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电子设备冷却概述

新能源汽车的电池冷却系统技术有哪些?分别有什么特点?

一、风冷电池技术

以空气为介质冷却电池的方法称为空气冷却技术。主要原理是利用流动换热的方法来达到冷却的目的。冷却技术具有设备简单、维护成本低、制造成本低的特点,因此广泛应用于各种动力电池和电子设备电池的保护装置中。这种技术虽然成本低,应用方便,但受导热系统和空气比热容的影响,因此在实际应用过程中冷却效果相对较差。目前,风冷电池技术的研究方向主要集中在三个方面风量、流道、电池空间规划。

二、液冷电池技术

利用液体介质降低动力电池冷却的技术称为液冷电池技术,通常使用乙二醇和水的溶液结合制冷剂来达到冷却效果。该技术的优点是比热容大,传热系数高。与风冷技术相比,具有更好的冷却效果。在液冷电池技术中,有两种类型:直接和间接。用液体直接接触电池的方法叫直接式,用冷却管或冷却板冷却电池的方法叫间接冷却式。目前常见的技术研究方向包括冷却液成分优化、冷板或盘管通道设计、液体流动优化。

三、热管冷却电池技术

利用充有相变工质的中空管和良好的密封,通过蒸发器和冷凝器达到冷却效果的技术称为热管冷却电池技术。该技术的实现原理是蒸发器吸收足够的热量后,封闭空管芯内的液体蒸发产生气压,流向冷凝器。气体经过冷凝器后放出热量,蒸汽再次凝固成液体,继续吸热,从而达到循环过程的冷却效果。这种技术的原理是液体转化为蒸汽时产生毛细作用,使管道中的介质能够流动,实现循环蒸发的效果。目前汽车动力电池热管冷却技术的研究主要集中在冷却性能模拟、阿伯丁冷凝器设备优化、数学模型设计等方面。

四、相变材料冷却电池技术

相变材料基于相变吸热原理降低电池组的工作温度。它具有无毒无害、热稳定性好、成本低、使用方便的技术特点。相变材料冷却方式不需要通道设备和电气设备,系统安全性很高。目前应用广泛且成熟的相变材料主要有改性成本脱蜡、水和盐、有机酸化合物等。

电子设备的冷却

电子设备的冷却并非单纯的吹风或者吸风,必须是让空气形成完整的流动通路.

半导体制冷片原理

半导体制冷原理

半导体制冷又称电子制冷,或者温差电制冷,是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科,它利用特种半导体材料构成的P-N结,形成热电偶对,产生珀尔帖效应,即通过直流电制冷的一种新型制冷方法,与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

半导体制冷器特点

半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点,且工作可靠,操作简便,易于进行冷量调节。但它的制冷系数较小,电耗量相对较大,故它主要用于耗冷量小和占地空间小的场合,如电子设备和无线电通信设备中某些元件的冷却;有的也用于家用冰箱,但不经济。 半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时,两端之间就会产生热量转移,热量就会从一端转移到另一端,从而产生温差形成冷热端。

半导体制冷优点

1、不需要任何制冷剂,可连续工作,没有污染源没有旋转部件,不会产生回转效应,没有滑动部件是一种固体片件,工作时没有震动、噪音、寿命长,安装容易。

2、半导体制冷片具有两种功能,既能制冷,又能加热,制冷效率一般不高,但制热效率很高,永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

3、半导体制冷片是电流换能型片件,通过输入电流的控制,可实现高精度的温度控制,再加上温度检测和控制手段,很容易实现遥控、程控、计算机控制,便于组成自动控制系统。

冷却系由什么组成?

发动机工作时气缸内会产生很高的高温高压气体,如果不采用有效的冷却措施发动机的受热零部件损坏,使发动机无法正常工作。冷却系的功能是保证发动机在正常温度范围内受热零部件工作。具体设计要求如下:

①保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围。

②发动机起动后能在短时间内达到最佳温度范围。

③保证散热器散热效率高,材料消耗少。

④水泵、风扇消耗功率小,噪声低。

⑤冷却系统中的零部件拆装、维修方便。

2 冷却系结构

(1)基本结构

如图1l—1所示,该结构由发动机水路、水泵、散热器、风扇、节温器以及连接管路组成。

1.发动机 2.节温器 3.水泵 4.风扇和风扇离合器 5.散热器

为保证冷却系统内残存的气体能顺利排出、加水充分、发动机放水彻底,一般要求散热器的上水室(散热器进水室)进水口处为冷却系统的最高点,下水室(出水室)出水口为冷却系的最低点。该种结构的特点如下:

①结构简单

②发动机工作时水温升高后冷却水会外溢。冷却系统不能在满水量下工作,易产生气体,除气不彻底。

③由于散热器的上、下水室分别处于冷却系统的最高点、最低点、给冷却系统及整车布置带来困难。

④为防止冷却系失水量过大,散热器的上水室必须加大,这样既浪费材料又增大于散热器的体积。

由于上述原因,该种结构冷却系在国外已不采用,国内也逐步淘汰。

(2)带补偿水桶结构

如图11—2所示在基本结构的基础上增加一个补偿水桶。该补偿水桶的作用是发动机工作时水温升高后,水膨胀外溢可流人补偿水桶内;当水温降低后,冷却系水体积减小,补偿水桶内的水会重新被吸回到冷却系。这样保证了AG体育首页发动机在任何工况冷却系能始终充满水、该种结构的特点如下:

①结构简单,散热器上水室可大幅度地减小,节约材料,降低高度。

②除气效果较好,保证冷却系统始终充满水。

③同基本结构一样,散热器的上、下水室也应处在冷却系的最高及最低点,给冷却系统整车布置带来困难。

④为确保补偿水桶内的水进出通畅、对冷却系统的密封性要求较高。

⑤补偿水桶的位置比较随意,但离散热器较近为好,补偿桶的最高点可与散热器最高点大致相同。

(3)带膨胀水箱结构

如图11-3所示在基本结构上增加一个膨胀水箱,膨胀水箱布置在冷却系最高点,散热器的最高点可以低于发动机,这给整车布置带来很大方便。膨胀水箱的作用与补偿水桶的作用相似,提高了冷却水位的后头,使用效果但该结构的最好。

冷却系应首先选用带膨胀水箱结构,其次选用带补偿水桶结构,基本结构一般不选用。

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课程背景:

随着微电子技术及组装技术的发展,现代电子设备正日益成为由高密度组装、微组装所形成的高度集成系统。电子设备日益提高的热流密度,使设计人员在产品的结构设计阶段必将面临热控制带来的严酷挑战。热设计处理不当是导致现代电子产品失效的重要原因,电子元器件的寿命与其工作温度具有直接的关系,也正是器件与PCB中热循环与温度梯度产生热应力与热变形最终导致疲劳失效。而传统的经验设计加样机热测试的方法已经不适应现代电子设备的快速研制、优化设计的新需要。因此,学习和了解目前最新的电子设备热设计及热分析方法,对于提高电子设备的热可靠性具有重要的实用价值。

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培训收益: - 通过本课程的学习,学员能够了解--- 1. 电子设备热设计要求及热设计方法 2. 电子设备冷却方法的选择及主要元器件的热特性 3. 电子设备的自然冷却及强迫风冷设计 4. 散热器的设计及优化 5. 热电致冷、热管散热器等高效散热部件的原理及应用 6. 电子设备热性能评价及改进方法 7. 计算机辅助热分析原理 8. 电子设备热设计工程应用实例 目标学员: - 研究所、公司热设计人员、结构可靠性设计人员 培训时间: 两天,共14小时 电子设备热设计讲座 课程内容: 一、 电子设备热设计要求(0.5H) 1. 热设计基本要求 2. 热设计应考虑的问题 二、 电子设备热分析方法(1H) 1. 热分析的基本问题 2. 传热基本准则 3. 换热计算 4. 热电模拟 5. 热设计步骤 三、 冷却方法的选择(0.25H) 1. 冷却方法的分类 2. 冷却方法的选择 3. 冷却方法选择示例 4. 冷却技术的极限 四、 电子元器件的热特性(0.25H) 1. 半导体器件的热特性 2. 磁芯元件的热特性 3. 电阻器的热特性 4. 电容器的热特性 五、 电子设备的自然冷却设计(1H) 1. 热安装技术 2. 热屏蔽和热隔离 3. 印制板的自然冷却设计 4. 传导冷却 5. 电子设备机柜和机壳的设计 六、 电子设备用肋片式散热器(0.5H) 1. 概述 2. 肋片散热器的传热性能 3. 肋片散热器设计 4. 肋片散热器在工程应用中的若干问题 七、 电子设备强迫空气冷却设计(1H) 1. 强迫空气冷却的热计算 2. 通风机 3. 系统压力损失及计算 4. 强迫空气冷却系统的设计 5. 通风管道的设计 6. 强迫空气冷却的机箱和机柜设计 八、 电子设备用冷板设计(0.5H) 1. 概述 2. 冷板的结构类型及选用原则 3. 冷板的换热计算 4. 冷板的设计步骤 九、 热电制冷器(1.25H) 1. 概述 2. 热电制冷的基本原理 3. 制冷器冷端净吸热的基本方程 4. 热电制冷器的两种设计方法 5. 多级热电制冷器的性能 6. 热电制冷器工程设计实例 7. 热电制冷器的结构设计 8. 热电制冷器在热控制中的应用 十、 热管散热器的设计(1.25H) 1. 概述 2. 热管的类型及其工作原理 3. 普通热管的传热性能 4. 热管设计 十一、 电子设备的热性能评价(0.5H) 1. 热性能评价的目的与内容 2. 热性能草测 3. 热性能检查项目 4. 热性能测量 十二、 计算机辅助热分析技术(1.5H) 1. 计算流体动力学概述 2. 计算流体动力学的工作步骤 3. 计算流体动力学的分支 4. CFD求解过程 5. CFD软件结构 6. 常用的CFD商用软件 7. 边界条件的应用 十三、 热设计实例(4H) 1. 大功率LED热设计 2. 电子设备热分析软件应用研究 3. 典型密封式电子设备热设计 4. 功率器件热设计及散热器的优化设计 5. 表面贴装元器件的热设计 6. 某3G移动基站机柜的热仿真及优化 7. 电子设备热管散热器技术现状及进展 8. 吹风冷却时风扇出风口与散热器间距离对模块散热的影响 9. 实验评估热设计软件

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