Elektrikli araç bataryası termal yönetim

Elektrikli araç (EV) bataryalarının ve elektronik cihazların artık her zamankinden daha çok uzun süre dayanıklılık göstermesi, daha hızlı çalışması ve güvenliği garanti etmesi gerekiyor. Sürekli artan bu talepleri karşılayabilmek ise güvenilir bir termal yönetim gerektiriyor.

Bir batarya hücresi ya da devre kartı gibi küçük bir alana ne kadar fazla güç ve kapasite sığdırırsanız, o kadar fazla ısı üretir. Termal yönetim, bir bataryadan ya da elektronik komponentten gelen aşırı ısıyı güvenli bir şekilde dağıtır, bu sayede doğru çalışma sağlar ve yanmanın önüne geçer.

• EV bataryalarında bu işlem genellikle parçanın boşluk doldurucu olarak da bilinen termal mastikle (TIM)  sarılmasını ya da kapsüllenmesini içerir.
• Elektronik cihazlarda ise TIM genellikle doğrudan elektronik komponentlerin yüzeyine dağıtılır.

Sıcaklık, bir batarya hücresinin ya da elektronik komponentin uzun ömürlülüğü, verimliliği ve güvenliğinde büyük bir rol oynar.

• Sıcaklık çok düşükse güç, kapasite ya da performans düşebilir.
• Sıcaklık çok yüksekse, ürünün kullanım ömrünü azaltan bir bozulma meydana gelebilir. Çok fazla ısı aynı zamanda feci sonuçlar doğurabilecek güvenlik risklerine de sebep olabilir.

Sıcaklığın sabit tutulması ve eşit olarak dağıtılması önerilmektedir. Buna rağmen pek çok farklı nedene bağlı olarak aşırı ısı meydana geldiği için güvenilir termal yönetim, üreticiler açısından bir güçlük oluşturmaktadır.

Bu nedenle bataryaların ve elektronik cihazların aşırı ısınmayı engelleyen ve ısıyı kritik komponentlerden güvenli şekilde uzaklaştıran elektrikli araç bataryası termal yönetim sistemleriyle birlikte tasarlanması gerekir.

Elektrikli araç (EV) bataryaları ve elektronik cihazlar, aşırı şarj etme, şarjın hızlı boşalması ya da çevresel faktörler nedeniyle aşırı ısınabilir ve bazen termal sorunlara yol açabilir. Sürekli optimizasyon genellikle termal yönetimi riske atar.

• EV batarya performansını artırmak ve ağırlığı azaltmak için batarya hücreleri daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve bu da daha küçük bir alanda daha fazla ısı üretilmesine neden olur.
• Hızı yükseltmek ve boyutu küçültmek için elektronik komponentler küçültülür ve işlevler entegre edilir, bu sayede daha fazla öğe baskılı devre kartlarına (PCB’ler) ve sınırlı alanlara sığabilir. PCB’ler ne kadar kompakt ve güçlü olursa, o kadar fazla ısıya neden olurlar.

Termal olarak iletken arayüz malzemelerinin viskozitesi oldukça yüksektir ve pompalar, miller ve contalar gibi ekipmanın ıslanan kısımlarında aşırı aşınmaya neden olan oldukça aşındırıcı dolgu maddeleri içerir. Geleneksel dağıtım sistemleri, üretim dayanıklılığı gereksinimlerini karşılamaz, bu da duruş sürelerinde ve ekipman bakım maliyetlerinde artışa yol açar. 

Termal malzemeleri doğru şekilde uygulamak zor olabilir ve bu nedenle uygun özenin gösterilmesi gerekir. Bu macunlar genellikle hassas ve orantılı dağıtım gerektiren iki komponentli malzemelerdir. Aynı zamanda uygulamalar büyük hacimlerde malzeme gerektirdiğinden, hava boşluklarını veya taşmayı önlemek için uygun ve eşit miktarlarda malzemenin dağıtılması çok önemlidir. 

Termal mastikler çok kalındır ve macun kıvamındadır. Ayrıca TIM’ler elmas kadar sert olabilen son derece aşındırıcı parçacıklar içerir. Bu kombinasyon ise hızla aşınır ve geleneksel endüstriyel dağıtım sistemlerinde hasara yol açar. Pompaların, millerin ve contaların sık sabitlenmesi ya da değiştirilmesi, üretimde çok fazla duruş süresine ve bakım maliyetlerine yol açar.

Termal açıdan iletken olan malzemelerin doğru şekilde karıştırılması ve uygulanması da zorlayıcı olabilir. Macunlar genellikle hassas ve orantılı dağıtım gerektiren iki komponentli malzemelerdir. Hava boşluklarını ya da taşmayı engellemek için uygun ve eşit miktarlarda dağıtım yapılması çok önemlidir.

Batarya ve elektronik cihaz tertibatı hatlarının termal mastiklerle (TIM’ler) üretilmesi için aşağıdaki gereklilikleri karşılayan dağıtım sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır:

• en zorlu koşullara dayanan, aşınma mukavemetine sahip komponentler
• alçak ya da yüksek debi uygulamaları için malzemeyi doğru şekilde dağıtan hassas ve yinelenebilir dağıtım
• sorunları duruş süresine sebep olmadan önce teşhis eden veri indirmeleri (süreç verileri ve iş günlükleri)
• otomasyon ekipmanlarına kolay entegrasyon