Analyse der thermischen Leistung von Hochleistungs-Lithium-Batterieladegeräten -- zur Verbesserung der Ladeeffizienz und Sicherheit

Mit dem Anstieg des Trends zur Elektrifizierung von Motorrädern und der weit verbreiteten Popularität verschiedener Arten von elektrischen Szenen erlebt die Marktnachfrage nach Lithium-Batterieladegeräten mit mittlerer und hoher Leistung ein schnelles Wachstum. In diesem Zusammenhang ist die Wärmeableitung des Ladegeräts in den Fokus der Aufmerksamkeit in der Industrie geworden. Hohe Temperaturen reduzieren nicht nur die Ladeeffizienz, sondern können auch zu Sicherheitsrisiken führen. Um die Wärmeableitungsleistung von Hochleistungsladegeräten im Dauerbetrieb aufrechtzuerhalten, werden in diesem Papier die Schlüsseltechnologien zur Erzielung einer effizienten Wärmeableitung aus der vergleichenden Analyse von Wärmeableitungslösungen und der Optimierungsstrategie des Luftkanaldesigns in zwei Dimensionen diskutiert.

I.  Ist es schwierig, Wärme in Hochleistungsladegeräten abzuleiten? Vergleich gemeinsamer Wärmeabfuhrlösung

Während des Betriebs eines Hochleistungsladegeräts erzeugen seine internen Komponenten (z.B. Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Transformatoren) erhebliche Wärmeenergie. Ist der Wärmeableitungsmechanismus nicht ausreichend, kann dies zu einer Verringerung der Ladeeffizienz führen und in schweren Fällen sogar die Alterung der Komponenten beschleunigen oder einen Brand verursachen. Im Folgenden werden die Vor- und Nachteile von drei gängigen Wärmeableitungsstrategien analysiert.

1. Natürliche Wärmeabfuhr: Einfach, aber weniger effizient

    Prinzip: Hauptsächlich stützt sich auf natürliche Konvektion von Luft und Strahlung auf der Oberfläche des Gehäuses.

    Vorteile: Einfache Bauweise, keine Geräuschentwicklung, kein zusätzlicher Energieverbrauch.

    Nachteile: Geringere Kühleffizienz, nur geeignet für Anwendungen mit geringer Leistung (<500W).

2. Kühlkörper: passive Verbesserung auf der Grundlage der natürlichen Wärmeabfuhr, hat aber immer noch Einschränkungen

    Prinzip: Verbesserung der Wärmeabfuhrleistung durch Erhöhung der Fläche des Kühlkörpers oder die Annahme von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit (z. B. Aluminiumlegierung).

    Vorteile: Einfachere Struktur, bessere Wärmeableitung als natürliche Wärmeableitung.

    Nachteile: Größer in der Größe, wird die Kühleffizienz erheblich durch die Umgebungstemperatur beeinflusst und es ist schwierig, kontinuierlich hohe Leistungslasten zu bewältigen.

3. Lüfterkühlung: Als aktive Kühlmethode gilt es als "ultimative Lösung" für die Kühlung.

    Prinzip: Der Ventilator wird verwendet, um den Luftstrom zu zwingen, die innere Wärme schnell zu entfernen.

    Vorteile:

       Effiziente Kühlung: Verglichen mit natürlicher Kühlung, kann die Temperatur um 30%-50% reduziert werden, die den Bedarf der hohen Leistung über 1000W leicht bewältigen kann. o Kompakte Größe: Keine Notwendigkeit, ein großes, kompaktes und einfach zu bedienendes Kühlsystem zu verwenden.

       Kompakte Größe der Ausrüstung: Keine Notwendigkeit, große Kühlkörper zu verwenden, was dazu beiträgt, das Design der Ausrüstung zu miniaturisieren.

    Branchentrend: Über 90% der industriellen Hochleistungsladegeräte haben Lüfterkühlungslösungen angenommen.

II.  Der Kernmechanismus der Lüfterkühlung: Drei Prinzipien der Luftkanalgestaltung

Die Leistung der Lüfterkühlung beschränkt sich nicht nur auf die Leistung des Lüfters selbst, sondern hängt auch eng mit der Konstruktion des Luftkanals zusammen. Schlechte Luftkanalkonstruktion verursacht Luftstromturbulenzen und reduziert die Kühleffizienz erheblich. Im Folgenden sind die "goldenen Regeln" des Luftkanaldesigns von unserem Team vorgeschlagen.

1. Halten Sie den Lufteinlass weg von der Wärmequelle: Verhindern Sie das Phänomen der "Heißluftzirkulation"

    Problem: Wenn sich der Lufteinlass zu nahe an den wärmeerzeugenden Komponenten (z.B. Transformatoren) befindet, führt die inhalierte Heißluft dazu, dass die Komponenten zweimal erhitzt werden, was zu einem Teufelskreis führt.

    Lösung:

       Stellen Sie Lufteingänge in kühleren Bereichen der Anlage (z. B. Seiten oder Boden) an, um sicherzustellen, dass kühlere Luft angesaugt wird. o Stellen Sie sicher, dass die Anordnung des Heizelements nicht zu nah am Heizelement (z. B. Transformator) liegt.

       Optimieren Sie die Anordnung des Heizelements so, dass es vom Luftkanal isoliert ist, um Störungen des Luftstroms von der Wärmequelle zu vermeiden.

2. Kanalentwurf "kurz und gerade": Verringern Sie den Luftstromwiderstand

    Problem: Lange und gewickelte Kanäle erhöhen den Luftströmungswiderstand, verlangsamen die Luftgeschwindigkeit und führen zu Wärmeansammlung.

    Lösung:

       Nehmen Sie ein gerades Kanaldesign an, um den Luftstrompfad zu verkürzen.

       Bauen Sie interne Komponenten nach unten, um einen ungehinderten Luftstrom an der Oberseite des Produkts zu gewährleisten.

3. Präzise direktionale Wärmeableitung

    Problem: Wenn das Layout der wärmeerzeugenden Komponenten gestreut ist, ist es schwierig, die wichtigsten wärmeerzeugenden Komponenten effektiv zu kühlen.

    Lösung:

       Angemessene Verteilung der Wärmequellen während des PCB Layouts.

       Nutzen Sie die synergistische Wirkung von Ventilatoren und Luftkanälen, um den Luftstrom präzise auf Bereiche mit hoher Hitze (z. B. MOS-Rohre, Induktoren) zu lenken.

III.  Fallstudie: Wie steigert 1300W hohe Effizienz Wärmeabfuhr den Produktwert?

    Temperaturleistung: Unter 120Vac & 220Vac Eingang Volllastbetrieb kann die maximale Umgebungstemperatur des Produkts 50 Grad Celsius erreichen, was den Temperaturanforderungen der meisten Länder und Regionen auf der ganzen Welt entspricht.

    Lebensdauer: Bei jeder 10°C Reduzierung der Betriebstemperatur von Bauteilen verdoppelt sich die theoretische Lebensdauer. Unter 25℃ Umgebungstemperatur kann die Lebensdauer des Produkts bis zu 89000Hours sein.

    Sicherheit: IP65 Schutz + flammhemmende Materialien, die das Risiko von Kurzschlüssen und Bränden durch hohe Temperaturen beseitigen.

IV.  Wählen Sie uns, wählen Sie "cool" Ladeerlebnis

Inventronics Hochleistungs-Lithium-Batterieladegerät, mit Lüfterkühlung und intelligentem Luftkanalentwurf,

    Hocheffiziente Wärmeabfuhr: Unterstützung 1300W kontinuierliche Leistung, die Temperatur ist immer besser als der Industriestandard.

    Langlebig: Vollständig versiegelte staubdichte Struktur und ausgezeichnete thermische Leistung.

    Sicher und zuverlässig: Rundumschutz, zuverlässiger Einsatz.