EOPOWER38

EO POWER/AUTOMOTIVE - MAGGIO 2025 XXXIII THERMAL MANAGEMENT pazione del calore si può aumentare la superficie, predi- sponendo un numero maggiore di alette. Inoltre, si può migliorare il flusso d’aria implementando una ventila- zione naturale o forzata. Batterie Le batterie, durante la loro potente erogazione di ener- gia, generano calore che deve essere assolutamente dissipato. La produzione di calore è inevitabile a causa delle reazioni chimiche che avvengono all’interno. Tale calore è proporzionale alla potenza. Durante il processo di ricarica veloce delle batterie (ma anche di scarica) si genera una elevata quantità di calore della batteria. Le batterie agli ioni di litio generano calore a causa delle reazioni chimiche che avvengono durante la carica e la scarica. Durante il processo viene generato e accumulato calore, influenzando seriamente le prestazioni, la durata e la sicurezza. Nel raffreddamento passivo l’aria fluisce dall’esterno verso l’interno del pacco batterie, raffred- dandole (figura 3). Mentre il veicolo si muove, il calore proveniente dal pacco batteria viene eliminato dall’aria che passa attraverso gli spazi e scaricato dal lato oppo- sto. Tale soluzione è solitamente adatta per batterie che hanno una bassa densità di energia ma a temperature d’ambiente elevate e maggiori requisiti di dissipazione del calore tale tecnica non è efficace. Per migliorare il raffreddamento occorre aggiungere speciali ventilatori al fine di aumentare la velocità dell’aria e migliorare il coefficiente di trasferimento del calore, con un maggiore flusso d’aria. La dissipazione del calore, oltre che a raf- freddare la stessa batteria, ha lo scopo di abbassare il suo degradamento e aumentare l’energia erogabile in quan- to essa, ad alte temperature, lavora male. Nella gestione termica delle batterie è indispensabile gestire un con- trollo termico attivo, mediante sensori di temperatura e algoritmi di controllo. Essi consentono un monitoraggio in tempo reale della temperatura dei dispositivi e del- la batteria stessa in modo da regolare dinamicamente la velocità delle ventole e ottimizzare il raffreddamento. I circuiti di ricarica ad alta efficienza con un alto tasso di raffreddamento sono essenziali per garantire una rica- rica rapida e sicura delle batterie, specialmente quelli ad alta potenza per veicoli elettrici. Questi circuiti utilizza- no componenti elettronici avanzati e tecniche di proget- tazione innovative per minimizzare le perdite di energia durante il processo di ricarica. L’efficienza è fondamen- tale per limitare il consumo energetico e, soprattutto, prolungare la durata della batteria. Il raffreddamento efficiente è cruciale poiché le alte correnti e tensioni coinvolte nella ricarica rapida generano calore che può danneggiare i componenti elettronici e compromettere le prestazioni della batteria. La gestione termica è quindi un aspetto critico nella pro- gettazione di circuiti elettronici, specialmente per quelli ad alta potenza e destinati ad applicazioni veicolari. La scelta di soluzioni di raffreddamento adeguate, come dissipatori di calore ben fissati e sistemi di ventilazio- ne forzata, è essenziale per garantire l’affidabilità e la longevità dei componenti. L’evoluzione tecnologica, con l’aumento della densità di potenza dei dispositivi elettro- nici, rende la gestione termica una sfida sempre più im- portante. Tuttavia, le continue innovazioni nei materiali, nelle tecniche di raffreddamento e nel controllo termi- co offrono promettenti opportunità per superare queste sfide e migliorare le prestazioni dei circuiti di potenza. In particolare, settori come quello dei veicoli elettrici stan- no beneficiando notevolmente dalle strategie avanzate di gestione termica. L’efficienza energetica, cruciale per massimizzare l’autonomia dei veicoli elettrici, è stretta- mente legata alla capacità di raffreddare efficacemente inverter, motori e pacchi batteria. Investire in soluzioni di gestione termica all’avanguardia non solo migliora le prestazioni e l’affidabilità dei dispositivi elettronici, ma apre anche la strada all’adozione di tecnologie emergenti come i dispositivi SiC e GaN, che promettono di rivolu- zionare il settore dell’elettronica di potenza. Tab. 2 – Alcuni valori tipici del coefficiente di trasferimento termico per convezione