İki tekerlekli güç bataryasının ısı dağıtma yapısı tasarımı

İki tekerlekli araç aküsü için ısı dağıtımı tasarım gereksinimleri

Isı dağıtımı tasarımı iki tekerlekli elektrikli bisiklet batarya aşağıdaki gereklilikleri karşılamalıdır:

• İki tekerlekli araç akü paketi, karmaşık test koşulları altında güvenilirlik ve güvenlik gereksinimlerini karşılamalıdır;
• Karmaşık çalışma koşulları altında termal ortam gereksinimlerini karşılayın;
• Aşağıdakiler için kısıtlayıcı gereklilikleri karşılayın akü soğutma sınırlı bir yapısal alanda sistemler.

İki tekerlekli araç aküsünün ısı dağıtma tasarımı

Isıyı dağıtmak için Soğutma kanadı kullanın

İki tekerlekli araçlarda lityum pil endüstrisiSoğutma kanadı genellikle batarya paketi devre koruma kartında ısınması kolay olan elektronik bileşenleri ısıtmak için kullanılır ve ısı dağılımını tamamlamak için genellikle termal silikon ile birleştirilir. Şekil 1'de Soğutma kanadının tasarım şeması gösterilmektedir.

PCB kartında vida montaj delikleri bulunur ve saplamalar tedarikçi tarafından önceden Soğutma kanadı düzeneği oluşturmak için Soğutma kanadı üzerine perçinlenir ve bastırılır. Soğutma kanadı tertibatı montaj delikleriyle hizalanır ve ısıtma bileşeninin koruma plakasına vidalarla kilitlenir.

Genellikle elektronik bileşenler ve Soğutma kanadı arasında yeterli boşluk bırakılması önerilir, 0,3 ~ 0,6 mm, aşırı yapıştırma maliyeti israfını önlemek için ayrılmış alan çok büyük olmamalıdır, radyatör ve elektronik bileşenler arasındaki paraziti önlemek için ayrılmış alan çok küçük olmamalıdır, elektronik bileşenlere zarar vermek kolaydır. Bu sırada, ısı transfer sistemi elektronik bileşenler ve Soğutma kanadı arasında termal silika jel ile oluşturulur.

Soğutma kanadı, ısıtma bileşeni tarafından üretilen ısıyı çevredeki havaya dağıtma işlevini taşır, böylece ısıtma bileşeninin sıcaklık artışı aşırı ısınma nedeniyle kontrolden çıkan duruma ulaşmaz veya ulaşmaz ve normal çıkış çalışma durumunu korur.

Soğutma kanadı genellikle alüminyum alaşımdan, bronzdan veya pirinçten levhalar, plakalar ve plakalar halinde yapılır ve Soğutma kanadının ısı yayma kapasitesi, Soğutma kanadının malzemesi, kalınlığı ve alanı ile güçlü bir şekilde ilişkilidir ve tasarımcı, gerçek duruma göre ilgili ayarlamaları yapabilir. Bu yapının işlenmesi ve kurulumu kolaydır, maliyeti nispeten düşüktür, ısı dağılımının en yaygın yoludur.

Alüminyum alt tabakanın ısı dağılımı

Alüminyum substrat, metal katman substrat olarak alüminyumdan yapılmış bir baskılı devre kartıdır. Elektronik bileşenler, baskılı devre kartını taşıyıcı olarak alır ve bileşenler arasındaki bağlantı ve iletim, baskılı devre kartı üzerindeki bakır kaplı devre aracılığıyla gerçekleştirilir. Geleneksel baskılı devre kartı alt tabakası, bir epoksi reçine yalıtkanı olan FR-4'tür ve ısının iletim etkisi çok iyi değildir.

Alt tabaka olarak FR-4'e sahip baskılı devre kartının ısı transfer performansı, bazı yüksek termal iletkenliğe sahip ürünlerin ihtiyaçlarını karşılayamamış ve bazı özel durumlarda baskılı devre kartlarının kullanımını etkilemiştir.

Baskılı devre kartındaki yerel ısıtma etkili bir şekilde tahliye edilemez ve zamanla ısı birikiminin elektronik bileşenlerde vb. çarpmalara ve hatta arızalara neden olması kolaydır ve alüminyum alt tabaka işleminin ortaya çıkması, ısı yayılımının ana sorununu büyük ölçüde çözebilir.

Şekil 2, alüminyum alt tabakanın ısı yayma yapısını göstermektedir. Genel olarak, tek bir alüminyum alt tabaka paneli üç katmanlı bir yapıdan oluşur. İlk katman, yüzey katmanının çizgi katmanıdır ve elektronik bileşenler, devre prensibinin bağlantısını ve kontrolünü gerçekleştirmek için SMT aracılığıyla çizgi katmanının farklı noktalarına eklenebilir.

İkinci katman üst ve alt yalıtım katmanına bağlıdır, malzemesi bir yalıtkandır, yalıtım katmanının iyi bir termal iletkenliğe sahip olması gerekir, termal iletkenlik ne kadar iyi olursa, ısı dağılımına o kadar elverişli, ısının yayılması kolaydır.

Üçüncü katman, yukarıdaki iki katmanın ısısını sürekli olarak dağıtan metal bir tabandır. Alüminyum substrat daha iyi ısı yayma performansına ve daha düşük termal dirence sahiptir, bu nedenle alüminyum PCB uzun ömürlüdür. İki tekerlekli araç güç bataryaları alanında genellikle şu alanlarda kullanılır elektri̇kli̇ motosi̇klet akü paketi̇ büyük güç ve enerji depolama ürünleri ile.

Termal silikon tabakanın ısı dağılımı

Termal iletken silikon levha ısı dağıtma şeması da yaygın olarak kullanılan ısı dağıtma yöntemlerinden biridir. Çünkü tamamen pürüzsüz bir nesne diye bir şey yoktur. Görünüşte pürüzsüz düzlemler, elektron mikroskobu altında farklı derecelerde tümseklere veya çöküntülere sahiptir ve buna nesnenin yüzey pürüzlülüğü denir. İki farklı yapısal parça bir araya getirildiğinde, yüzey pürüzlülüğünün varlığı nedeniyle sayısız mikro boşluk oluşacaktır.

Mikro boşlukların varlığı ısı iletimine elverişli değildir ve ısı yayılımının termal direncini artırır. Şu anda, iki nesne arasına ısıyı iletebilen termal iletken bir silikon tabaka yerleştirilebilir.

Termal iletken silikon tabakaya belirli bir ön basınç verilir, çünkü silikon malzeme yumuşaktır, mikro boşluğa değişen derecelerde girebilir, termal direnci büyük ölçüde azaltır, yapısal parçalar arasındaki ısı iletimini iyileştirir ve iki yapısal parça arasındaki ısı iletimini etkili bir şekilde çözer.

Aşağıda termal iletken silikon tabakanın bir tasarım örneği verilmiştir. Şekil 3'te termal iletken silikon tabakanın ısı dağıtımı tasarım şeması gösterilmektedir. Pil hücresi, plastik braket A ve braket B'nin montaj deliklerine monte edilir ve braket, pil hücresini sıkıca tutmak ve sabitlemek için bir vida sabitleme yapısı ile sağlanır. Hücre ile hücre arasındaki seri ve paralel bağlantı, dışbükey punta kaynak teknolojisi ile tamamlanır.

Bağlantı kurulduktan sonra lityum pil güç paketi şarj edilir ve pil takımı alüminyum silindire doğrudan temas edemez. Bu durumda, iletken tabaka ile alüminyum silindirin iç duvarı arasında belirli bir boşluk vardır. Havanın termal iletkenliği sadece 0,0242W (/m-K) olduğundan, ısı iletimi ciddi şekilde engellenir.

Sonunda, hücrenin ve iletken tabakanın sıcaklık birikimi, pilin sıcaklık korumasını başlatmasına ve güç kaynağı çalışmasını durdurmasına neden olacaktır. Bu şemada, iletken tabaka ile pil takımının bir tarafındaki alüminyum silindir arasındaki boşluğa termal iletken bir silikon tabaka yerleştirilir. Bataryanın üretilebilirliğini göz önünde bulundurmak için, batarya paketinin diğer tarafı bir PC tabakası ile yalıtılmıştır.

Batarya paketi alüminyum silindire ayarlanan pozisyonda monte edilir ve batarya paketi alüminyum silindirin üstünden vidalarla sabitlenir, böylece batarya paketi alüminyum silindirin üst tarafına sıkıca tutturulur. Burada, termal iletken silikon tabakanın belirli bir ön yük gerektirdiğine dikkat edilmelidir, bu nedenle termal iletken silikon tabakanın sıkıştırma miktarının tasarım sırasında dikkate alınması gerekir.

Silikon sıkıştırma aralığında, sıkıştırma oranı ne kadar büyükse, termal direnç o kadar küçük, termal iletkenlik etkisi o kadar iyi olur. Termal iletken silikon levha, boşluktaki havayı çıkarabilir ve temas termal direncini büyük ölçüde azaltabilir.

Bu yolla, aşağıdaki gibi lityum iyon pilin şarj edilmesi ve boşaltılmasıDeşarj işlemi sırasında, batarya çekirdeği ve iletken tabaka tarafından üretilen ısı, termal silikon tabaka aracılığıyla alüminyum kabuğa aktarılabilir ve ısı, batarya paketinin normal çalışma amacına ulaşmak için alüminyum kabuk gövdesi aracılığıyla dağıtılır.

Isı iletimli saksı yapıştırıcısı ısı dağılımı

Termal saksı yapıştırıcıları genellikle epoksi sistemi ve organik silikon kauçuk sistemi olarak ikiye ayrılır. Epoksi sisteminin kürlendikten sonraki sertliği serttir ve organik silikon kauçuk sisteminin kürlendikten sonraki yumuşak kalitesi elastiktir. Organik silikon kauçuk sistemi ayrıca tek bileşenli mekanik saksı yapıştırıcısı ve iki bileşenli mekanik saksı yapıştırıcısı olarak ikiye ayrılır.

Tek bileşenli saksı yapıştırıcısı iyi yapışma performansına ve güçlü yapışmaya sahiptir ve buna karşılık gelen akışkanlık zayıf olacaktır. İki bileşenli saksı yapıştırıcısı zayıf yapışma özelliğine sahiptir, ancak iyi akışkanlığa ve hızlı kürlenmeye sahiptir. Üretim verimliliği ve kürlenme hızı özellikleri dikkate alındığında, batarya paketinin genel dolum şeması genellikle iki bileşenli mekanik dolgu macununu seçer.

İki bileşenli çömlek yapıştırıcısı doldurulmadan önce ayrı olarak saklanır. Kullanıldığında, iki bileşen özel dolum ekipmanında belirli bir oranda tamamen ve eşit olarak karıştırılır ve dolum portundan batarya paketine girer. Çömlekleme işleminden sonra, çömlekleme tutkalı karışımı oda sıcaklığında kürlenebilir.

Şekil 4'te ısı iletimli saksı yapıştırıcısının ısı yayma şeması gösterilmektedir. Alüminyum silindirin her iki tarafında bir yüz kabuğu ve bir alt kabuk bulunur, alt kabuk ve alüminyum silindir bir alüminyum silindir ön işleme oluşturmak için vidalarla tutturulur, pil bileşeni alüminyum silindir ön işleme monte edilir ve ardından yüz kabuğu bileşeni yarı mamul bir ürün oluşturmak için alüminyum silindir ile kilitlenir. Alt kabukta biri yapıştırma diğeri havalandırma için olmak üzere iki delik bulunur.

Şekil 5 batarya paketinin kesitini göstermektedir. Termal çömlekleme tutkalı çömlekleme deliğinden çömlekleme kanalına girer ve daha sonra çömlekleme kanalından bataryanın içine yönelerek bataryanın içini doldurur. Batarya hücresi ve koruma kartı çömlek yapıştırıcısı ile sarılmıştır.

Batarya çalışırken, ısı kaynağı tarafından üretilen ısı, ısı kaynağının sıcaklığını düşürmek için zamanla termal çömlek yapıştırıcısı yoluyla alüminyum kabuğa aktarılır. Aynı zamanda, termal çömlek yapıştırıcı şeması bataryada su geçirmez bir rol oynayabilir ve elektronik bileşenlerin, bataryaların ve iletken parçaların su geçirmez ve neme dayanıklı performansını artırabilir.

Termal saksı yapıştırıcısı belirli bir esnekliğe sahiptir, bu da pil paketi titreşimi, düşme, darbe vb. güvenilirlik testinde pil üzerindeki dış etkinin neden olduğu hasarı etkili bir şekilde azaltabilir. Bununla birlikte, termal saksı yapıştırıcı ısı yayma şeması aynı zamanda nispeten büyük ağırlık, yüksek maliyet ve pil onarımına elverişli olmama dezavantajlarına sahiptir, bu nedenle tasarımcıların tasarımı gerçek duruma göre optimize etmeleri önerilir.

Isı dağıtma şemalarının karşılaştırılması ve özeti

1. Isı emici ısı dağıtma şeması genellikle akü paketi devre koruma kartında ısınması kolay olan elektronik bileşenleri ısıtmak için kullanılan termal silikon ile birleştirilir. Maliyeti daha ekonomiktir ve iki tekerlekli batarya paketini soğutmanın en temel ve en yaygın yoludur.
2. Alüminyum alt tabaka ısı dağıtma şeması genellikle büyük güç ve enerji depolama ürünlerine sahip elektrikli motosikletlerde kullanılır. İki tekerlekli pil paketleri alanında, kullanım senaryosu nispeten basittir. Aynı şekil boyutu koşulları altında, maliyet genel basılı kartlardan yaklaşık 30% daha yüksektir.
3. Termal iletken silikon levha ısı yayma şeması, silikon levhanın yumuşak dokusu nedeniyle kırpılması kolaydır, termal iletken silikon levha kullanımının rahatlığını büyük ölçüde artırır. Aynı zamanda yalıtım işlevini yerine getirir, yapının ısıl iletkenliğini ve yapının sönümlemesini hesaba katabilir. Bununla birlikte, termal iletkenlik, ısı emicininkinden biraz daha düşüktür.
4. Termal saksı yapıştırıcısı ısı yayma şeması, iyi bir kalafatlama performansına ve su geçirmezlik işlevine sahiptir. Termal saksı yapıştırıcısının termal iletkenliği geneldir, avantajı ısı kaynağını tamamen sarabilmesi ve ısı kaynağı ile temas alanının en büyük olmasıdır.

Bu nedenle, pil takımı su geçirmez olduğunda ve pil hücresi hızlı deşarj gereksinimine sahip olduğunda, iyi bir çözümdür. Ancak paketlemeden sonra sökülmesi kolay değildir ve onarımı daha zahmetlidir. Çömlekçilikten sonra pilin ağırlığı büyüktür, maliyeti nispeten yüksektir, ürün maliyeti ve onarımı için özel bir talep varsa, bu yapıyı dikkatlice düşünmek gerekir.