電子系統(tǒng)熱管理
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
電子系統(tǒng)熱管理的視頻教程
Starccm儲能風(fēng)冷/液冷系統(tǒng)熱管理設(shè)計策略與仿真-十二大專題電池儲能熱管理設(shè)計仿真入門進階45講
儲能液冷和風(fēng)冷熱管理設(shè)計方法；熱管理零部件選項設(shè)計依據(jù)于實際項目。 電池包幾何前處理（針對不同的仿真工況，不同冷卻方式電池包的簡化的基本方法和原則，實列演示電池包箱體、液冷系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)、模組等件的簡化過程。依據(jù)仿真需求對電池結(jié)構(gòu)進行解析，合理的簡化提高仿真效率） .電池包網(wǎng)格劃分：主要講解不同網(wǎng)格生成器的作用及應(yīng)用方法、網(wǎng)格尺寸定義技巧、網(wǎng)格質(zhì)量評估、網(wǎng)格單元質(zhì)量的評價、網(wǎng)格有效性的檢查。
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電子系統(tǒng)熱管理的實例教程
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
測井工具用于探測極端熱環(huán)境下地下石油資源的分布。當(dāng)測井儀在深度超過5 km的井中作業(yè)時，環(huán)境溫度可能超過200℃。對于特定儀器，測井儀內(nèi)部的井下電子設(shè)備的溫度在工作期間需要限制在 100 °C 以下。如果沒有熱保護，由于高溫環(huán)境和自生熱量的雙重影響，電子設(shè)備的溫度將很快超過溫度極限。因此，對普通電子設(shè)備實施有效的熱管理以確保其安全穩(wěn)定運行變得非常重要。
02
成果掠影
近期，華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院羅小兵教授團隊提出了一種使用液體冷卻和相變材料（PCM）用于井下電子設(shè)備的混合熱管理系統(tǒng)，以延長工作時間。在該系統(tǒng)中，PCM和冷板內(nèi)部分別布置螺旋管和S形管以加強熱交換。為了研究該系統(tǒng)的性能，研究團隊使用有限元方法進行瞬態(tài)流動和傳熱模擬。結(jié)果表明，歸因于液體冷卻的引入，混合熱管理系統(tǒng)將電子設(shè)備的運行時間從 230 分鐘增加到 450 分鐘。電子器件和 PCM 之間的最大溫差從 30 °C 降至 2 °C。此外，該研究還探討了流量、螺旋管間距、加熱功率和環(huán)境溫度對溫度控制性能的影響，為測井儀器的設(shè)計和優(yōu)化提供了指導(dǎo)，對于縮短測井儀器的研發(fā)周期具有重要意義。相關(guān)研究成果以“A hybrid thermal management system combining liquid cooling and phase change material for downhole electronics”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開 自然對流換熱：Nu = f(Gr,Pr) = C(Gr.Pr)的n次方 = C.R×a的n次方，對于層流換熱，n = 0.25，對于湍流換熱，n=0.33
在Amesim中如上的參數(shù)可以通過軟件設(shè)定，對于特定系統(tǒng)，如何決定強迫對流和自然對流的比例通過如下計算：
Gr/Re平方，若<<1，則忽略自然對流，若>>1，則忽略強迫對流，若≈1，則都需要考慮。
對于一般的通用換熱器我們得到換熱量由換熱效率乘以最大換熱能力，最大換熱能力由Cmin×（Thotin - Tcoldin），Cmin是最小熱熔率，通過C=dm×Cp計算，最小熱容即為兩個物體的最小熱容，Thotin和Tcoldin為熱邊溫度和冷邊溫度。
而換熱效率 = f(Ntu,Cmin/Cmax), Ntu = UA/
而UA = 1/（Rth1+Rtall + Rth2）等效熱導(dǎo)，展開如下：
UA = 1/（d1/(Nu1×λ1×A1) + 1/Gtall + d1/(Nu1×λ1×Atu2)）->
Nu= α×Re×Pr（就是要確定這個，A，d1都是換熱器的參數(shù)）
其中d1/(Nu1×λ1×A1)為水側(cè)的熱阻，d1/(Nu1×λ1×Atu2)為風(fēng)側(cè)的熱阻，1/Gtall為接觸熱阻
3. 基礎(chǔ)熱管理建模
3.1 熱管理基本建模思路
我們對于熱部件的建模獲取的最終結(jié)果是溫度，但是溫度只是一個發(fā)熱和換熱結(jié)果的反映，發(fā)熱邊界+流量系統(tǒng)+對流換熱是建模的必須要做的三件事情，也就是把一個系統(tǒng)拆解成這三件事去建模。
對于熱流體屬性Amesim提供了專業(yè)庫，一般情況可以直接在庫中找到，對于熱流體屬性提供三種計算模式：能量平衡模式（計算溫度變化的模式）、等熵模式、等溫模式。
關(guān)鍵概念：容性和阻性，容性：輸入流量和輸入壓力，阻性：根據(jù)變壓差算流量。
展開 AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預(yù)測 IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設(shè)備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案』從AEDT Icepak降階模型出發(fā)，講解動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案，下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：8月5日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：在電子設(shè)備行業(yè)中，隨著3DIC（三維集成電路）技術(shù)的快速發(fā)展，動態(tài)熱管理成為確保設(shè)備性能與可靠性的關(guān)鍵。為應(yīng)對傳統(tǒng)熱仿真方法在復(fù)雜3DIC結(jié)構(gòu)中計算量大、耗時長的挑戰(zhàn)，AEDT Icepak的ROM（降階模型）技術(shù)提供了一種快速且高精度的熱仿真解決方案。該技術(shù)通過一維ROM和三維ROM靈活應(yīng)對不同熱管理場景：一維ROM適用于簡化的熱傳導(dǎo)分析，三維ROM則能處理復(fù)雜的熱對流和熱輻射問題。憑借ROM技術(shù)，工程師可在不犧牲精度的前提下顯著提升熱仿真速度，加速設(shè)計迭代，為3DIC的高效熱管理提供強大支持，成為行業(yè)熱仿真領(lǐng)域的突破性工具。
講師：
廉海潯 | Ansys應(yīng)用工程師主管
同濟大學(xué)動力工程碩士。在熱管理，多物理場耦合有豐富的仿真經(jīng)驗，目前負責(zé)Icepak的產(chǎn)品支持及多物理場解決方案的研究和推廣。
形式：線上
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技術(shù)鄰簡介：
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢服務(wù)經(jīng)驗。
展開 在太空電子產(chǎn)品、某些汽車電子產(chǎn)品以及各種在極端環(huán)境下工作的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用中，電阻式加熱器很常見。
熱電散熱：這種熱管理固態(tài)設(shè)備，利用Peltier效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為熱能。電流通過兩個不同的半導(dǎo)體材料，會導(dǎo)致一端的溫度升高，另一端的溫度降低。這個較低溫度端可直接連接至需要散熱的電子組件。
將熱管理設(shè)計到電子系統(tǒng)中的流程
從微小的微型芯片到海量數(shù)據(jù)中心，設(shè)計電子系統(tǒng)的工程師必須探索系統(tǒng)的熱行為，然后選擇相應(yīng)熱管理解決方案——需要符合系統(tǒng)熱性能標(biāo)準(zhǔn)、具有成本效益，而且不會產(chǎn)生與系統(tǒng)電氣或結(jié)構(gòu)要求有關(guān)的問題。
熱管理設(shè)計通常應(yīng)該集成到整體產(chǎn)品設(shè)計流程中，尤其是以仿真為導(dǎo)向的設(shè)計流程。以下技術(shù)有助于開發(fā)團隊了解應(yīng)用，以快速進行權(quán)衡并優(yōu)化解決方案。
組件特征描述
要獲得有效的熱管理解決方案，首先要了解系統(tǒng)的組件的熱屬性。設(shè)計團隊?wèi)?yīng)該先收集技術(shù)信息，例如系統(tǒng)中每個電子組件及機械組件的幾何結(jié)構(gòu)、材料屬性、發(fā)熱、熱容量、標(biāo)準(zhǔn)工作條件以及可接受的工作溫度等。
這些值可從供應(yīng)商那里獲得，或者您可能必須進行熱特征測試。為了估算散熱量，電氣工程師通常會根據(jù)組件產(chǎn)品說明書中列出的電氣行為運行電路模型。此外，還可利用仿真來確定組件和互連中的允許熱應(yīng)變，或描述組件裝配體的熱行為特征。
環(huán)境評估
一旦團隊知道了電子系統(tǒng)內(nèi)部的情況，他們就需要了解系統(tǒng)的工作環(huán)境。
消費類電子產(chǎn)品的散熱解決方案與航空電子設(shè)備中的熱管理解決方案截然不同。
展開 電源工程師如今可以使用比以往更強大的熱仿真工具，有限元分析和計算流體動力學(xué)甚至能夠為非常復(fù)雜的熱管理解決方案提供高精度的預(yù)測。
然而，這些新功能卻未解決最關(guān)鍵的問題：多熱算過熱？
電源是所有電子設(shè)備的核心。它通常需要在相對緊湊的空間中通過低成本來提供高功率和高電壓，為了滿足這些需求，電源設(shè)計人員必須充分發(fā)揮創(chuàng)意與技能。
但是創(chuàng)意需要依靠豐富的專業(yè)知識，電源設(shè)計尤為如此。為了解決電源噪聲、時序和效率要求，這全都離不開專業(yè)技術(shù)和經(jīng)驗。遺憾的是，熱管理解決方案的反饋回路并非總是這樣直接。雖然令人驚嘆的強大熱工具可以非常準(zhǔn)確地預(yù)測結(jié)溫、殼溫和環(huán)境溫度的分布情況，但是與了解具體的溫度相比，想要確定合適的溫度通常是一件更加困難的事情。
面臨風(fēng)險的組件
降額方法一直是一種值得商榷的做法，但它在老式電子產(chǎn)品中有一定的合理性。因為一般固態(tài)機制通常需要幾十年甚至數(shù)百年，才會逐漸出現(xiàn)性能劣化、進而導(dǎo)致大量故障。降額策略更多關(guān)注的是功能（參數(shù)漂移等），其次才考慮可靠性。如今，可靠性問題已變得日益顯著，由于需要在更緊湊的空間內(nèi)容納更多功能，如此精細的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在幾年內(nèi)或者甚至幾個月內(nèi)就會發(fā)生性能劣化，即便設(shè)計人員遵守了傳統(tǒng)的降額方法也是如此。
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電子系統(tǒng)熱管理的最新內(nèi)容
不同類型的電子產(chǎn)品熱管理系統(tǒng)
在討論如何處理多余熱量的具體內(nèi)容之前，我們需要了解，在工程師選擇熱管理方法時，電子系統(tǒng)的規(guī)模是一項關(guān)鍵影響因素。半導(dǎo)體芯片封裝面臨的發(fā)熱和散熱挑戰(zhàn)，與印刷電路板（PCB）有所不同。與之類似，具有多個PCB和其它熱源（如電源）的外殼，需要與機架或整個數(shù)據(jù)中心等裝配體不同的解決方案。
AEDT Icepak 是 Ansys Electronics Desktop（AEDT）平臺中用于電子熱管理的 CFD 求解器。它基于 Ansys Fluent CFD 求解器，可預(yù)測 IC 封裝、PCB、電子裝配體、外殼和電力電子設(shè)備中的氣流、溫度和熱傳遞，為電子冷卻提供強大解決方案。
8月5日，Ansys官方研討會『AEDT Icepak降階模型：動態(tài)熱管理及快速優(yōu)化解決方案
*精彩直播預(yù)告
鋰電池作為主要動力電源之一已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，因其高能量的特點，預(yù)防電池?zé)崾Э剡M行電池?zé)峁芾砜刂埔恢笔潜黄髽I(yè)重點關(guān)注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內(nèi)工作，而如何有效的預(yù)防鋰電池?zé)崾Э剡M行熱管理是企業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。海克斯康工業(yè)軟件旗下的Cradle CFD軟件可以為電池?zé)崾Э睾蜔峁芾硖峁┤陆鉀Q方案
動力電池是什么？
動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。動力電池是新能源汽車的核心部件，也是未來能源轉(zhuǎn)型的重要方向。?
動力電池對電流要求較高，?容量相對較大，?同時要求重量越輕越好。?動力電池的工作原理基于高能量和高功率、?高能量密度等特點，?能夠通過放電給設(shè)備、?器械、?模型、?車輛等驅(qū)動。?根據(jù)使用對象的不同，?電池的容量可能達不到單位
一、動力電池結(jié)構(gòu)
動力電池一般指鋰離子電池，鋰離子電池是指在充放電時鋰離子通過正、負極之間來回移動，主要組成部分：正極和負極，隔膜，電解液， 集流體(正極集流體和負極集流體)。
鋰離子電池的正極材料由復(fù)合材料制成，一般被定義為鋰離子電池的名稱。正極材料主要由四種類型：
1.具有層狀結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，如鋰鈷氧化物(LiCoO2/LCO) ；
2.具有三維尖晶石結(jié)構(gòu)的金屬
主要研究領(lǐng)域為微納尺度傳熱、熱功能材料及電子系統(tǒng)熱管理，主持國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、國家重大科技專項等三十多項課題，迄今發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文190余篇，擔(dān)任ES Energy & Environment主編，Journal of Physics: Condensed Matter、Materials、Scientific Reports等9個國際期刊編委。
來源 | XING Mobility官網(wǎng)
近日，先進電動汽車電池系統(tǒng)的領(lǐng)先供應(yīng)商XING Mobility憑借其下一代浸沒式冷卻技術(shù)在CES 2024上掀起波瀾。XING Mobility由特斯拉和松下的資深人士創(chuàng)立，自2015年以來一直處于這種改變游戲規(guī)則的電池?zé)峁芾矸椒ǖ淖钋把亍?浸沒式冷卻是一種改變游戲規(guī)則的電池?zé)峁芾矸椒āING不依賴傳統(tǒng)的空氣或液體冷卻系統(tǒng)
來源 | Journal of Energy Chemistry
01
背景介紹
隨著電子設(shè)備小型化和集成化的蓬勃發(fā)展，用于高級計算的微處理器的功率密度急劇增加。電子設(shè)備產(chǎn)生的大量熱量積聚在設(shè)備內(nèi)部，例如集成電路。過熱引起的溫度升高會限制電子設(shè)備的工作適應(yīng)性，導(dǎo)致頻繁的故障甚至自燃。因此，開發(fā)提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。
相變材料
來源 | 國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)
近日，根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局公告，比亞迪股份有限公司申請一項名為“車輛的熱管理系統(tǒng)和車輛“，公開號CN117183645A，申請日期為2022年5月。
專利摘要顯示，本發(fā)明公開了一種車輛的熱管理系統(tǒng)和車輛，車輛的熱管理系統(tǒng)包括：包括：發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)包括：發(fā)動機、中冷器、第一散熱器和第一風(fēng)扇
隨著對中國比亞迪（BYD）的純電動汽車（EV）“海豹（SEAL）”的拆解不斷推進，前發(fā)動機罩下的馬達艙中出現(xiàn)了一個格外引人注目的大型零部件（圖1）。這個零部件連接著多個冷媒配管和冷卻劑軟管，這是海豹的熱管理系統(tǒng)的中樞。在毫無浪費地利用純電動汽車整體熱量的同時，發(fā)揮把空調(diào)和電池溫度保持在最佳狀態(tài)的作用。
因為裝有9個電磁閥，所以拆解小組將其命名為“Nonavalve”。“Nona
