배터리 열 관리 설계의 열 저항 분석
열 저항(Thermal resistance)의 정의
정상적인 조건에서 열 전달은 전도, 대류, 복사의 세 가지 방법을 통해 수행됩니다. 전도는 물체의 접촉을 통해 고온에서 저온으로 열 흐름을 전달하는 것입니다. 물체의 열 전도도가 좋을수록 열 전도도가 좋습니다. 일반적으로 금속은 열 전도도가 가장 좋고 대류는 물체의 흐름을 통해 열 흐름을 전달하는 것입니다. 액체와 기체의 흐름 속도가 빠를수록 더 많은 열이 제거됩니다. 복사는 특정 중간 매체가 필요하지 않고 열을 직접 내보내며 진공에서 효과가 더 좋습니다. 열 전도도가 낮다는 것은 열 흐름 경로에서 열이 겪는 저항으로 매체 또는 매체 간의 열 전달 용량의 크기를 반영합니다. 열이 물체 내부에서 전달될 때(일반적으로 고온에서 저온으로) 발생하는 저항을 열 저항이라고 합니다. 열이 두 개의 접촉하는 고체의 계면을 통해 흐를 때 계면 자체가 열 흐름에 상당한 열 저항을 나타내는데, 이를 접촉 열 저항이라고 합니다. 대류 열전달 과정에서 고체 벽과 유체 사이의 열 저항을 대류 열전달 열 저항이라고 합니다. 온도가 다른 두 물체가 서로 열을 방사할 때의 열 저항을 복사 열 저항이라고 합니다.
열 저항의 원인
열 저항의 주요 원인은 다음과 같습니다. 재료의 열 전도도: 재료마다 열 전도도가 다릅니다. 일부 단열재와 같이 열 전도도가 낮은 재료는 열 흐름에 대한 방해가 더 커져 열 저항이 증가합니다. 예를 들어, 공기의 열 전도도가 낮고 공기층이 있으면 열 전달이 상당히 방해받습니다. 접촉 열 저항: 두 개의 고체 표면이 접촉할 때 표면 거칠기, 압력 부족, 불순물 또는 산화물 층과 같은 요인으로 인해 실제 접촉 면적이 겉보기 접촉 면적보다 작아 접촉 열 저항이 발생합니다. 예를 들어, 전자 장치에서 칩과 방열판 사이의 접촉이 완전히 단단하지 않으면 접촉 열 저항이 발생합니다. 기하학 및 크기: 물체의 모양, 두께 및 길이와 같은 기하학적 요인은 열 전달 경로에 영향을 미쳐 열 저항이 발생합니다. 길고 얇은 물체는 열 흐름 경로가 길고 열 저항이 비교적 큽니다. 열 복사 방해: 열 복사는 고온 환경에서 열을 전달하는 중요한 방법입니다. 그러나 열 복사를 차단하는 물체나 표면이 있는 경우 열 저항이 발생합니다. 유체 흐름 저항: 유체(액체 또는 기체)를 포함하는 열 전달의 경우, 흐름 속도, 점도, 채널의 모양 및 크기와 같은 요인이 열 전달 효과에 영향을 미치고 열 저항을 생성합니다.
배터리 팩 열 관리에서 접촉 열 저항을 줄이는 방법
1. 접촉 표면 거칠기 최적화: 미세 가공을 통해 접촉 표면 거칠기를 줄이고 접촉을 더욱 치밀하고 매끄럽게 만들어 접촉 열 저항을 줄입니다.
2. 적합한 접촉 재료를 선택합니다. 열전도성 실리콘 패드, 열전도성 젤 등과 같이 열전도성이 좋은 인터페이스 재료를 사용하여 접촉 표면 사이의 작은 틈새를 채우고 열 전달을 개선합니다.
3. 접촉 압력 증가: 배터리와 방열 부품 사이의 접촉 압력을 적절히 증가시키지만 접촉 간격을 줄이고 열전달 효율을 개선하기 위해 배터리의 허용 범위를 초과하지 않도록 주의하십시오.
4. 표면처리 : 은도금, 금도금 등의 접촉표면에 특수한 표면처리를 실시하여 표면의 열전도도를 향상시킵니다.
5. 설치 과정 최적화: 설치 과정에서 정확성과 일관성을 유지하여 접촉 불량으로 이어지는 설치 편차를 방지합니다.
6. 정기적인 유지관리 및 검사: 접촉면의 먼지, 산화물 등을 정기적으로 청소하여 접촉면을 깨끗하고 열전도성이 좋게 유지하십시오.