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热管理

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较为适宜的工作温度范围内——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。

旭化成提供创新的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 莉欧娜 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进行增强来进一步增强,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阀门中成功应用的材料。为了帮助我们的客户充分利用这种材料的优越物理特性(包括其高强度、耐长寿命冷却剂以及出色的激光焊接和激光打标特性)旭化成提供了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) 莉欧娜

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。

下面我们回顾一下将材料成型为管道的一些常见技术。

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,旭化成推荐使用我们的LEONA™ 53G33 聚酰胺树脂,与其他LEONA™聚酰胺树脂相比,该树脂具有出色的抗水解、抗氯化钙和抗长效冷却剂性能。

点击此处查看LEONA™ 53G33 数据表

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。

旭化成成为上述水冷热管理系统的冷却管道提供LEONA™挤出级 PA612 树脂。

PA612具有柔韧性、耐水解、耐热老化、耐化学腐蚀等特性,是冷却管道的理想材料。

PA612树脂LEONA™挤出成型用材料开发 单层管道
单层管道:LEONA™ PA612 挤出成型树脂的开发等级

PA612树脂LEONA™挤出成型用开发材料物性表
LEONA™ PA612 挤出成型树脂开发等级的材料特性

注:本表数值为通过既定试验方法获得的典型值,并非保证值。此信息仅供参考,以帮助您确定特定用途的合适材料等级。数值可能会因材料性能的改进而发生变化。量产产品的物理性能可能与原型或产品样品不同。

用于更小、更轻的冷却泵的材料 莉欧娜 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。

点击此处查看LEONA™ BG230 的数据表

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 制成的合金级树脂。

该材料吸水后尺寸变化小,物理性能下降少。其主要特点是比强度高、外观漂亮、流动性好。与这些应用常用的材料聚苯硫醚 (PPS) 相比,LEONA™ SG104 在注塑过程中产生的气体更少,且具有更好的成型性。

点击此处查看LEONA™ SG104 的数据表

工程塑料泡沫帮助热管理系统 阳光力量

SunForce™是什么?

SunForce™是旭化成的XYRON™泡沫材料系列,该材料结合了泡沫独特的轻质和隔热特性以及卓越性能(远远超出传统泡沫的性能),这是由于使用了改性聚苯醚 (m-PPE) 成分。这些性能包括出色的阻燃性(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显著减少外部热损失。

 SunForce™磁珠还能减少外部热量通过车辆底盘的流入,从而降低行驶时用于冷却电池的功耗。这提高了热交换效率并优化了电池性能。

Sunforce 电池热管理

此外,SunForce™材料是泡沫,可用于任何需要阻燃性能的地方。

SunForce™是世界上第一个根据 UL 的塑料和部件阻燃性 UL-94 获得 V-0 认证的颗粒泡沫珠材料,具有极高的阻燃性。此外,由于它是一种轻质泡沫并且具有自熄性,因此它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™珠作为电池座具有以下优势。

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

基于旭化成先进的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,我们基于模拟能力提供各种技术支持服务。

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先进的仿真功能研究一系列形状和浇口位置,以尽可能减少熔接线的影响,并随后进行设计和性能预测,以消除材料失效或产品使用中泄漏的任何可能性。

CAE

相关信息

莉欧娜

LEONA™聚酰胺树脂

具有优良的耐热性、强度及韧性、绝缘性、耐油性,广泛应用于汽车零部件、电气电子零部件等。

xyron

XYRON™ m-PPE 树脂

具有优异的阻燃性、电性能、尺寸稳定性、耐水性,应用于光伏、电池、通讯等部件。

sunforce

SunForce™

采用发泡改性PPE树脂制成的珠子,具有优异的阻燃性、低介电性能、尺寸精度。

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