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慧正資訊：談到電動(dòng)汽車，人們目前對(duì)續(xù)駛里程、安全功能的要求越來(lái)越高，同時(shí)為了避免能源、動(dòng)力和成本的浪費(fèi)，整車廠對(duì)電動(dòng)汽車能量效率的重視也與日俱增。與傳統(tǒng)汽車有差異的是，為保持平穩(wěn)的性能，電動(dòng)汽車在電池、電機(jī)、電控等核心部件上對(duì)熱管理提出了更嚴(yán)苛的要求。
與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車熱管理系統(tǒng)究竟有哪些核心轉(zhuǎn)變？這對(duì)各零部件及整車的熱管理有何影響？這些變化對(duì)材料供應(yīng)商又提出哪些新要求與挑戰(zhàn)？針對(duì)以上問(wèn)題，《汽車與配件》雜志的記者專訪了陶氏公司消費(fèi)品解決方案大中華區(qū)汽車與運(yùn)輸事業(yè)部鄒魯博士。
陶氏公司消費(fèi)品解決方案大中華區(qū)汽車與運(yùn)輸事業(yè)部鄒魯博士
動(dòng)力電池?zé)峁芾碡P(guān)整車安全與續(xù)航
需要知曉的是，傳統(tǒng)汽車熱管理系統(tǒng)主要包括兩部分：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和汽車空調(diào)系統(tǒng)。在新能源汽車中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等零部件變成了電池、電機(jī)、電控和減速器，其熱管理系統(tǒng)主要包括四部分：電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)、汽車空調(diào)系統(tǒng)、電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)、減速器冷卻系統(tǒng)。
談到傳統(tǒng)汽車與新能源汽車在熱管理上的核心轉(zhuǎn)變，鄒魯博士表示：“傳統(tǒng)汽車的熱管理更多集中于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理系統(tǒng)，而新能源車上的熱管理與之有巨大差異，特別是電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，統(tǒng)籌規(guī)劃整車上的‘冷’與‘熱’，優(yōu)化能源利用率，保證整車?yán)m(xù)航能力，十分重要。”確實(shí)如此，對(duì)于新能源汽車尤其是混合動(dòng)力汽車，目前人們最關(guān)心的是動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性和電池的續(xù)航能力。
作為新能源汽車的“心臟”，動(dòng)力電池系統(tǒng)是一個(gè)綜合電池、電控、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和熱能分析等技術(shù)的復(fù)雜體系，而動(dòng)力電池系統(tǒng)熱量主要是電池工作過(guò)程中電芯所產(chǎn)生的。因此，電池動(dòng)力系統(tǒng)的熱管理即為電池包熱管理，其中，溫度的控制極為關(guān)鍵。
據(jù)鄒魯博士介紹，為了使電池包在合理的溫度范圍（20℃-30℃）內(nèi)工作，采用圓柱電芯的動(dòng)力汽車電池包熱管理上采用的新材料主要是有機(jī)硅灌封膠，通過(guò)在電芯周圍填充導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，將電芯產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至電池板，還可以起到固定、減震、粘接的作用，再通過(guò)電池板將熱量傳導(dǎo)到空氣中。
另外，模塊部分采用的電池板常采用金屬材料如鋁材、合金等，具有較高的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能，不僅可以支撐固定電池包，及時(shí)傳導(dǎo)出內(nèi)部熱量達(dá)到散熱需求，還能防止外界火花、可燃物進(jìn)入電池包，提高安全性能。
材料設(shè)計(jì)須兼顧輕量化、高可靠性與成本可控
為提高新能源汽車整車性能，使電池組發(fā)揮最佳的性能和壽命，先進(jìn)材料的使用尤為關(guān)鍵。在眾多高性能材料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，有機(jī)硅憑借其優(yōu)異特性乘勢(shì)發(fā)展，成為電動(dòng)汽車應(yīng)用中不可或缺的材料。例如，耐高低溫，在非常寬的溫度范圍內(nèi)保持性能一致、穩(wěn)定可靠；耐腐蝕，保護(hù)敏感性電子設(shè)備；電氣絕緣，幫助實(shí)現(xiàn)功能的安全性；自動(dòng)化生產(chǎn)助力生產(chǎn)工藝更快速經(jīng)濟(jì)等等。
陶氏公司有諸多相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案
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陶氏公司有諸多相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案能夠?yàn)殡姵責(zé)峁芾硖峁⿴椭茉O(shè)計(jì)出適應(yīng)高溫和低溫的電動(dòng)汽車電池包熱管理系統(tǒng)。
比如，陶氏公司的導(dǎo)熱填縫劑可用于新能源汽車電池與控制單元模塊的散熱，在模擬的典型環(huán)境暴露下性能依然穩(wěn)定。最新的低密度有機(jī)硅導(dǎo)熱填縫劑DOWSIL™ TC-5515 LT，導(dǎo)熱系數(shù)為2.0W/m·K，在-45~150℃工作溫度下具有可靠的冷卻性能，同時(shí)，1.95g/cm3的低密度特性可滿足政策對(duì)于電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池輕量化的需求，能夠精確分配以實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)生產(chǎn)的特點(diǎn)也十分契合市場(chǎng)及企業(yè)對(duì)于高效生產(chǎn)的需求。
再如，陶氏公司的導(dǎo)熱灌封膠適用于封裝和灌封應(yīng)用，這些產(chǎn)品固化前的低粘度使它們能夠輕松地加工并完全嵌入高成分、精細(xì)的電線和焊點(diǎn)中，特別適合在復(fù)雜的電子模塊組件架構(gòu)中管理高熱量。
此外，導(dǎo)熱復(fù)合物，通常也稱為導(dǎo)熱硅脂，可作為熱橋，將熱量從設(shè)備的敏感電子元件中吸走，并將其排放到環(huán)境中，這些非固化材料具有相對(duì)較低的成本，易于通過(guò)篩選等級(jí)應(yīng)用于散熱器，且易于返工。
未來(lái)移動(dòng)出行，汽車電動(dòng)化是主流趨勢(shì)。鄒魯博士指出，基于對(duì)新能源汽車行業(yè)的深刻洞見，陶氏公司的產(chǎn)品開發(fā)和戰(zhàn)略布局重點(diǎn)關(guān)注輕量化、高可靠性、成本可控三大領(lǐng)域。
輕量化方面，新能源汽車飛速發(fā)展，但提高續(xù)駛里程一直是重要難題。在目前的鋰電池技術(shù)限制下，電池能量密度短期內(nèi)較難提升，而輕量化是解決新能源汽車?yán)m(xù)航難題的最有效途徑；
高可靠性方面，新能源汽車的電力電子設(shè)備需要具備2~5年的使用壽命，相當(dāng)于成千上萬(wàn)小時(shí)的使用時(shí)間和數(shù)百萬(wàn)次的功率循環(huán)，且必須承受高到150℃的高溫，因此，運(yùn)行可靠性至關(guān)重要，其故障成本將會(huì)十分高昂；
成本可控方面，當(dāng)前全球主流車企已紛紛押注以鋰電池為基礎(chǔ)的汽車電氣化智能化技術(shù)路線，并在“成本控制”和“智能化”中尋求產(chǎn)品量產(chǎn)的平衡，同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)補(bǔ)貼逐漸退出，新能源汽車行業(yè)將步入市場(chǎng)化發(fā)展軌道，屆時(shí)對(duì)企業(yè)最大的考驗(yàn)將是成本控制能力。
熱管理供應(yīng)鏈重構(gòu)在即，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商有后發(fā)優(yōu)勢(shì)
憑借自身在傳統(tǒng)汽車用有機(jī)硅材料的深入理解和專業(yè)優(yōu)勢(shì)，陶氏公司在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)突出，但也面臨技術(shù)本土化、靈活響應(yīng)本土市場(chǎng)需求等新挑戰(zhàn)。
鄒魯博士認(rèn)為：“熱管理供應(yīng)鏈重構(gòu)在即。目前，全球新能源車各車型熱管理方案差異巨大，并無(wú)占優(yōu)方案。零部件級(jí)別新生諸多部件，傳統(tǒng)熱管理供應(yīng)商的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)不再明顯，這對(duì)于國(guó)內(nèi)的熱管理供應(yīng)商來(lái)說(shuō)不失為一個(gè)好機(jī)會(huì)，坐擁中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng)，可與國(guó)外知名供應(yīng)商處在同一起跑線上。在新能源車的浪潮下，熱管理這個(gè)子行業(yè)也面臨供應(yīng)鏈重構(gòu)的局面。”
乘著汽車電氣化的浪潮，國(guó)內(nèi)的熱管理供應(yīng)商可依靠國(guó)家對(duì)于新能源汽車的政策紅利、財(cái)政補(bǔ)貼以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)，利用本土優(yōu)勢(shì)及傳統(tǒng)業(yè)務(wù)支持，以低成本優(yōu)勢(shì)迅速搶占熱管理的市場(chǎng)。
“而誰(shuí)能從前期的獲利中繼續(xù)投入研發(fā)，深入理解新能源車熱管理系統(tǒng)，綁定整車廠開發(fā)更精細(xì)的管控系統(tǒng)，或者開發(fā)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，誰(shuí)就能在中后期的競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán)，從而領(lǐng)導(dǎo)市場(chǎng)。”鄒魯博士強(qiáng)調(diào)道。
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