Prasanna Srinivasan:优化电动汽车的热管理,提升汽车性能
发布时间:2018-05-24 16:43:00
关键词:CIBF2018

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5月24日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。洛德公司Prasanna Srinivasan在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


大家下午好。我是来自洛德公司,首先感谢组委会邀请我参加此次CIBF,两天半确实是非常棒的分享和体验,我也会和大家进行我们公司的分享,今天主要是和大家聊一下优化新能源汽车的热管理,提升汽车性能,我希望大家听完我介绍以后可以记得两件事情,第一件事情就是如果要去评价汽车的性能,我们并不仅仅是要想它的材料,更重要的是它的界面的物质,我稍候也会聊。另外一个信息就是,其实有很多热管理的材料我们已经做了相关的工作,其实液体的表现会更好。我们会用到一些其他的材料,接下来也会详细的进一步分享。


洛德到底是什么公司呢?也是CIBF的赞助商,我们也有展位,我们的工程师团队也非常厉害,但是如果我们大家有兴趣的话可以更多的和我们进行沟通,我们是一家已经经营了90多年的私营公司,我们做了很多不同的技术和企业,我们的总部在美国,我们有非常大的研发中心,在上海也有制造研发中心。在过去90年当中我们非常注重汽车,大家可以看到,我们公司成立之后我们一直都在注重汽车这方面。


另外,我们也希望能够更多的参与汽车市场当中的管理,当然,还有电动车,还有一些相关的产品,比方说传感系统,机电系统,振动控制系统等等,都是和汽车领域相关的所需要的支持部件。(PPT)这些客户都是领先全球的企业,主机厂,还有一些其他主要的客户,我们会做振动控制组件等。我们之所以参与这次展览是想推广CoolThem系统,是解决下一代热材料的解决方案,可以更多的去溶解热量,降低热量,更多的是一项技术。我们可以提供迎合客户的预算和计划,和客户进行非常紧密的沟通,我们有来自全球各地的技术团队来支持大家的服务。所以CoolThem可以更好的帮助大家进行热管理,在抗振动都有非常好的杰出表现。


在应用领域有很多不同的方法,大家可以看到,我们更多的是关注电动汽车的利用,对于EV动力总成的发展趋势,可以看一下这张图(PPT),其实是电池非常重要的组件。我们可以看到,首先要有电池组,对于马达,我们一直致力于减少体积和重量,提高功率输出,并且延长在极限功率下的运行时间,我们希望能够以这种创新的方式能够在马达方面有一些改革。另一个是电池组,也是非常重要的方面,我们希望尽可能的提高功率、能量密度,并降低成本。充电方面,我们希望能够提高功率,快速充电,减少体积重量,进行快充等等,其实我们关注成本、安全。


我提到的这些信息,我们一旦想到这种能量和功率密度,有一些电子密度和热量很高,就会有很大的电阻,我们需要提高效率减少电阻损害。因此,我们需要解决散热的问题,这样才可以达到更小的体积,更高的功率密度。


另外,如何能够进行液态降温,现在在中国,大家用NMC的电池组电池,选择这样的电池,当然就需要液态降温。比方说电池放在一个降温板上,连接在一起的时候就需要有一种有效的方式参与到整体方面。很多不同的材料,比如说导热灌风材料,比方说见面的材料等等,包括热管理方面很多用到的材料,比方说有导热灌风的材料,有一种液体可以进行灌风,低黏度,自流频,硬度、软度、热度管理等等,另外还有胶黏剂,如果要使用电池的话,我们需要高黏结强度,同时能够把所有的组件都连接起来,剩下的两个就是导热填缝材料。这个好像树一样,把两个想连接在一起的表面压在一起,是在室温下进行的,最后有导热填缝的结果。


最后一种方式就是导热电片,是预固化的,所做的事情是把它切割成任意形态。如果真正的想要去获得可靠的导热性,需要强压才能达到,我认为第四种应该是比较好的选择。


当然,材料有限,化学的特性也不一样,比方说环氧树值,丙烯酸等等,优缺点都列举出来了,对于主机厂而言要用不同的化学品,有效的利用化学品之间的优势,我们可能不会只局限于一种化学品,所以我们会有这样的经验,和大家从不同的领域进行合作,选择一种非常有效的方式。


为什么用这些的材料呢?之前说过,如果用液态降温,它们会有相互的连接。微观界面,比方说最上角的图会告诉你在显微镜下面是呈现什么样的状态,是不完美的状态,会有一些缝隙在里面,会有一些界面的接触是非常有限的,所以需要有这样的一些材料能够进行联系。用到电片,电片的方式是固体的,把两种极片联结在一起,但仍旧会有一些空隙,也有非常热的点,所以也不是一个非常好的选择。(PPT)最右边用的填隙,完全可以填好所有的缝隙,这是热界面材料使用当中最好的。


(PPT)我们看到红色的图,也是显微镜另外一种不同的方式告诉大家,不同的选择如何进行热界面材料的选择。我们可以看到,如果没有热界面也会有很多的空隙,如果是用电片还会有一些孔隙的存在,还存在留存空气。如果用这些我所说的,我们有两种不同的方式,两种不同的材料,有不同的应用方式。我们想要有方式能够把这两种填隙材料利用起来。


提一个非常重要的概念,导热电片和填缝材料的对比,导热电片确实有降温的特点,如果我们想一下热源进入的时候,它会有两种不同的方式,电池很大部分的热。如果我们想到热的话,其实会有很多热的特性要考虑进去。另外一个概念,就是界面热组,这是界面之间热组产生的热量。我们想到所有的热量的话,其实它有所有的热组加起来,就变成了图显示的情况(PPT)。现在的情况是,可能有非常大的热接触的材料,但是可能里面的热组非常高。


这是导热填缝材料和电片,我们可以看这两种不同的材料,这是SCE200和SCE1500,我们可以看一下来自于不同公司的热电片进行LORD对比实验,我们可以衡量一下热组情况(PPT)。我们做的是什么呢?这是我们实验的细节,我们把电片和未固化的导热填缝材料放到铜盘上去,形成金属三明治的结构。


这是三明治的热组测试,符合ASTMD5470,用滴油使三明治铜盘与TIM测试计的热/冷盘接触。这里有电片测试的压力,是50和650kpa,固化后的导热填缝材料是50kpa,这是60-650的kpa,这就是我们看到的结果。我们注意到这取决于压力,有热阻,和我们的预估有相似之处,在右边这个图片是压力kpa,竖线是热阻,导热的电片是固体不能轻易的流到电芯的模组和热管理的阻线。我们要考虑压力,施加压力可以降低电片的热阻,以0.64是它的厚度,这是电片,这是压力,我们可以看到汽车公司还有做相关的一些公司要处理这样的压力,实际上对封装的电池组会产生问题。


我们可以看到增加压力就是可以降低电片的热阻。我们注意到一点,这个模组和电芯的压力没有被均摊,很难看到电片所承受的压力,很难达到250kpa,所以我们相信,这是由于于界面的热阻,这就意味着要施加更大的压力才会有更好的接触。导热填缝的材料是液体,可以流入到最小的缝隙当中,可以看一下(PPT)导热填缝材料SC-1200,这个导热填缝材料提供了比电片低的热度,可以看到横轴的热度,竖轴是热阻。可以从图片当中可以看到,也就是说我们的材料提供的比电片低的多的热度。


(PPT)这个斜线,这是电片1和电片2的虚线,红色的是填缝材料,电片1需要非常大的压力才能实现,与导热填封SC-1200相应的热阻,从热阻进行对比导热材料非常好。我们做的电片2和SC-1500做对比,这是热阻的对比。大家也同样注意到,大家看一下导热的填缝材料比电片2提供了更明显的热阻,电片需要施加更大的压力才能实现低热阻。电片的热阻在挤压后的厚度和施加的压力关系很大。它对界面的厚度提出了很多的挑战,比如说你有一个热电片,还要考虑热导,有更多的热阻,主要传递的信息就是,你要看的不仅仅是材料的热阻。还包括它的界面阻力,还有热阻,这些都是非常重要的东西。更低的热阻作为改善我们可以在设备设计的时候,还有在做自动化生产的时候可以注意到这一点。


我们谈到EV的时候,成本是非常重要的一个考虑因素,还考虑到量产,我们要考虑到热电在真正的应用过程当中会导致一部分程度的,我们说的浪费情况,所以成本也是非常重要的一个事情。交通也是非常重要的问题,要进行大的量产一定要考虑到设计的预算。最后我想说的是,热管理是真的非常重要,我们今天也听到了很多有关于热管理材料有助于现场设备的生命周期,提高性能,能量密度,帮助主机厂实现减重和性能的改善。在市场上有很多的热管理技术,但是我们的研究发现,导热电片和导热填缝材料是最为流行的。


现在,我们的导热填缝材料是更好的替代方案,目前正在致力于发现液冷电池导热模组上的导热数据,我们有不同的材料和性能,呼吁厂家邀请材料的供应商参与共同开发优化,解决方法,在提供定制化的产品来满足工艺和性能的需求。另外,希望大家能够参观我们洛德的展台获得最新的白皮书,了解更多的详情。在白皮书当中有很多实验的数据,实验的做法,我觉得大家应该会感兴趣,欢迎大家到我们的展台来。


主持人:非常感谢。


提问:非常高兴见到您,谈到你的热管理的材料,有没有温度,包括温度收缩的曲线,特别是在于它是应用在EV上,这个温度都是在发生变化的,可能是低于多少度,或者是几十度的情况,零或零上的温度都有。


Srinivasan:我们对温度有两种方面,这个温度是适用于化学材料,这个热管理是非常的重要。取决于你用的是什么样的材料,比如说硅,还有塑料,还有其他的一些成品,它们都是有不同的热幅度。比如说1-85度,硅的温度范围也是不同的。还有环氧的材料,都是取决于不同的温度、幅度,所以我们要选择好材料性能。另外一个就是固化,在这个模型当中,我们有一些独特的解决方法,有一些进行了建模,我们做很好的固化,所以我们有解决方法,我们有定制化的解决方法。对于电池组来说,我们都有各种解决方法,能够处理更好的应对电池温度问题。我们知道有很多一系列的温度幅度,对于EV来说,主要是取决于产品的设计,我们有解决方法用于电动汽车,比如说负25度,或者是正65度,这些设计都是有非常高的温度范围。DG是一个非常重要的要素。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)


稿件来源: 电池中国网
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