《电动汽车热管理技术及市场-2020版》
2020-02-19 20:03:07   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Thermal Management for Electric Vehicles 2020-2030

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据麦姆斯咨询介绍，电动汽车市场将保持快速增长已成为产业共识，不过，很大一部分消费者仍心存疑虑，主要问题涉及里程焦虑、电池寿命以及电动汽车的安全性。随着市场的增长，以及电动汽车潜力的充分发挥，上述问题都将进一步完善，而热管理将在这些解决方案中扮演关键角色。电动汽车热量的高效管理，能够改善车辆性能、续航、充电、使用寿命以及安全性。

英国知名研究公司IDTechEx出版的这份研究报告涵盖了电池、电力电子器件以及电机，考量了每种组件所使用的材料以及工程解决方案。IDTechEx收集了大量的一手信息，以对该领域进行全面的技术总览，介绍、分析并预测了当前制造商所采用的方案。还讨论了新兴技术在未来应用中的适用性。此外，基于当前电动汽车市场的总千瓦时（kWh）数和平均kWh数，对电动汽车中锂离子电池的主动和被动冷却方案进行了剖析和预测。

电动汽车热管理

散热材料表面和散热器之间存在细微的凹凸不平的空隙，使用热界面材料（TIM）可以填充这些空隙，从而降低接触热阻，提高散热性能。本报告对电动汽车空隙填充和导电胶应用的热界面材料市场进行了十年期预测。报告分析了当前用于各种车辆电力电子器件和电机的热管理技术，以及对热门趋势和方法学的预测。

电动汽车在寒冷条件下运行或充电会影响电池续航、加速电池老化并降低效率。当然，温度升高也会影响电池容量，并且会对电池安全性有严重影响，其中热失控是一个主要问题。如果一个电池单元发生过热，则可能会引发热失控，进而影响相邻的电池单元，引起连锁反应，或将导致电池起火并可能引起爆炸。

韩国多起锂电储能系统起火，以及现代和特斯拉等著名汽车制造商的车辆起火事故备受瞩目。尽管这些事故很少见，但当电动汽车进入热失控状态时，热量输出会随着时间呈指数增长，随着时间的推移，扑灭着火车辆的难度会大幅增加，因此，对此类电池过热事件进行早期管理和发现至关重要。

IDTechEx预测2020年~2030年期间车辆通过空气、液体或制冷剂进行冷却的占比，显示出液体冷却的趋势

尽管对于所有电动汽车来说，热管理都是关键考量因素，不过，业内还没有达成一致的最佳设计方案。即从电池单元、模组以及电池组的构造，到所用电机的类型，对于电动汽车的最优构建方案都没有达成共识。例如，特斯拉等厂商在其电池包中使用了许多圆柱形电池单元，在电池的周边会排布冷却管道，管道中充斥着水和乙二醇（water-glycol）的混合冷却液；宝马使用了棱柱形电池，下方安装有一块大尺寸制冷剂冷却板；日产和丰田等厂商则继续使用空气冷却。

可供选择的热管理设计方案很多，这也为制造商提供了许多机遇，为电动汽车构建高效的热管理解决方案。在不远的将来，随着电动汽车以及热失控相关的法律法规的执行，这将变得尤为重要。根据可能即将实施的法规，一些制造商需要重新考量其设计，或者至少实施更为系统的热管理技术。

电池热管理封装和模组概览

跟电动汽车电池一样，对于电机也有多种热管理设计，主要包括空气冷却、油冷以及水-乙二醇混合液冷却等，不过同样，这方面也没有统一标准，因此，方案的选择通常取决于车辆整体热管理相关的综合考虑。除了优先考虑热效率的电机设计，该领域还出现了多种新兴技术。

电力电子器件冷却技术发展趋势

除了上述领域，电力电子器件也是所有电动汽车的关键组件，对这些器件的高效热管理也同样重要。随着快速充电的兴起，以及更高的功率密度和工作温度，热界面材料在电力电子模块中也将扮演越来越重要的角色。本报告探讨了与之相关的引线键合、焊料以及先进基板的方案和技术。

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