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散热专家

业内专家普遍认为:未来将是电动汽车的天下。如今,汽车行业已将发展电动汽车业务作为首要任务。但是,在实现量产之前,尚有一些难题需要解决。例如,一个迫在眉睫的问题是:如何防止汽车上的敏感电子装置出现过热的情况?

电动车的电动机、动力电池和电力电子器件通常在高输出功率下工作,并且在运行过程中会发热。温度过高会导致这些部件加速老化、过早失效。为了防止这一现象发生,必须确保快速有效的散热。

有机硅是热管理应用的理想之选。即使用于复杂的形状,也能确保有效散热。它们不仅可以在较宽的温度范围内(-50°C到+180°C,特殊系列甚至可耐受230°C的高温)长期保持稳定的性能,还能承受各种机械应力、振动和温度变化,因此是满足电动车严苛要求的理想选择。

利用有机硅实现高效散热

右图显示了导热有机硅如何在热管理中发挥作用。

导热胶

导热胶不仅能将器件的热量转移到散热片上,同时还能确保机械粘接牢固而柔韧,无需进一步粘接,从而降低生产成本。有机硅导热胶即使在长期热应力的作用下,也具有出色的耐用性与长期可靠性。即使在150°C的条件下工作2,000小时后,其机械性能仍然几乎保持不变。

导热有机硅封装胶

即使面对复杂的形状,导热有机硅封装胶也能确保有效散热。同时,它们还可保护变压器和功率半导体器件等关键组件不受环境影响。

导热填缝剂与硅脂

在无需对冷却元件与发热器件进行结构粘接的应用中,导热填缝剂与硅脂也是一种有效的替代方案。它们不仅能够有效散热,而且由于具有柔软的胶稠度,因此可以长期承受冲击、振动和变化。

电池热管理

电动汽车主要采用锂电池(LIB)储能。锂电池通常安装在乘客车厢下方,需具备良好的热管理。电池模组和散热系统之间采用导热填缝剂实现热耦合。导热填缝剂必须具有出色的耐老化性,以防止电池过早失效。此外,填缝剂必须能够快速地涂覆于面积较大的表面。

SEMICOSIL® 96x TC系列是瓦克开发出的一系列性价比高、使用方便、安全耐用的导热填缝剂。

电力电子元件热管理

电力电子元件是电动汽车中的另一大热源,其作用是转换和调节电流。例如,逆变器负责直流电和交流电的相互转换,电压转换器负责调节电压大小。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等功率模块组件的工作温度可超过100°C。温度过高会破坏晶体管中敏感的半导体结构,从而导致晶体管老化,最终造成部件失效。

但如果印刷电路板和绝缘栅双极型晶体管组件可以主动冷却,此类故障就能有效避免。当工作温度超过150°C时,由于有机聚合物无法承受这么高的温度,有机硅热界面材料(TIM)便成了热耦合的首选材料。根据不同的组件设计,有效的冷却系统可采用导热填缝剂、封装胶、导热硅脂或导热胶粘剂。此类产品由瓦克SEMICOSIL®和ELASTOSIL®品牌提供。

电动机热管理

电动机在运行过程中也会发热——尽管其效率通常高达90%以上(内燃机的效率只有30%-45%左右)。电动机同样需要高效散热,原因有二:首先,温度过高会导致涂覆在定子绕组表面的漆包线漆加速老化,其次,永磁同步电动机含有从稀土金属中提取的磁性材料,这类材料会在130°C以上的高温下失去磁性。此外,电动机产生的热量可以方便地用于其它地方,如给乘客车厢或挡风玻璃加热。

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