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含碳纤维航天应用热管理技术引入电动汽车领域
来源:盖世汽车  2021-03-22 16:30:26
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-10614.html       据外媒报道,热管理技术开发商Kulr将具有垂直排列碳纤维的相变材料用于电子产品和锂离子电池,以服务电动交通领域。


       当电池达到极限状态时,可能会出现过热现象,对整个系统造成极大的破坏。由于电动汽车内缺乏空间和足够的通风面积,需要在热管理设计方面开发新的解决方案。Kulr科技集团(Kulr Technology Group)在火星任务中使用的热管理解决方案,或将推动下一代电动豪华跑车发展。

       Kulr首席执行官Michael Mo表示,德拉科汽车公司(Drako Motors)将在新款电动超级跑车中应用其碳纤维技术。该技术由Kulr与美国国家航空航天局(NASA)共同设计,旨在调节太空中敏感部件的极端温度,使其保持长期运行状态。Drako GTE电动汽车平台为1200马力架构,凸显新的高性能热管理解决方案的重要性。

       热管理

       随着汽车行业转向电气化,以及5G通信技术的出现,电力电子世界正在发生变化,这些应用需要更大的功率。对电池和其他动力总成系统来说,还需要热管理解决方案或冷却技术。

       电子在通过导体和半导体时会产生大量热量,影响电路的最终性能。现在,随着电子器件功率密度的提高,器件尺寸逐渐减小,散热问题日益突出。因此,在电源设备中,温度管理仍是关键因素。

       在高功率组件之间的界面会产生热量,而散热器本身也会产生热量。界面之间微小的接触面积可能会影响热传导,表面不平整是产生接触热阻的主要原因。Mo指出:“Kulr的解决方案旨在增加两个表面之间的接触,降低界面的热阻。”

       首选预防措施是选择一种分散电气和电子线路热量的策略。散热器的传热效率与散热器和周围空间之间的热阻有关。理想的散热器材料必须具有高导热系数、低热膨胀系数、低密度和低成本。


       热界面材料

       Kulr将具有垂直排列碳纤维(碳纤维热界面,或FTI)的相变材料用于电子和锂离子电池,以服务于电力交通、储能、电池安全、5G基础设施、云计算以及航空航天和国防应用。

       碳纤维不仅可以散热,而且有助于减少尺寸、重量和制造复杂性。Kulr开发了一种专有制造技术,将5到10微米的碳纤维束整合至基材上,使其看起来和摸起来仿佛是黑色天鹅绒。

       Drako GTE的电池能够产生1800连续安培和2200峰值安培,其设计旨在提供兆瓦级功率输出和冷却能力,以承受各种赛道级别的运动表现。

       生产电动超级跑车涉及到极大的功率,为了保持有限的散热器空间,热界面非常重要。将用于高温太空环境的技术引入电动交通工具,可以提供更多的功率,从而保证适当的散热性,避免出现过热现象。Mo指出:“我们需要解决一些挑战,那就是消费者希望找到导热性能高且价格划算的产品。”

       FTI解决方案系列包括Alcor和Mizar FTI材料。Mo表示:“Alcor的密度小于0.7g/cm^3,因为接触压力非常低,可以实现低热阻。MIZAR FTI能够提高电路板布局的功率密度,缓解机械应力,从而全面提高热稳定性和可靠性。

       作为另一种解决方案,Hydra可用作锂离子电池的散热器,防止热失控传播(TRP),这是电动汽车中的重要参数。电池组中发生短路可能导致热失控,引起火灾和材料燃烧,例如使邻近电芯的温度提高。温度上升增加了邻近电芯短路的可能性。Mo表示:“Hydra旨在防止邻近电芯的温度升至100 °C 以上,避免热失控。”

       作为电池测试的一部分,Kulr开发了LYRA内部短路(ISC)触发电芯,以识别电芯的故障条件,探讨电池组中可能出现的故障模式和安全问题。

       随着电动汽车逐步推广,真正的挑战在于快速充电站。这会缩短电池的充电时间,但也会导致动力总成系统产生的热量显著增加,因此需要优化热流,开发受控热管理方案。 文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-10614.html