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纯电动汽车热管理系统材料

向纯电动汽车的过渡正在进行中——但关键挑战依然存在

在世界各地,尤其是在欧洲和中国,汽车行业正处于从传统汽油燃料汽车向纯电动汽车 (BEV) 的快速转变过程中。在 BEV 中,传统车辆中的汽油发动机被三个主要模块取代:电机、电池和逆变器。

尽管 BEV 比发动机驱动的车辆更节能,但它们的电池只能存储有限的能量,因此 BEV 的电机和电池必须高效运行才能确保令人满意的性能。这些组件的温度在使用时往往会升高,而抵消这些升高的策略——将每个组件保持在其最佳工作温度范围内——对于提高能源效率和延长行驶距离至关重要。这种策略被称为热管理技术。从历史上看,BEV 的热管理系统通常是为每个独立的功能单元单独实施的——一个用于电池,另一个用于动力总成,第三个用于空调,每个独立运行——但最近的车辆设计已经开始将热管理作为一个系统范围的挑战来解决,需要统一、全面的解决方案。

旭化成提供创新材料产品和先进的技术支持服务,以协助开发不断发展的热管理系统所需的广泛产品。

具有激光焊接和激光打标特性的阀门材料 蕾欧娜 14G30

LEONA™ 14G30 聚酰胺树脂

旭化成的LEONA™聚酰胺树脂是一种工程塑料,具有高强度、高刚性、高耐热性和出色的耐化学性。这些材料可以通过用玻璃纤维或类似填料增强来进一步增强,从而提高其强度、刚性、耐用性和尺寸稳定性。

例如,LEONA™ 14G30 是一种在热管理系统中的阀门中具有成功采用记录的材料。为了帮助我们的客户充分利用这种材料的卓越物理特性(包括其高强度、耐长效冷却剂以及出色的激光焊接和激光打标特性),旭化成提供广泛的技术支持服务:我们经验丰富的工程师与客户合作加速产品开发并实现创新解决方案。

热管理系统中阀门的典型配置
冷却液阀系统

用于冷却系统管道的材料,具有优异的耐水解性、耐氯化钙性和长寿命冷却剂 (LLC) LEONA™ XYRON™

旭化成为各种用途的管道提供多种材料和加工技术。管道通常由金属(例如铝合金)或金属与橡胶材料组合制成。用树脂材料代替这些金属可以以更低的成本生产出重量更轻的产品。

下面,我们将回顾一些将材料制成管道的常用技术。

注水技术 (WIT)

WIT 是一种专门用于生产管道和其他空心体的注塑成型技术。该技术首先用熔融树脂填充模具,就像传统的注塑成型一样,然后通过模具中心注入一股水流。延迟注水直到靠近外管表面的树脂冷却并固化,而靠近管中心的树脂保持熔融状态并且很容易被水流置换以产生空心管。虽然这种方法只推荐用于相对较短的管道(50 厘米左右),但它能够形成支管和截面变形或直径不均匀的管道,是支管和弯管的良好选择冷却系统。

对于 WIT 应用,旭化成推荐我们的LEONA™ 53G33 聚酰胺树脂,即使与其他LEONA™聚酰胺树脂相比,该树脂也具有出色的耐水解性、耐氯化钙性和长效冷却剂性能。

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水管

挤出成型

在这种方法中,树脂材料被加热到其熔点以上,并从模具中挤出,以产生具有均匀横截面形状的连续体。该技术能够生产小直径和长长度的管材和管道。此外,挤压体可以加工成互连管道的复杂配置,其应用包括电池组的冷却管以及散热器、电池组和电机等功能单元之间的互连。

旭化成很自豪能够为电动汽车水冷热管理系统中的冷却管路提供两个系列的树脂解决方案:

1.对于多层管道,内层采用XYRON™改性 PPE 树脂,外层采用LEONA™聚酰胺 612 树脂。
2. 对于单层管道,LEONA™聚酰胺 612 树脂。

内层组合了弯曲加工性优异、低溶出性、耐LLC性的改性PPE树脂XYRON™ /外层聚酰胺(PA)612树脂LEONA™多层管道
多层管:XYRON™内层与LEONA™外层配对

用于更小、更轻的冷却泵的材料 蕾欧娜 BG230・ SG104

LEONA™ BG230生物质塑料聚酰胺树脂

LEONA™ BG230 聚酰胺树脂是一种基于生物质塑料 PA610 的材料,其中含有 60% 的植物基聚合物。

PA610 的吸水性低于 PA66,即使在暴露于水的环境中使用也能确保良好的尺寸稳定性。这种材料具有出色的耐化学性和耐氯化钙性,并具有良好的激光焊接特性,使其成为尺寸和重量更小的冷却泵的合适选择。

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冷却泵

LEONA™ SG104 聚酰胺树脂

LEONA™ SG104 聚酰胺树脂是由半芳香族聚酰胺和聚酰胺 66 制成的合金牌号。

该材料在吸水后表现出较低的尺寸变化和物理性能退化。其主要特点包括高比强度、美观的外观和优异的流动性。与这些应用中常用的材料聚苯硫醚 (PPS) 相比,LEONA™ SG104 在注塑成型过程中产生的气体更少,并具有更好的成型性。

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工程塑料泡沫帮助热管理系统 阳光力量

什么是SunForce™?

SunForce™是旭化成基于XYRON™的泡沫材料系列,由于使用了改性聚苯醚(m-个人防护装备 (PPE) 成分。这些特性包括优异的阻燃性 (UL-94 V-0)、尺寸精度以及适合制造薄壁部件。

SunForce™珠子的泡沫结构意味着该材料比固体材料含有更少的树脂,因此,热量流经材料的路径更少,从而确保了低导热率和高隔热性。

工程塑料颗粒泡沫珠Sunforce

案例研究:SunForce™材料在电动汽车电池中的应用

SunForce™珠的卓越隔热性能有利于电动汽车电池的热管理。

电池的一个众所周知的特性是它们的输出在低温下急剧下降。为了避免这种行为,人们为电动和高输出混合动力汽车设计了各种策略,包括加热器和其他机制,以将电池保持在足够高的温度。 Asahi Kasei 建议使用SunForce™磁珠对车辆电池进行绝缘。这可以防止电池在车辆静止时释放热量和冷却,从而在不需要加热器的情况下保持电池的高输出功率数小时。

当存在加热器时,SunForce™珠提供的隔热作用可最大限度地减少外部热损失。

 SunForce™磁珠还可以减少外部热量通过车辆底盘的流入,从而减少行驶时用于冷却电池的功耗。这提高了热交换效率并最大限度地提高了电池性能。

Sunforce 电池热管理

此外,SunForce™材料是泡沫材料,可用于任何需要阻燃性能的地方。

SunForce™是世界上第一种获得 V-0 认证的颗粒泡沫珠材料,该材料具有极高的阻燃级别,符合 UL 塑料和部件阻燃标准 UL-94。马苏。此外,由于它是一种轻质泡沫且具有自熄特性,因此已被考虑用于电动汽车电池组周围的部件。

圆柱形锂离子电池电芯座

例如,在车载电池组中使用SunForce™珠子作为电池座具有以下优点。

1.安全性提高:采用UL-94 V-0级阻燃性的泡沫材料
2.重量减轻:与注塑树脂材料相比,SunForce™泡沫可以减轻重量。(10x 泡沫等级的比重为 0.1 kg/L。)

设计、制造技术支持

基于旭化成先进模拟能力的宝贵技术援助

对于基于旭化成工程塑料设计产品的客户,我们提供基于我们模拟能力的各种技术支持服务。

例如,也许您是金属阀门的设计师,并且您很想考虑在您的下一个阀门设计中从金属切换到树脂——但您担心树脂制成的阀门可能缺乏您的应用所需的强度和刚度,或者焊接线强度的降低将是一个问题。
为消除您的顾虑,旭化成工程师将使用我们先进的仿真功能研究一系列形状和浇口位置,以最大限度地减少熔接线的影响——然后跟进设计和性能预测,以消除材料失效或泄漏的任何可能性使用中的产品。

CAE

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LEONA™聚酰胺树脂

LEONA™具有优异的耐热性、强韧性、绝缘性、耐油性。广泛应用于汽车零部件、电气电子零部件。

XYRON™ m-PPE 树脂

XYRON™具有优异的阻燃性、电性能、尺寸稳定性和耐水性。它用于光伏(PV)、电池和5G通信组件。

SunForce™

SunForce™是一种轻质泡沫,具有优异的阻燃性、耐热性和隔热性能,适用于电动汽车电池周边部件。