Analiza wydajności termicznej ładowarek litowych o dużej mocy – w celu poprawy efektywności ładowania i bezpieczeństwa

Wraz ze wzrostem trendu elektryfikacji motocykli i powszechną popularnością różnych rodzajów scen elektrycznych, zapotrzebowanie na ładowarki litowe średniej i wysokiej mocy doświadcza szybkiego wzrostu. W tym kontekście rozpraszanie ciepła ładowarki stało się centrum uwagi w branży. Wysokie temperatury nie tylko zmniejszają wydajność ładowania, ale także mogą prowadzić do zagrożenia dla bezpieczeństwa. Aby utrzymać wydajność rozpraszania ciepła ładowarek wysokiej mocy w ciągłej pracy, w artykule omówiono kluczowe technologie osiągnięcia efektywnego rozpraszania ciepła z analizy porównawczej rozwiązań rozpraszania ciepła i strategię optymalizacji projektowania kanałów powietrznych w dwóch wymiarach.

I. Czy trudno jest rozproszyć ciepło w ładowarkach o dużej mocy? Porównanie wspólnego roztworu rozpraszania ciepła

Podczas pracy ładowarki o dużej mocy jej wewnętrzne komponenty (np. tranzystory pola efektu metalu-tlenku-półprzewodnika (MOSFETy), transformatory) generują znaczną energię cieplną. Jeśli mechanizm rozpraszania ciepła nie jest odpowiedni, może to prowadzić do zmniejszenia wydajności ładowania, a w poważnych przypadkach może nawet przyspieszyć starzenie się komponentów lub spowodować pożar. Poniżej przeanalizujemy zalety i wady trzech powszechnie przyjętych strategii rozpraszania ciepła.

1. Naturalne rozpraszanie ciepła: Proste, ale mniej wydajne

    Zasada: Opiera się głównie na naturalnej konwekcji powietrza i promieniowania na powierzchni obudowy.

    Zalety: Prosta konstrukcja, brak generowania hałasu, brak dodatkowego zużycia energii.

    Wady: Niższa wydajność chłodzenia, nadaje się tylko do zastosowań o niskiej mocy (<500W).

2. Chłodnik: bierne wzmocnienie na podstawie naturalnego rozpraszania ciepła, ale nadal ma ograniczenia

    Zasada: Zwiększ wydajność rozpraszania ciepła poprzez zwiększenie powierzchni radiatora lub przyjmowanie materiałów o wysokiej przewodności cieplnej (np. stop aluminium).

    Zalety: Prostsza struktura, lepsze rozpraszanie ciepła niż naturalne rozpraszanie ciepła.

    Wady: Większy rozmiar, wydajność chłodzenia jest znacząco wpływana przez temperaturę otoczenia i trudno jest radzić sobie z ciągłymi dużymi obciążeniami mocowymi.

3. Chłodzenie wentylatora: Jako metoda aktywnego chłodzenia jest uważana za "ostateczne rozwiązanie" chłodzenia.

    Zasada: Wentylator służy do wymuszenia przepływu powietrza do szybkiego usunięcia ciepła wewnętrznego.

    Zalety:

1）  Wydajne chłodzenie: W porównaniu z naturalnym chłodzeniem temperaturę można obniżyć o 30%-50%, co może łatwo sprostać zapotrzebowaniu na dużą moc ponad 1000W. o Kompaktowy rozmiar: Nie ma potrzeby używania dużego, kompaktowego i łatwego w użyciu systemu chłodzenia.

2）  Kompaktowy rozmiar sprzętu: Nie ma potrzeby używania dużych chłodników, co pomaga zminiaturyzować projekt sprzętu.

    Trend w branży: Ponad 90% przemysłowych ładowarek o wysokiej mocy przyjęło rozwiązania chłodzenia wentylatorów.

II. Podstawowy mechanizm chłodzenia wentylatora: trzy zasady projektowania kanałów powietrznych

Wydajność chłodzenia wentylatora jest nie tylko ograniczona do wydajności samego wentylatora, ale także ściśle związana z konstrukcją kanału powietrznego. Słaba konstrukcja kanału powietrznego spowoduje turbulencje przepływu powietrza, znacznie zmniejszając efektywność chłodzenia. Poniżej znajdują się "złote zasady" projektowania kanałów wentylacyjnych zaproponowane przez nasz zespół.

1. Trzymaj wlot powietrza z dala od źródła ciepła: Zapobiegaj zjawisku "cyrkulacji gorącego powietrza"

    Problem: Gdy wlot powietrza znajduje się zbyt blisko komponentów wytwarzających ciepło (np. transformatorów), wdychane gorące powietrze spowoduje podgrzewanie komponentów dwukrotnie, co powoduje błędne cykl.

    Rozwiązanie:

1）  Zlokalizować wloty powietrza w chłodniejszych obszarach urządzenia (np. bocznych lub dolnych), aby upewnić się, że chłodniejsze powietrze jest wciągane. o Upewnij się, że układ elementu grzewczego nie jest zbyt blisko elementu grzewczego (np. transformatora).

2）  Zoptymalizuj układ elementu grzewczego tak, aby był odizolowany od kanału wentylacyjnego, aby uniknąć zakłóceń z przepływem powietrza ze źródła ciepła.

2. Konstrukcja kanału "krótka i prosta": Zmniejsz opór przepływu powietrza

    Problem: Długie i nawijane kanały zwiększają opór przepływu powietrza, spowalniając prędkość powietrza i prowadząc do gromadzenia się ciepła.

    Rozwiązanie:

1）  Zastosuj prostą konstrukcję kanału, aby skrócić ścieżkę przepływu powietrza.

2）  Buduj wewnętrzne komponenty w dół, aby zapewnić niezakłócony przepływ powietrza w górnej części produktu.

3. Dokładne kierunkowe rozpraszanie ciepła

    Problem: Jeśli układ elementów wytwarzających ciepło jest rozproszony, trudno jest skutecznie schłodzić kluczowe elementy wytwarzające ciepło.

    Rozwiązanie:

1）  Rozsądny rozkład źródeł ciepła podczas układu PCB.

2）  Wykorzystaj synergiczny efekt wentylatorów i kanałów powietrznych, aby dokładnie kierować przepływ powietrza do obszarów o dużym ciepłu (np. rury MOS, induktory).

III. Study przypadku: W jaki sposób rozpraszanie ciepła o wysokiej wydajności 1300W zwiększa wartość produktu?

    Wydajność temperatury: Pod pełnym obciążeniem wejściowym 120Vac.220Vac maksymalna temperatura otoczenia produktu może osiągnąć 50 stopnie Celsjusza, co spełnia wymagania temperatury większości krajów i regionów na całym świecie.

    Wydajność żywotności: W przypadku każdej zmniejszenia temperatury pracy podzespołów 10°C, teoretyczna żywotność podwoi się. W temperaturze otoczenia 25℃ żywotność produktu może wynosić do 89000Hours.

    Bezpieczeństwo: ochrona IP65 i materiały ognioodporne, eliminujące ryzyko zwarcia i pożarów spowodowanych wysoką temperaturą.

IV. Wybierz nas, wybierz "fajne" doświadczenie ładowania

Wysokiej mocy ładowarka akumulatorów litowych Inventonics, z chłodzeniem wentylatora i inteligentną konstrukcją kanału wentylacyjnego,

    Wysokowydajne rozpraszanie ciepła: Obsługa ciągłej mocy 1300W, temperatura zawsze jest lepsza niż standard branżowy.

    Trwałość: W pełni uszczelniona struktura pyłoszczelna i doskonała wydajność termiczna.

    Bezpieczne i niezawodne: wszechstronna ochrona, bardziej niezawodne użytkowanie.