, 공급업체가 미리 냉각 핀에 리벳으로 고정하고 압착하여 냉각 핀 어셈블리를 형성합니다. 냉각 핀 어셈블리는 장착 구멍과 정렬되고 나사로 가열 부품의 보호판에 고정됩니다.
일반적으로 전자 부품과 냉각 핀 사이에 0.3 ~ 0.6mm의 충분한 공간을 확보하는 것이 좋으며, 과도한 접착 비용 낭비를 피하기 위해 예약 공간이 너무 크지 않아야하며, 라디에이터와 전자 부품 간의 간섭을 피하기 위해 예약 공간이 너무 작아서는 안되며 전자 부품이 손상되기 쉽습니다. 이때 열 전달 시스템은 열 실리카겔에 의해 전자 부품과 냉각 핀 사이에 형성됩니다.
냉각 핀은 발열 부품에서 발생하는 열을 주변 공기로 방출하는 기능을 수행하여 발열 부품의 온도 상승이 과열로 인해 제어 불능 상황에 도달하지 않거나 도달하지 않도록 하고 정상적인 출력 작동 상태를 유지합니다.
냉각 핀은 일반적으로 알루미늄 합금, 청동 또는 황동으로 시트, 플레이트 및 플레이트로 만들어지며 냉각 핀의 방열 능력은 냉각 핀의 재질, 두께 및 면적과 밀접한 관련이 있으며 설계자는 실제 상황에 따라 해당 조정을 할 수 있습니다. 이 구조는 가공 및 설치가 쉽고 비용이 상대적으로 저렴하며 가장 일반적인 방열 방법입니다.
알루미늄 기판의 방열
알루미늄 기판은 알루미늄을 금속층 기판으로 만든 인쇄 회로 기판입니다. 전자 부품은 인쇄 회로 기판을 캐리어로 삼고 인쇄 회로 기판의 구리 코팅 회로를 통해 부품 간의 연결 및 전도가 실현됩니다. 기존의 인쇄 회로 기판 기판은 에폭시 수지 절연체 인 FR-4이며 열 전도 효과가 그다지 좋지 않습니다.
FR-4를 기판으로 사용하는 인쇄 회로 기판의 열전달 성능은 일부 열전도율이 높은 제품의 요구를 충족하지 못해 일부 특정 상황에서 인쇄 회로 기판 사용에 영향을 미쳤습니다.
인쇄 회로 기판의 국부적 인 가열은 효과적으로 배출 될 수 없으며 시간이 지남에 따라 열이 축적되면 전자 부품 등의 파업 및 고장을 일으키기 쉽고 알루미늄 기판 공정의 출현으로 방열의 주요 문제를 더 크게 해결할 수 있습니다.
그림 2는 알루미늄 기판의 방열 구조를 보여줍니다. 일반적으로 알루미늄 기판의 단일 패널은 3 층 구조로 구성됩니다. 첫 번째 층은 표면층의 선층이며, 전자 부품은 SMT를 통해 선층의 다른 지점에 부착하여 회로 원리의 연결 및 제어를 실현할 수 있습니다.
두 번째 층은 상부 및 하부 절연 층에 연결되고 그 재료는 절연체이며 절연 층은 열전도율이 좋아야하며 열전도율이 좋을수록 열 방출에 더 도움이되고 열을 쉽게 확산시킬 수 있습니다.
세 번째 층은 위의 두 층의 열을 지속적으로 발산하는 금속 베이스입니다. 알루미늄 기판은 방열 성능이 우수하고 열 저항이 낮기 때문에 알루미늄 PCB의 수명이 길다. 이륜차 전원 배터리 분야에서는 일반적으로 다음에서 사용됩니다. 전기 모터사이클 배터리 팩 대형 전력 및 에너지 저장 제품입니다.
열 실리콘 시트의 방열
열 전도성 실리콘 시트 방열 방식도 일반적으로 사용되는 방열 방식 중 하나입니다. 절대적으로 매끄러운 물체란 존재하지 않기 때문입니다. 매끄러워 보이는 평면도 전자 현미경으로 보면 물체의 표면 거칠기라고 하는 융기나 함몰의 정도가 다릅니다. 서로 다른 두 개의 구조 부품을 함께 조립하면 표면 거칠기의 존재로 인해 무수히 많은 미세한 공극이 형성됩니다.
마이크로보이드의 존재는 열전도에 도움이 되지 않으며 열전파의 열 저항을 증가시킵니다. 이때 열을 전도할 수 있는 열 전도성 실리콘 시트를 두 물체 사이에 삽입할 수 있습니다.
열 전도성 실리콘 시트에는 실리콘 소재가 부드럽기 때문에 일정한 사전 압력이 주어져 마이크로 갭에 다양한 정도로 들어가 열 저항을 크게 줄이고 구조 부품 간의 열 전도를 개선하며 두 구조 부품 간의 열 전도를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
다음은 열 전도성 실리콘 시트의 설계 사례입니다. 그림 3은 열 전도성 실리콘 시트의 방열 설계 방식을 보여줍니다. 배터리 셀은 플라스틱 브래킷 A와 브래킷 B의 장착 구멍에 설치되며 브래킷은 배터리 셀을 단단히 고정하기 위해 나사 고정 구조로 제공됩니다. 셀과 셀 사이의 직렬 및 병렬 연결은 볼록 스폿 용접 기술로 완료됩니다.
연결 후 리튬 배터리 파워 팩 가 충전되어 있고 배터리 팩이 알루미늄 실린더에 직접 닿지 않는 경우. 이 경우 전도성 시트와 알루미늄 실린더의 내벽 사이에 일정한 간격이 있습니다. 공기의 열전도율이 0.0242W(/m-K)에 불과하기 때문에 열의 전도가 심각하게 방해받습니다.
결국 셀과 전도성 시트의 온도 축적으로 인해 배터리가 온도 보호를 시작하고 전원 공급 작업을 중지합니다. 이 방식에서는 배터리 팩의 한쪽 전도성 시트와 알루미늄 실린더 사이의 틈새에 열 전도성 실리콘 시트를 삽입합니다. 배터리의 제조 가능성을 고려하기 위해 배터리 팩의 다른 쪽은 PC 시트로 절연되어 있습니다.
배터리 팩은 알루미늄 실린더의 설정된 위치에 설치되고 배터리 팩은 알루미늄 실린더 상단에서 나사로 고정되어 배터리 팩이 알루미늄 실린더의 상단에 단단히 부착됩니다. 여기서 열 전도성 실리콘 시트에는 일정한 예압이 필요하므로 설계 시 열 전도성 실리콘 시트의 압축량을 고려해야 한다는 점에 유의해야 합니다.
실리콘 압축 범위에서 압축률이 높을수록 열 저항이 작을수록 열 전도성 효과가 더 좋습니다. 열 전도성 실리콘 시트는 틈새의 공기를 제거하고 접촉 열 저항을 크게 줄일 수 있습니다.
이런 식으로 리튬 이온 배터리 충전 및 방전방전 과정에서 배터리 코어와 전도성 시트에서 발생하는 열은 열 실리콘 시트를 통해 알루미늄 쉘로 전달되고 열은 알루미늄 쉘 본체를 통해 방출되어 배터리 팩의 정상 작동 목적을 달성 할 수 있습니다.
열 전도 포팅 접착제 방열
열 포팅 접착제는 종종 에폭시 시스템과 유기 실리콘 고무 시스템으로 나뉩니다. 경화 후 에폭시 시스템의 경도는 단단하고 경화 후 유기 실리콘 고무 시스템의 부드러운 품질은 탄성이 있습니다. 유기 실리콘 고무 시스템은 다시 단일 성분 기계식 포팅 접착제와 2 성분 기계식 포팅 접착제로 나뉩니다.
단일 성분 포팅 접착제는 접착 성능이 우수하고 접착력이 강하며 해당 유동성이 떨어집니다. 2액형 포팅 접착제는 접착력은 떨어지지만 유동성이 좋고 경화 속도가 빠릅니다. 생산 효율과 경화 속도의 특성을 고려하여 배터리 팩의 전체 충전 방식은 일반적으로 2액형 기계식 충전 실란트를 선택합니다.
2액형 포팅 접착제는 충전 전에 별도로 보관합니다. 사용 시 두 성분은 특수 충전 장비에서 일정 비율로 완전하고 균일하게 혼합되어 충전 포트를 통해 배터리 팩에 들어갑니다. 포팅 후 포팅 접착제 혼합물은 실온에서 경화시킬 수 있습니다.
그림 4는 열전도 포팅 접착제의 방열 방식을 보여줍니다. 알루미늄 실린더의 양쪽에는 페이스 쉘과 하단 쉘이 제공되고 하단 쉘과 알루미늄 실린더는 나사로 고정되어 알루미늄 실린더 전처리를 형성하고 배터리 구성 요소를 알루미늄 실린더 전처리에 조립 한 다음 페이스 쉘 구성 요소를 알루미늄 실린더로 잠그면 반제품이 형성됩니다. 하단 쉘에는 접착용 구멍과 통풍용 구멍이 두 개 있습니다.
그림 5는 배터리 팩의 단면을 보여줍니다. 열 포팅 접착제는 포팅 구멍을 통해 포팅 채널로 들어간 다음 포팅 채널에서 배터리 내부로 방향을 전환하여 배터리 내부를 채웁니다. 배터리 셀과 보호 보드는 포팅 접착제로 감쌉니다.
배터리가 작동 중일 때 열원에서 발생하는 열은 열 포팅 접착제를 통해 알루미늄 쉘로 제때 전달되어 열원의 온도를 낮추기 위해 전달됩니다. 동시에 열 포팅 접착 방식은 배터리에서 방수 역할을 할 수 있으며 전자 부품, 배터리 및 전도성 부품의 방수 및 방습 성능을 향상시킬 수 있습니다.
열 포팅 접착제는 일정한 탄성을 가지고 있어 배터리 팩 진동, 낙하, 충격 등의 신뢰성 테스트에서 배터리에 대한 외부 충격으로 인한 손상을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 그러나 열 포팅 접착제 방열 방식은 상대적으로 무게가 크고 비용이 높으며 배터리 수리에 도움이되지 않는다는 단점도 있으므로 설계자는 실제 상황에 따라 설계를 최적화하는 것이 좋습니다.
방열 방식 비교 및 요약
따라서 배터리 팩이 방수 기능이 있고 배터리 셀에 속도 방전 요구 사항이 있는 경우 좋은 솔루션입니다. 그러나 포장 후에는 분해가 쉽지 않고 수리가 더 힘들다. 포팅 후 배터리의 무게가 크고 비용이 상대적으로 높으며 제품 비용 및 수리에 대한 특별한 요구가있는 경우이 구조를 신중하게 고려할 필요가 있습니다.