电动汽车的热管理2020-2030:IDTechex

2030年使用液体冷却超过500 GWH的电动汽车电池总量

电动汽车的热管理2020-2030

锂离子电池的热管理,牵引电动机和电力电子。技术,OEM策略,播放器分析和市场预测


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电动汽车市场正在增加一致,但有一部分消费者尚未确信;主要担忧涉及范围焦虑,电池寿命和安全性。随着这个市场的增加,为了达到其全部潜力,还需要解决这些问题,而热管理是这样做的一个很大因素。有效地管理电动车辆的热量可以提供改进的性能,范围,充电,寿命和安全性。
这份来自IDTechEx的关于电动汽车热管理的报告涵盖了电池、电力电子和电机,考虑到每个组件使用的材料和工程解决方案。收集了大量的主要资料,以便对该领域进行技术上的详细概述。描述、分析和预测了各制造商目前使用的技术。此外,还讨论了新兴技术在未来应用中的适用性。考虑并预测了未来10年电动汽车中锂离子电池的主动和被动冷却方法,利用这段时间的电动汽车市场的总kWh和平均kWh数。预计到2030年,用于缝隙填充物和导电胶粘剂的热界面材料将大量出现。此外,该报告还提供了热界面材料的市场,考虑到电池和混合动力汽车、卡车、货车和公交车之间的故障。分析了目前用于各种车辆、电力、电子和电机的热管理技术,并对其流行趋势和方法进行了预测。
IDTechex预测,通过空气,液体或制冷剂通过202030冷却的车辆百分比,显示出液体冷却的趋势
在寒冷条件下操作或充电电池导致容量降低,加速细胞降低和效率降低,同时增加了气温也导致容量降低。它对安全性也具有严重影响,热失控是一个主要问题。如果电池变得太热,则可以在初始事件之后触发热失控,相邻的电池也被点燃,导致链式反应,这可能导致火灾和潜在的爆炸。从韩国储存器中出现了几种高调的事件,从出发到现代和特斯拉等标记OEM的火灾中。虽然这些事件通常非常罕见,当电动车辆进入热失控时,随着时间的推移,热量输出呈指数增加,随着时间的推移,使车辆火更加困难,因此早期管理和检测没有假阳性的这种事件是至关重要的。
虽然热管理是任何电动汽车的关键考虑因素,但在最佳设计上没有共识。这源于该事实,从电池单元,模块和包装构造到所用电动机的类型,也没有对建造电动车辆的最佳方式的达成共识。像特斯拉这样的公司使用它们的包装中的许多圆柱形电池,具有交织的水 - 乙二醇冷却剂回路,BMW使用带有大型制冷剂冷却板的棱镜电池,如日产和丰田等球员致力于不断使用空气冷却。虽然设计阵列可能有些压倒性,但它为制造商提供了一种机会,为电动汽车创建热管理解决方案。这在不久的将来特别相关,因为与电动汽车和热失控有关的规定,根据规定实施的一些制造商将需要重新考虑其设计,或者至少实施更彻底的热管理技术。
与电动汽车的电池一样,有几种用于冷却电动机的设计,主要是空气,油和水 - 乙二醇,但再次没有共识,并且通常通过与整个车辆热管理有关的考虑来确定的选择。。除了电动机设计的一些进步之外还有几种新兴技术,优先考虑热效率。
除了上述提到的其他领域,电力电子是任何电动汽车的关键部件,其适当的热管理也同样重要。有更高的功率密度和操作温度的趋势,维持这一趋势的方法和技术涉及到线键合,焊料和高级基材。在不同的原始设备制造商和几种电动汽车的使用案例中,电力电子产品的热界面材料的掺入或去除是不同的。
主要主题:
  • 锂离子电池冷却 - 空气,液体,制冷剂和浸泡
  • 热界面材料
  • 散热器和冷却板
  • 热失控重要性,检测和预防
  • 电池外壳
  • 牵引电机冷却机构
  • 电力电子冷却
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表的内容
1。 执行摘要
1.1。 热管理介绍
1.2。 电池组内和附近的材料机会:概述
1.3。 电池冷却方法分析
1.4。 OEM冷却方法的全球趋势
1.5。 由地区的电动汽车全部GWH
1.6。 OEM冷却方法的全球趋势
1.7。 浸入液 - 概述分析
1.8。 EV电池组的蒂姆 - 按类别预测
1.9。 电机设计 - OEM策略故障
1.10。 EV模块中的热材料概述
1.11。 不断发展的电力电子冷却技术:空气到微通道的液体
2。 介绍
2.1。 热管理介绍
2.2。 电池热管理介绍
2.3。 电池热管理 - 冷热
2.4。 电池组内和附近的材料机会:概述
3. 电动汽车锂离子电池的热管理
3.1。 目前的技术和OEM策略
3.1.1。 活跃的VS被动冷却
3.1.2。 无源电池冷却方法
3.1.3。 主动电池冷却方法
3.1.4。 空气冷却 - 技术评估
3.1.5。 液体冷却 - 技术评估
3.1.6。 液体冷却 - 几何形状
3.1.7。 液体冷却 - 替代液体
3.1.8。 液体冷却 - 大型OEM公告
3.1.9。 制冷剂冷却 - 技术评估
3.1.10。 Hyundai的制冷剂冷却时间表
3.1.11。 电池冷却方法分析
3.1.12。 液体冷却的主要激励措施
3.1.13。 电动车:乘用车
3.1.14。 电离 - 欧洲快速充电网络
3.1.15。 转换OEM策略 - 液体冷却
3.1.16。 OEM冷却方法的全球趋势
3.1.17。 由地区的电动汽车全部GWH
3.1.18。 OEM冷却方法的全球趋势
3.1.19。 Idtechex Outlook.
3.1.20。 标签是否冷却溶液?
3.1.21。 集成整车热管理
3.2。 新兴技术,锂离子电池冷却
3.2.1之上。 浸没冷却 - 引入
3.2.2。 单相和两相冷却
3.2.3。 浸没冷却液 - 要求
3.2.4。 电动车辆浸入液体
3.2.5。 浸没液。性能
3.2.6。 浸没液-成本
3.2.7。 浸没液 - 摘要
3.2.8。 播放器分析
3.2.9。 SWOT分析 - 电动汽车浸没冷却
3.2.10。 新兴路线 - 相变材料(PCM)
3.2.11。 PCMS - 概述
3.2.12。 市售PCM的工作温度范围
3.2.13。 新兴路线 - 热电冷却
3.3。 散热片,冷却板和圆柱槽解决方案
3.3.1。 散热器或散布式冷却板 - 袋和棱柱形
3.3.2。 雪佛兰伏特和达纳
3.3.3。 先进的冷却板
3.3.4。 先进的冷却板 - 辊键铝
3.3.5。 主动细胞 - 细胞冷却溶液 - 圆柱形
3.3.6。 印刷温度传感器和加热器
3.4。 用于锂离子电池组的热界面材料
3.4.1。 热界面材料(TIM)简介
3.4.2。 Que of tim的概述
3.4.3。 热管理 - 包装和模块概述
3.4.4。 热界面材料(TIM) -封装和模块概述
3.4.5。 切换到间隙填充物而不是垫
3.4.6。 EV用例例子(1)
3.4.7。 电池组TIM - 选项和市场比较
3.4.8。 汽车行业的硅胶困境
3.4.9。 蒂姆:有机硅的替代品
3.4.10。 蒂姆:导电球员
3.4.11。 蒂姆玩家的显着收购
3.4.12。 电动车电池组的蒂姆 - 趋势
3.4.13。 EV电池组的蒂姆 - 按类别预测
3.4.14。 EV电池组的蒂姆 - 蒂姆类型预测
3.4.15。 绝缘泡沫细胞间
3.5。 热失控重要性,检测和预防
3.5.1。 防火 - 介绍
3.5.2。 韩国的电池火灾
3.5.3。 电池火灾的原因
3.5.4。 许多安全方面的考虑
3.5.5。 失败的原因
3.5.6。 热失控的阶段
3.5.7。 检测电池组中的热失控
3.5.8。 气体产生/检测
3.5.9。 细胞化学和稳定性
3.5.10。 热失控传播
3.5.11。 调节变革
3.5.12。 热失控预防
3.5.13。 热失控预防 - 圆柱形电池至细胞
3.5.14。 预防电池短路
3.6。 电池外壳
3.6.1。 轻量化的电池外壳
3.6.2。 最新的复合电池外壳
3.6.3。 酚醛树脂的替代品
3.6.4。 消防安全解决方案的新兴材料
3.6.5。 需要额外的强力救济吗?
3.6.6。 聚合物是合适的外壳吗?
3.6.7。 EMI屏蔽
3.7。 电动车充电热管理
3.7.1。 电动车充电基础设施的重要性
3.7.2。 快速充电的热考虑因素
3.7.3。 液体冷却充电站
3.7.4。 浸没冷却充电站
4. 电动机的热管理
4.1。 电动机类型
4.2。 电动机类型 - 优点和缺点
4.3。 冷却电动机
4.4。 目前的OEM策略 - 空气冷却
4.5。 目前的OEM策略 - 油冷却
4.6。 里卡多的新汽车
4.7。 目前的OEM策略 - 水 - 乙二醇冷却
4.8。 液体冷却最近的进步
4.9。 电机冷却方式比较
4.10。 电机设计 - OEM策略故障
4.11。 冷却技术 - OEM策略
4.12。 电动机热管理概述
4.13。 新兴技术 - 制冷剂冷却
4.14。 新兴技术——浸入式冷却
4.15。 新兴技术-相变材料
4.16。 径向通量VS轴通量电动机
4.17。 轴向通量电机 - 电流播放器
4.18。 轮内电机
4.19。 DHX Ultra高扭矩电机
4.20。 EquipMake辐条几何PM电机
4.21。 糖尿病 - 冷却部件的快速设计
4.22。 集成定子外壳
4.23。 灌封和材料
4.24。 集成整车热管理
5。 电动汽车电力电子热管理
5.1。 介绍
5.1.1。 电动汽车中的电力电子设备
5.1.2。 电源开关技术:朝向SIC和GAN的世代转变
5.1.3。 基准SI与SIC VS GAN
5.1.4。 SIC和GaN仍然有大量的改善
5.1.5。 Gan和Sic Win哪里?
5.2。 朝向更高的区域功率密度和更高的工作温度
5.2.1。 电源模块的Mega趋势:增加功率密度
5.2.2。 电源模块的Mega趋势:增加功率密度
5.2.3。 操作温度越来越多
5.2.4。 路线图朝向较低的热阻
5.2.5。 传统包装技术
5.3。 电动汽车包装方法综述
5.3.1。 丰田普锐斯(2004-2010):电源模块
5.3.2。 2008 lexus电源模块
5.3.3。 丰田普锐斯(2010-2015):电源模块
5.3.4。 丰田普锐斯(2016年以前):电源模块
5.3.5。 雪佛兰2016电源模块(通过Delphi)
5.3.6。 Cadillac 2016电源模块(由Hitachi)
5.3.7。 Hitachi提供了许多其他车辆制造商
5.3.8。 日产叶电源模块(2012)
5.3.9。 本田协议2014电源模块
5.3.10。 本田契合(由三菱)
5.3.11。 BWM I3(由英飞凌)
5.3.12。 Infineon: HybridPack的发展和超越
5.3.13。 英飞凌的杂交包由多个生产商(SAIC,Hyundai等)使用
5.3.14。 特斯拉模型S(谨慎IGBT)和型号3(SIC模块)
5.4。 超越电线键:维持路线图朝向更高温度的方法和技术
5.4.1。 Al Wire Bond是一个常见的失败来源
5.4.2。 IGBT模块中的铝线键合仍然强劲
5.4.3。 Al线键合用也用于SIC模块
5.4.4。 超出Al键合的技术演变
5.4.5。 过渡到直接Cu铅键合
5.4.6。 过渡到Cu Pin键合
5.4.7。 使用Ag烧结缓冲板转向Cu线键合
5.5。 除了焊料之外:材料和技术维持路线图,朝着更高的温度
5.5.1。 模具和基板附着是功率器件中的常见故障模式
5.5.2。 模具附加技术趋势
5.5.3。 焊料技术的选择
5.5.4。 为什么金属烧结?
5.5.5。 烧结可以在多个层面使用
5.5.6。 朝向AG烧结(Tesla 3带SIC模块)
5.6。 高级基板:高温和功率水平技术
5.6.1。 陶瓷基板工艺的选择
5.6.2。 ALN:克服其机械弱点
5.6.3。 Si3N4:克服其平庸的导热系数
5.6.4。 金属化方法:DPC,DBC,AMB,AMC和厚膜金属化
5.6.5。 直接镀铜(DPC):优点和缺点
5.6.6。 双键铜(DBC):优点和缺点
5.6.7。 活性金属钎焊(AMB):优点和缺点
5.6.8。 哪种陶瓷基材 - 金属化技术组合最可靠?
5.6.9。 陶瓷:陶瓷的CTE不匹配
5.6.10。 EV电源模块中的各种基板选择的示例
5.7。 消除热粘贴:关键技术改变,以维持较高温度的路线图
5.7.1。 为什么在电源模块中使用蒂姆?
5.7.2。 哪个EV逆变器模块有蒂姆?
5.7.3。 蒂姆什么时候不成为限制因素?
5.7.4。 为什么驱动器消除蒂姆?
5.7.5。 蒂姆在任何EV逆变器模块中都消除了吗?
5.7.6。 各种热润滑脂的比较
5.7.7。 热润滑脂:其他缺点
5.7.8。 相变材料(PCM)
5.7.9。 润滑脂和PCM的热阻
5.8。 冷却:技术改变以维持较高温度的路线图
5.8.1。 进化空气冷却,直接或喷射液体冷却到微通道冷却
6。 公司档案

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