アプリケーションに適したバッテリー熱管理システムの選択

 

高性能バッテリーは、エネルギー貯蔵システム、ドローン、電気自動車、医療機器、産業機械に不可欠なコンポーネントになりつつあります。

 

信頼性と効率性に優れたバッテリー熱管理システムの必要性は、かつてないほど高まっています。

 

リチウムイオンやその他の大容量バッテリーの化学的性質は、安全性を保証し、バッテリーの寿命を延ばし、さまざまな環境条件下でピーク性能を維持するために、熱的に安定している必要があります。

 

一緒に、バッテリーの熱管理の基礎を探り、さまざまな冷却技術を比較します。

 

バッテリーの熱管理を理解する

バッテリーの熱管理とは、充電、放電、およびアイドル状態のバッテリーセルの温度を調整するために使用されるシステムと技術を指します。

 

よく考えられた熱管理計画は、セルの劣化を最小限に抑え、熱暴走を回避し、過熱を防ぎます。これらはすべて、高電力負荷と頻繁なサイクルを必要とするアプリケーションにおいて重要です。

 

最も洗練されたバッテリー管理システム(BMSの)は、効率的な温度管理システムがないと細胞の健康を維持するのに苦労します。

 

これは、バッテリーの熱環境がバッテリーの性能に直接影響するためです。

 

バッテリーの熱管理とバッテリー管理

バッテリー管理システムは、電圧、電流、SOCの(State of Charge)、SOH(State of Health)、および保護ロジック—バッテリーの熱管理は、特に温度の監視と制御に焦点を当てています。

 

これらの 2 つのサブシステムは緊密に統合されているため、共有センサーと制御アルゴリズムを使用してバッテリー性能を最大化するために頻繁に連携します。

 

インテリジェントな熱保護システムと統合された温度センサーは、現代のBMSデバイスの機能です。

 

サーマルカットオフやヒーターの作動など、これらの特性により、高温または低温の状況での自動介入が保証されます。

 

システムアーキテクチャとサーマルフロー

ザバッテリー熱管理システムの構造含む：

 

温度センサー(NTC / PTC):細胞温度をリアルタイムで測定

 

冷却/加熱装置:ファン、液体コールドプレート、加熱パッドなど

 

ヒートシンクと絶縁層:均一な熱分布を促進する

 

コントロールユニット(BMS内):センサーデータを解釈し、熱応答を作動させる

 

温度イベント時に電流をカットしたり、充電をオフにしたりするなど、ミリ秒単位で動的な決定を下すために、高度なBMSデバイスは熱特性と電気特性を調整します。

 

液体冷却と空冷

バッテリーの熱管理システムには、大きく分けて2つのタイプがあります。

 

空冷:経済的でシンプルですが、効率が劣るため、小型ドローンや民生用デバイスなどの低電力から中電力のアプリケーションに適しています。

 

液体冷却:より複雑で高価ですが、優れた熱伝導率と熱放散を提供し、EV、産業用バッテリー、高出力ドローンに最適です。

 

電力密度、アプリケーション、および環境要因はすべて、どのオプションが最適かに影響します。

 

業界別の主なアプリケーション

 

電気自動車(電気自動車)

 

最適な性能と安全性を得るために、EVバッテリーは特定の温度範囲内で動作する必要があります。

 

ダイナミックな状況でのバッテリー寿命は、BMSに統合された液冷式熱管理システムによって保証されます。

 

エネルギー貯蔵システム(ESS)

 

熱安定性と高いサイクル寿命は、固定システムにとって不可欠です。

 

高い充電/放電サイクルに一定の温度調整を伴わなければならないアプリケーションは、スマートBMSによってサポートされています。

 

ドローンとUAV

 

航空機搭載システムには、軽量で正確な熱制御が必要です。

 

小型フォームファクタとUART/CAN/RS485接続により、効果的なテレメトリを実現するスマートBMSは、これらの要求を満たすように設計されています。

 

極端気候オペレーション

 

統合されたヒーターと低温充電カットオフは、低温または極端に高温にさらされるアプリケーションでは重要です。

 

製品のハイライト

 

AY-L24S300A-ES001 (7S–24S)

 

 

電動フォークリフトやEVバッテリーは、この大容量BMSが意図されている大規模システムの例です。重要な特性は次のとおりです。

 

電圧範囲:21V〜100V

連続電流:300A

統合温度センサー

パッシブバランシングとCAN通信

堅牢な熱的および電気的安定性を必要とするシステムに最適

 

AY-L10S200A-ES002 (3S–10S)

 

 

ロボット工学、ドローン、またはポータブル機器に最適な手頃な価格のオプション:

 

最大42V(4.2V /セル)の電圧サポート

低アイドル電流:<30mA

10K NTCによる正確な熱保護

CAN、UART、RS485に対応して統合

 

AY-L16S200A-ES003 (8S–16S)

 

 

このモデルは、中規模のエネルギーシステム向けに調整されており、次の機能を提供します。

 

16S構成の幅広い互換性

プロトコルの柔軟性

スケーラブルな熱統合のための並列サポートとモジュラー設計

 

効果的なバッテリー熱管理システムとは?

効果的なシステムは、次のものを提供する必要があります。

 

迅速な対応温度変化へ

広い動作温度範囲(-40°C〜+85°Cなど)

統合暖房氷点下環境用

正確なセンサー読み取りドリフトを最小限に抑えて

寄生電力消費が最小限バッテリーの寿命を延ばすため

 

前述の3つのタイプは、これらの機能をすべて幅広い互換性と並列通信と組み合わせているため、フリートやモジュール式バッテリーパックに最適なオプションです。

 

将来のトレンド:インテリジェントで予測的なシステム

ますますインテリジェント化するバッテリーシステムの将来の熱管理には、次のものが含まれます。

 

AIベースの熱予測

走行パターンや使用パターンに基づく熱負荷分散

フリート/クラウドプラットフォームに統合されたリアルタイムの熱分析

パッシブ冷却のための相変化材料(PCM)の統合

 

これらの開発により、次世代バッテリーシステムの性能だけでなく、持続可能性と安全性も向上します。

 

FAQ

 

Q:バッテリーの熱管理とは何ですか?

 

A:バッテリーが熱すぎるときに熱を分散させるか、冷たすぎるときに熱を供給することにより、バッテリーの熱管理システムはバッテリーの動作温度を調整します。

 

これらのシステムのバッテリー温度を調整するために、エンジニアはアクティブ、パッシブ、またはハイブリッド熱伝達技術を採用しています。

 

Q:熱管理はどのように機能しますか?

 

A:余分な熱は、人工的または自然な対流によって冷たい空気が加熱されたアイテムを通過するときに、気流によってコンポーネントから引き上げられます。

 

対流は、大部分の熱管理システムで温度を制御する上で主要な役割を果たしています。

 

浮力などの自然の空軍のみが、空気分子を移動させるために受動的な解決策によって使用されます。

 

Q:リチウム電池は冷却が必要ですか?

 

A:バッテリーは、再充電する前に常に冷ましておく必要があります。

 

家にいるときは、ガジェットを充電してください。

 

熱管理は、現在、すべての業界でバッテリーシステム設計の基本的な部分であり、もはやオプション機能ではありません。

 

車両への動力供給、再生可能エネルギーの貯蔵、ドローンの飛行など、適切なバッテリー熱管理システムを選択することは、安全性、信頼性、効率性にとって非常に重要です。

 

高度な熱認識型BMSソリューションを求める米国、日本、ドイツのバイヤー向けに、Shenzhen Ayaa Technology Co., Ltd.のAY-L24S300A-ES001、AY-L10S200A-ES002、AY-L16S200A-ES003などの製品は、スマート制御、堅牢な安全性、高い適応性を兼ね備えています。

 

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