【中國傳動網 行業動態】 隨著新能源汽車市場的迅猛發展,新能源汽車零部件這個新興的市場也正在崛起,吸引著眾多企業以及資本爭相涌入。據相關機構統計,2016年涉及到新能源汽車零部件的相關投資案例就有近百起。不過,雖然這個崛起的板塊孕育著巨大的機遇,但對許多企業來說,技術挑戰也是非常巨大。
事實上,盡管相較于傳統燃油車,電動汽車不需要內燃機等構造復雜的零部件,但其技術難度同樣不小。尤其是電機、電池、電控“三電系統”所帶來的一系列技術要求,著實給相關企業帶來了諸多的考驗。從電機方面來看,即使是看著并不起眼的封裝材料都被賦予了更多的“職責”。
亨斯邁先進材料事業部電子及輕電全球研發經理黃運昌近日在接受蓋世汽車記者采訪時表示,電機封裝材料在電機的熱管理等方面扮演著重要角色,尤其是在需要提高功率密度的情況下,電機封裝材料需要在導熱、耐熱、抗裂等方面確保更好的表現,以滿足未來日趨嚴苛的要求。
亨斯邁先進材料事業部是全球領先的合成物和配方聚合物系統的生產商,為全球客戶提供在特性,功能和耐久性方面均優于傳統材料的高性能材料。汽車行業是亨斯邁先進材料主要服務的行業之一,亨斯邁在此領域有著豐富的經驗。
亨斯邁先進材料事業部電子及輕電全球研發經理黃運昌
新能源汽車電機面臨多重考驗,急需高性能封裝材料
發動機工作時會產生大量熱量,因此需要進行熱管理,以保證其在最佳溫度下發揮其效能。同樣的道理,驅動電機將電能轉化為機械能的過程中也會產生熱量,而這些熱量如果不能有效地傳遞出去,便有可能造成相關部件故障,妨礙驅動系統的正常工作,因此電機的熱管理對提升功率密度尤為必要。
按照國家政策的要求,我國純電動乘用車的功率密度逐年提高。而相較于普通電機,高功率密度電機具有更高的設計要求,尤其是在熱管理方面。據了解,高功率密度電機的散熱環境更為惡劣,由于具備較高的電磁負荷,電機單位體積的損耗增大,使得電機各部件的溫升(高出環境溫度的數值)偏高,從而影響電機的可靠性和壽命。這就要求相關企業在選擇電機部件材料時,要盡量選擇耐溫性能好的材料,同時需要改善電機的冷卻系統、優化繞組散熱能力。
黃運昌告訴記者,目前,大多數電機企業都采用水冷方式來進行散熱,而良好的封裝材料則是對水冷系統的更好補充?!坝捎谠诤芏辔恢茫湎到y不能接觸的很好,因而就需要具備較好導熱性能的封裝材料(灌封膠)作為媒介,將熱量傳遞到冷卻水系統。而此前的材料(薄薄的漆)則不具備這一功效,不能有效降低里面的溫度,難以達到可靠性的要求。”
對于新能源汽車電機來說,封裝材料可以協助水冷系統改善其熱管理,但其對于封裝材料的要求卻不止于此。
眾所周知,新能源汽車電機的使用環境較為復雜,要面對低溫、震動、爬坡、低速等多種工況所帶來的高低溫沖擊,這就要求封裝材料在具備良好導熱性能的同時,還要在高低溫沖擊的情況下保持其可靠性。據了解,亨斯邁新推出的灌封膠產品能夠在-40℃至180℃保持其穩定性,而目前鮮少有企業能夠達到這一水平。
另外,封裝材料還需具備非常好的浸潤效果。黃運昌表示:“有些廠家會在電機中用到一些比較細的銅線,這些銅線浸潤效果如果做得不好,則可能產生很多氣泡、空洞等現象,一旦電機運行起來,振動產生摩擦,從而磨損涂層,影響其可靠性?!?/p>
新能源汽車不僅包括純電動汽車,還包括混合動力汽車。而在混合動力驅動系統中,電機和引擎是連在一起的,這其中會用到很多的機油,這些機油可能會通過引擎流到電機部分,而高溫度的機油則要求封裝材料具備較優異的耐熱以及耐化學品性能。
綜合以上,封裝材料之于新能源汽車電機可謂作用匪淺,既要達到散熱的需求,又要耐高低溫沖擊、耐機油,以及具備較好的浸潤效果等等。據了解,在此前經驗基礎上,歷經一年半時間的研發及相關準備,亨斯邁已經研發出高性能的電機灌封膠產品。該產品具有高導熱性、優異的耐熱性、優異的浸漬性和快速填隙性、較高抗裂性、優異的耐化學品性能等特點,可改善散熱和延長使用壽命,提高轉子、全定子和定子端繞組的性能。黃運昌表示,單獨達到任何一個指標可能并不難,但要兼顧和實現所有指標并非易事。
新能源汽車市場發展提速,材料制造商積極布局
事實上,早在大約30年前,亨斯邁就已經在歐洲開啟了電機灌封膠產品的研發工作。后來之所以在上海建立研發中心,成立電子與輕電研發團隊,開啟新能源汽車電機灌封產品的研發,正是出于對中國新能源汽車市場的看好。而這一市場當前的發展顯然沒有讓亨斯邁失望。
根據中汽協的數據,2018年上半年,中國新能源汽車銷量達到41.2萬輛,同比增112%。從目前來看,盡管補貼幅度在逐漸降低,但隨著雙積分交易的正式啟動,車企必將加快這一領域的布局,新能源汽車市場將繼續保持較快增長。蓋世汽車研究院相關預測數據顯示,2021年,中國新能源汽車乘用車產量將達到200萬輛以上,而到2025年,這一數字可能會上升到600萬輛以上。
新能源汽車快速增長,封裝材料的需求自然隨之上漲。亨斯邁已經研發出第一代電機灌封膠產品,并且能夠達到電機在散熱、耐高低溫沖擊等方面的需求。據了解,新的電機灌封膠系列產品已于近期發布。
如上所述,隨著電機功率密度的提高,電機對于封裝材料的要求將更為嚴苛。針對未來需求,亨斯邁亦在進行第二代產品的開發。黃運昌表示,第二代產品將在保障穩定性和可靠性的基礎上,進一步提高導熱系數。
黃運昌透露,亨斯邁將加大投資電機灌封膠產品以滿足日益增長的市場需求?!拔磥磉@一板塊的增長會很快。而針對不斷增長的需求,今年年底我們會增加一些新的設備來保障相關研發及生產工作。另外,我們也計劃在三年內將人手增加一倍?!庇纱丝梢姾嗨惯~對于電機灌封膠產品需求的良好預期。
值得一提的是,在驅動電機之外,新能源汽車電池以及功率電源模塊也同樣面臨著熱管理等方面的需求。而針對這些需求,亨斯邁亦推出了諸多的解決方案。據了解,亨斯邁最新推出的電池和功率電源模塊灌封膠產品具備高柔韌性和高抗裂性、高導熱性、優異的耐熱性、較高耐電壓性、優異的耐化學品性能以及密封長久可靠等特點,能夠保護靈敏的元器件,改善熱管理,滿足新的耐溫要求,提高電氣化動力系統各種電子部件的性能。