Calcul de sélection des éléments chauffants

a) Les éléments chauffants de batterie sont principalement disponibles sous trois formes : éléments chauffants en silicone, éléments chauffants PTC et films chauffants PI. La conception de la taille de l'élément chauffant est finalisée après la sélection du matériau approprié en fonction des besoins en puissance de chauffage, du coût, du poids et de l'espace.

1) Les éléments chauffants PTC contiennent un élément chauffant en céramique et une plaque en aluminium qui mesure généralement 5-8 mm d'épaisseur et a une capacité de charge. Le bas du module de batterie se trouve généralement là où ils se trouvent, comme illustré sur la figure 1(a).

2) Les éléments chauffants en silicone sont composés d'un corps en silicone et d'un noyau chauffant d'environ 1,2 mm d'épaisseur. Ils sont généralement positionnés sur le côté du module et sont incapables de supporter du poids. Alternativement, un élément chauffant en silicone peut être logé à la base du module, comme illustré sur la figure 1(b).

3) Les films chauffants PI sont composés d'un noyau chauffant et d'un film PI, qui ont généralement une épaisseur d'environ 0,38 mm. Ils sont généralement positionnés sur le côté du module et sont incapables de supporter du poids. De plus, ils peuvent être positionnés à la base du module s’il y a suffisamment d’espace.

b) Calcul de la puissance de chauffage

La puissance chauffante de l'élément chauffant est déterminée par la formule suivante :

F = 60 × R × W

Où F désigne la puissance de chauffage de l’élément chauffant, W ;

La capacité thermique spécifique du module est notée R/(K ∙ K).

Le poids du module, en kilogrammes, est noté W.

60 fait référence au taux de chauffage de la batterie requis par le client-, degré/degré.

Dans les applications pratiques, en tenant compte de facteurs tels que la conduction thermique entre le module et d'autres composants, la dissipation thermique de l'autre côté de l'élément chauffant et la réduction de la puissance de l'élément chauffant due aux changements de tension du système de batterie, une marge supplémentaire de 20 % est ajoutée au choix de la conception. La puissance de chauffage réellement nécessaire est donc :

F₀ = F₀ × (1 + 20%)

c) Sélection de la densité de puissance

Dans les applications pratiques, puisque les batteries aux deux extrémités du module sont en contact direct avec la plaque d'extrémité, la dissipation thermique est relativement rapide à travers la plaque d'extrémité. De plus, en raison du bord plié de la plaque d'isolation d'extrémité, certaines zones de la batterie proches de la plaque d'extrémité manquent d'éléments chauffants. Ces deux facteurs entraînent une augmentation de la différence de température entre les batteries aux deux extrémités du module et la batterie au milieu du module pendant le chauffage. Par conséquent, dans la conception réelle de l’élément chauffant, la densité de puissance de l’élément chauffant le plus proche de l’extrémité du module est augmentée de manière appropriée.

Les éléments chauffants PTC possèdent un-contrôle automatique de la température. Comme le montre la figure 2, l'élément PTC en céramique chauffe après l'application d'une tension et la température interne augmente rapidement, passant de l'effet NTC à l'effet PTC. Par la suite, à mesure que la température augmente, la résistance augmente fortement, pour finalement atteindre un équilibre entre chauffage et dissipation thermique, permettant ainsi un contrôle automatique de la température. Généralement, la température autocontrôlée-est conçue entre 60 degrés et 80 degrés. Lorsqu'il est utilisé avec un module de batterie, la température d'équilibre thermique de surface de l'élément chauffant est généralement comprise entre 20 degrés et 40 degrés à température ambiante. La surface de l'élément chauffant ne brille pas en rouge et n'émet pas de flamme nue, garantissant ainsi la sécurité et la fiabilité. La densité de puissance couramment utilisée pour les éléments chauffants PTC est de 0,5 à 0,6 K/K².

Les éléments chauffants en silicone et les films chauffants PI ont des caractéristiques de chauffage différentes de celles du PTC. Une densité de puissance plus élevée entraîne des températures de combustion à sec-plus élevées, comme le montre le tableau 1. Tout en répondant aux exigences de puissance de chauffage, la densité de puissance doit être minimisée. Les densités de puissance couramment utilisées pour les éléments chauffants en silicone et les films chauffants PI sont de 0,25 à 0,4 K/K².

Après avoir augmenté la densité de puissance aux deux extrémités de l’élément chauffant, la puissance calorifique totale de l’élément chauffant doit être recalculée. La formule de calcul est la suivante :

𝑃𝐻0′ = 𝑃𝐻0 + 𝑃x

Où 𝑃𝑥 fait référence à la puissance de chauffage de la densité de puissance accrue aux deux extrémités de l’élément chauffant, en W.

d) Tension de l'élément chauffant

Les éléments chauffants PTC sont connectés en parallèle au sein de la batterie, tandis que les éléments chauffants en silicone et les films chauffants PI sont connectés en série. La tension de l'élément chauffant a deux scénarios : premièrement, la tension de chauffage est fournie par la batterie, auquel cas la tension de l'élément chauffant PTC est cohérente avec la tension de la plate-forme de la batterie, et la valeur de tension de chaque élément chauffant en silicone et du film chauffant PI est déterminée par le nombre d'éléments connectés en série. Deuxièmement, la tension de l'élément chauffant est fournie par un chargeur externe, auquel cas la tension PTC est cohérente avec la tension du chargeur, et la valeur de tension de chaque élément chauffant en silicone et du film chauffant PI est déterminée par le nombre d'éléments connectés en série.

e) Résistance de l'élément chauffant

La résistance de l'élément chauffant est déterminée par la puissance et la tension calculées de l'élément chauffant, comme indiqué dans la formule suivante :

F = F^2/F0′

Où F fait référence à la tension d’un seul élément chauffant (V) ;

F0′ fait référence à la puissance de chauffe d’un seul élément chauffant (W).

f) Conception de fixation des éléments chauffants : les éléments chauffants PTC sont fixés au bas du boîtier avec des boulons, obtenant ainsi un contact étroit avec le module via des tampons thermiques ou un adhésif ; Les éléments chauffants en silicone et les films chauffants PI sont généralement fixés sur le côté ou le bas du module avec un adhésif simple face-.

g) Fixation du faisceau de chauffage : Le faisceau de câbles est généralement fixé à la plaque d'extrémité ou au boîtier, généralement avec un espacement de 150 mm à 200 mm.