【大咖谈】一文了解新能源车动力系统效率和成本控制及技术影响

来源:SMM

SMM 9月19日讯:格朗吉斯铝业公司高级副总裁Torbjörn Sternsjö在《中国工博会新材料论坛—2019中国汽车新材料应用高峰论坛》上详细阐释了应用于新能源汽车上的热管理系统与传统的燃油汽车在能源效率和成本效率方面的不同,其中又对纯电动汽车和燃料电池汽车进行了详细对比,并且指出新能源汽车对于换热器有着更高的要求,以及新的问题需要解决。

新能源汽车热管理系统


新能源汽车动力系统的效率和成本关注

能源效率

– 与内燃机相比,电动汽车的能源浪费更少

– 有效的能源使用够减少二氧化碳排放

– 热系统的设计变更和应用能够达到源目标,例如泵热系统和插内翅管设计

成本效率

新能源汽车在初期市场开发中,注重市场份额,销量快速增长。

广泛的技术解决方案和快速发展导致对快速投资回报的要求。

对新能源汽车的成本要求与内燃机持平,不依赖于补贴。

关注成本 , 从而选择相应的技术解决方案。

新能源汽车热管理系统高度集成且子系统交互作用更加显著的特性,决定了对材料的要求也会日趋严格

热管理系统高度集成且子系统交互作用

主要热力系统区域集成;温控系统,动力系统和电子系统

将制冷剂和冷却回路结合在一起,最大限度的减少车辆的能源消耗或浪费

热交换系统是保证车辆性能的核心产品

钎焊新要求,当今显著的热交换器的连接技术

关注系统钎剂残留水平

更复杂的热交换器的设计;如内翅片有大量钎焊接头

使用传统钎焊和材料技术,使得焊剂残留量非常大

纯电动汽车典型的热管理系统

纯电动汽车的主要热交换器应用是电池冷却, 类似的热交换器也可用于电子冷却

Chillers 

Radiator的尺寸减少

液冷凝器

外热交换器 (热泵)作为一个可切换的热交器,在寒冷季节作为蒸发器,在炎热的季节作为冷凝器

应用于电池汽车的典型热管理系统

在燃料电池汽车(FCV)中,电池组通常被用作“缓冲器”和功率放大器。

电池组容量小于PHEV;例如只有1~2 kwh

PEM燃料电池的最佳工作温度为80℃左右

与内燃机汽车相比,FCV有更多热量释放,这意味着需要更大的散热器来冷却燃料电池。

应用于电池汽车的典型热管理系统

在燃料电池汽车 (FCV) 中,电池组通常被用作“缓冲器 缓冲器 ”和功率放大器。 和功率放大器。 和功率放大器。

电池组容量小于 PHEVPHEV PHEV;例如只有 1~2 kwh 1~2 kwh1~2 kwh1~2 kwh1~2 kwh

PEM 燃料电池的最佳工作温度为 80 ℃左右

材料要求


电池冷却板的连接技术- 钎焊技术和其它技术的对比

冷板钎焊与辊压连接对比
 

冷板钎焊与管钎焊对比

液体冷却系统的内部腐蚀

冷却系统对抗腐蚀性有较高的要求,特别是在亚洲地区。

典型的内部腐蚀测试需要100-150天。

钎剂残留会加大系统堵塞,腐蚀,冷却液效用降低以及导电率异常的风险

1. 与内燃机相比,PHEV和BEV中基于冷却剂在热交换器内部表面积更大

综合热管理→更复杂的冷却回路

更多板式热交换器:如液冷冷凝器、 Chiller 、蓄电池冷却板等

增加对焊剂残留量的关注

2. 系统钎剂残留

凝胶形成的风险→通道堵塞问题的产生

冷却剂等级降低

3. 在电动和燃料电池汽车应用中,冷却剂的低电导率要求是必需的

轻量化对于材料减薄的需求

1. 该行业正在通过材料减薄来降低重量和缩减成本

从挤压口琴管向多孔折叠管的转变。

热交换器从空气冷却向液体冷却转变。

2. 强度更高、耐腐蚀性更强的材料需求

高强度芯体合金

改进牺牲阳极复合层,来保护芯体合金免遭腐蚀

3. 智能设计的材料系统解决方案将减轻重量

例如,更紧凑的设计和更窄的通道

换热器设计——折叠管VS多端口挤压管

折叠管:可以减少5-15%的成本,主要包括原材料采购成本,并且可以减少一些成本较高的钎焊后转化涂料的使用,从而进一步节约成本。

铝材合金的复杂程度以及废铝可回收性是影响加工成本的重要因素

1. 成本随着材料的复杂性而增加

在整个价值链中加工复杂复合材料的挑战性导致最终成本增加。

特殊合金元素增加了成本。

合金的组合很难回收利用。

2. 过程废料的回收利用是未来降低材料成本的一个关键因素

可回收材料的可用性正在增加,行业需要找到明智的解决方案来有效地重复使用这些材料。

寻找系统解决方案的可能性:从一种组合类型到另一种组合类型废料的重复使用,反之亦然。

 

原材料生产对二氧化碳排放的影响占总影响的90%以上

可回收材料替代原料金属对CO2排放有显著影响

使用可回收材料,每公斤成品可节省11公斤二氧化碳的排放量

材料解决方案


TRILLIUM® Lean 满足新能源汽车热管理新需求的最新材料技术

1. 多层复合技术将贡献更大的设计自由度

2. 将Trillium 层嵌入标准的钎焊层

3. 优良的实验环境下, TRILLIUM® Lean能够在低至50 mg/ m2的钎剂含量完成钎焊

4. 根据产品的应用,调整Trillium 含量的可能性:良好的钎焊性;客户工艺过程中体现优势

标准 CAB 钎焊, 传统工艺

活性钎焊, TRILLIUM® 工艺

TRILLIUM® 活性钎焊技术使新的换热器设计更加自由

 

液冷板的材料解决方案

1. 应用:电池冷板,电力电子设备冷板

2. 挑战:

平面度:获得低废品率的钎焊产品,尽量减少间隙填充物的使用

钎剂和内部清洁:钎焊性,钎焊长接头和大型部件

板式换热器的材料解决方案

应用:Chillers,油冷器,液冷冷凝器

挑战:

钎剂和内部清洁

钎焊性:紧凑型设计, 狭小流道,许多内部钎焊接头。

热泵的材料解决方案

应用:提供更高的COP,复杂性增加;只在BEVs

挑战:R744的高压,成本增加

材料:挤压管会应用,液冷冷凝器中折叠管会批量应用

总结

NEV对热管理系统提出新要求

钎剂残留对热管理系统提出挑战

在材料选择上,材料效率,环保影响,CO2的足迹会越来越被考虑

Gränges能够提供一个广泛的材料解决方案,来满足现在和未来热系统方案的要求

扫描二维码,申请加入SMM汽车行业交流群,请注明公司+姓名+主营业务


 

微信二维码今日有色
微信二维码

微信扫一扫关注

下载app掌上有色
掌上有色

掌上有色下载

返回顶部返回顶部