단일 셀은 사방이 공기로 둘러싸인 열린 트레이에서 충전되지만, 팩은 내부 셀이 표면 셀만큼 쉽게 열을 방출할 수 없고, 하나의 뜨거운 셀이 전체 스트링의 동작을 바꿀 수 있는 제한된 부피 안에서 충전됩니다. 따라서 팩 수준 열 관리는 다중 셀 NiMH 급속 충전의 전제 조건이지, 나중에 덧붙일 사항이 아닙니다. 이 글은 충전 중인 NiMH 팩의 열 설계를 다룹니다 – 열이 어떻게 생성되고 분포하는지, 전도 및 기류 경로를 어떻게 배치해야 하는지, 온도 센서가 어디에 위치해야 하고 몇 개가 필요한지, 그리고 충전 전류가 왜 평균 셀이 아니라 가장 뜨거운 셀에 의해 항상 결정되어야 하는지를 – 모든 셀을 단일 셀 글들이 정의하는 범위 안에 유지하기 위해서입니다.
팩 내부에서 열원은 다양합니다: 내부 셀은 주변으로의 열저항이 더 높아 가장자리 셀보다 더 뜨겁게 작동하고; 내부저항이 약간 더 높은 셀은 더 많은 I-제곱-R 열을 생성하며; 완전 충전에 처음 도달한 셀은 다른 셀이 여전히 충전을 받아들이는 동안 발열 재결합에 들어가, 이미 가장 많이 진행된 위치에 열을 집중시킵니다. 그래서 열 구배가 나타나고, 명목상 매칭된 셀 사이에서도 충전 종료 구간을 지나며 더욱 날카로워집니다.
하나로 뭉뚱그린 “팩 온도”는 이 구배를 가립니다; 설계는 다중 노드 전기-열 네트워크(Paper 18)가 프로토타입 제작 전에 형상과 손실로부터 예측할 수 있는 공간 온도 장을 두고 추론해야 합니다.
각 셀에 정의된 열 탈출 경로가 있도록 셀을 배치해야 합니다: 셀을 섀시나 외벽에 연결하는 열전도성 홀더 또는 포팅, 열을 확산하는 금속 캐리어 프레임, 그리고 밖으로 나가는 경로가 없는 완전 절연된 내부 스택을 피해야 합니다. 밀착 접촉한 원통형 셀은 이웃 셀 사이로 열을 전도합니다 – 확산에는 도움이 되지만 핫스팟을 전파할 수 있음 – 따라서 간격, 홀더 전도도 및 접촉 압력은 충전 중 최고 온도에 실제 영향을 미치는 설계 변수입니다.
고율 팩의 경우, 열 확산판이나 외함 벽으로의 열 계면 재료는 전체 하우징을 방열기로 만듭니다; 유지 가능한 충전 전류는 궁극적으로 이 사슬의 주변으로의 열저항에 의해 설정됩니다.
대류가 가능한 곳에서는 통풍 채널이 자연 부력 방향과 정렬되고 사강을 피해야 합니다; 공기가 순환하도록 셀 간격을 두는 것은 약간의 부피 손실이 있더라도 급속 충전에 빽빽한 블록보다 낫습니다. 충전 중 강제 기류는 구배를 상당히 평탄하게 하고 더 높은 전류를 허용하지만, 컨트롤러는 팬 상태를 알아야 합니다 – 멈추거나 막힌 팬은 열저항을 바꾸며, 충전 프로파일은 냉각이 실패했다고 가정하지 말고 기류 없음 경우로 감률해야 합니다.
팬 스위칭은 또한 dT/dt 아티팩트(Paper 7)를 만들므로, 열 종료는 필터링된 측정을 사용해야 하고 팬 유발 냉각 단계를 안전 상태로 오인하지 않아야 합니다.
NTC는 가장 뜨거울 가능성이 높은 셀 – 기하학적으로 내부 위치, 외부 열원에 가장 가까운, 그리고 (알려진 경우) 저항이 가장 높은 셀 – 을 측정해야 하며, 접근이 쉬운 바깥 셀이 아닙니다. 단일 센서는 작은 거의 등온 팩에만 허용됩니다; 더 큰 팩은 여러 개가 필요하고, 충전 전류와 종료는 최대 판독값에 의해 결정됩니다: 전류가 모든 직렬 셀에 공통이므로, 가장 뜨거운 셀이 전체 스트링의 재결합 및 노화 한계를 설정합니다.
좋은 기계적 결합(Paper 7) – 센서를 PCB가 아니라 셀 캔에 클립하거나 접착 – 과 센서 고장 점검이 감지 설계를 완성합니다; 측정되지 않은 뜨거운 셀은 팩 수준 과충전 사고의 고전적인 근본 원인입니다.
팩 컨트롤러는 공간 열 그림을 셀별 전기 그림과 결합합니다: 가장 뜨거운 셀부터 전류를 감률하고, 첫 셀이 유효한 정지 기준에 도달하면 스트링을 종료하며, 핫셀을 만드는 분산을 줄이기 위해 밸런싱(다음 글들)을 사용합니다. 첫 그림은 비관리 팩과 열 관리 팩의 온도 분포를 대조하고; 둘째는 최고온 셀 거버넌스 루프를 순서화합니다.
열 모델로 현장을 예측하고, 최악 주변 및 막힌 기류에서 열전대가 장착된 프로토타입 충전으로 확인하며, 어떤 셀도 단일 셀 범위를 초과하지 않음을 검증하는 것이 단일 셀 인증의 팩 등가물입니다.
Weijiang은 팩 통합자에게 셀 간격 및 열 안내, 팩 열 모델을 채울 단일 셀 발열 데이터, 그리고 구배를 유발하는 고유 분산을 줄이는 매칭 셀 선정을 지원합니다. 열적으로 건전한 팩은 다음 두 글의 다중 셀 직렬 및 밸런싱 기법이 작동할 수 있게 하는 것입니다. 밸런싱은 열이 안전 충전 범위 밖으로 밀어낸 셀을 구할 수 없기 때문입니다.
Weijiang Power는 소비자, 산업, 의료 및 모빌리티 고객을 위해 니켈-금속수소 셀, 매칭 팩과 충전 준비 구성을 설계·제조하고, 충전 프로토콜 안내, IEC 61951-2 성능 파일, IEC 62133-1 안전 증거 및 충전기 공동 검증으로 파트너를 지원합니다. 셀 규격, 충전율, 열 범위와 사이클 목표를 알려주시면, 당사 엔지니어가 가동 시간과 수명을 모두 보호하는 셀-충전 조합을 지정합니다. 제품 페이지에서 라인업을 확인하세요.
