Prasanna Srinivasan：優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)的熱管理，提升汽車(chē)性能
5月24日，CIBF2018 第十三屆中國(guó)國(guó)際電池技術(shù)交流會(huì)展覽會(huì)在深圳會(huì)展中心開(kāi)幕。洛德公司Prasanna Srinivasan在技術(shù)交流會(huì)上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：
大家下午好。我是來(lái)自洛德公司，首先感謝組委會(huì)邀請(qǐng)我參加此次CIBF，兩天半確實(shí)是非常棒的分享和體驗(yàn)，我也會(huì)和大家進(jìn)行我們公司的分享，今天主要是和大家聊一下優(yōu)化新能源汽車(chē)的熱管理，提升汽車(chē)性能，我希望大家聽(tīng)完我介紹以后可以記得兩件事情，第一件事情就是如果要去評(píng)價(jià)汽車(chē)的性能，我們并不僅僅是要想它的材料，更重要的是它的界面的物質(zhì)，我稍候也會(huì)聊。另外一個(gè)信息就是，其實(shí)有很多熱管理的材料我們已經(jīng)做了相關(guān)的工作，其實(shí)液體的表現(xiàn)會(huì)更好。我們會(huì)用到一些其他的材料，接下來(lái)也會(huì)詳細(xì)的進(jìn)一步分享。
洛德到底是什么公司呢？也是CIBF的贊助商，我們也有展位，我們的工程師團(tuán)隊(duì)也非常厲害，但是如果我們大家有興趣的話可以更多的和我們進(jìn)行溝通，我們是一家已經(jīng)經(jīng)營(yíng)了90多年的私營(yíng)公司，我們做了很多不同的技術(shù)和企業(yè)，我們的總部在美國(guó)，我們有非常大的研發(fā)中心，在上海也有制造研發(fā)中心。在過(guò)去90年當(dāng)中我們非常注重汽車(chē)，大家可以看到，我們公司成立之后我們一直都在注重汽車(chē)這方面。
另外，我們也希望能夠更多的參與汽車(chē)市場(chǎng)當(dāng)中的管理，當(dāng)然，還有電動(dòng)車(chē)，還有一些相關(guān)的產(chǎn)品，比方說(shuō)傳感系統(tǒng)，機(jī)電系統(tǒng)，振動(dòng)控制系統(tǒng)等等，都是和汽車(chē)領(lǐng)域相關(guān)的所需要的支持部件。（PPT）這些客戶都是領(lǐng)先全球的企業(yè)，主機(jī)廠，還有一些其他主要的客戶，我們會(huì)做振動(dòng)控制組件等。我們之所以參與這次展覽是想推廣CoolThem系統(tǒng)，是解決下一代熱材料的解決方案，可以更多的去溶解熱量，降低熱量，更多的是一項(xiàng)技術(shù)。我們可以提供迎合客戶的預(yù)算和計(jì)劃，和客戶進(jìn)行非常緊密的溝通，我們有來(lái)自全球各地的技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)支持大家的服務(wù)。所以CoolThem可以更好的幫助大家進(jìn)行熱管理，在抗振動(dòng)都有非常好的杰出表現(xiàn)。
在應(yīng)用領(lǐng)域有很多不同的方法，大家可以看到，我們更多的是關(guān)注電動(dòng)汽車(chē)的利用，對(duì)于EV動(dòng)力總成的發(fā)展趨勢(shì)，可以看一下這張圖（PPT），其實(shí)是電池非常重要的組件。我們可以看到，首先要有電池組，對(duì)于馬達(dá)，我們一直致力于減少體積和重量，提高功率輸出，并且延長(zhǎng)在極限功率下的運(yùn)行時(shí)間，我們希望能夠以這種創(chuàng)新的方式能夠在馬達(dá)方面有一些改革。另一個(gè)是電池組，也是非常重要的方面，我們希望盡可能的提高功率、能量密度，并降低成本。充電方面，我們希望能夠提高功率，快速充電，減少體積重量，進(jìn)行快充等等，其實(shí)我們關(guān)注成本、安全。
我提到的這些信息，我們一旦想到這種能量和功率密度，有一些電子密度和熱量很高，就會(huì)有很大的電阻，我們需要提高效率減少電阻損害。因此，我們需要解決散熱的問(wèn)題，這樣才可以達(dá)到更小的體積，更高的功率密度。
另外，如何能夠進(jìn)行液態(tài)降溫，現(xiàn)在在中國(guó)，大家用NMC的電池組電池，選擇這樣的電池，當(dāng)然就需要液態(tài)降溫。比方說(shuō)電池放在一個(gè)降溫板上，連接在一起的時(shí)候就需要有一種有效的方式參與到整體方面。很多不同的材料，比如說(shuō)導(dǎo)熱灌風(fēng)材料，比方說(shuō)見(jiàn)面的材料等等，包括熱管理方面很多用到的材料，比方說(shuō)有導(dǎo)熱灌風(fēng)的材料，有一種液體可以進(jìn)行灌風(fēng)，低黏度，自流頻，硬度、軟度、熱度管理等等，另外還有膠黏劑，如果要使用電池的話，我們需要高黏結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)能夠把所有的組件都連接起來(lái)，剩下的兩個(gè)就是導(dǎo)熱填縫材料。這個(gè)好像樹(shù)一樣，把兩個(gè)想連接在一起的表面壓在一起，是在室溫下進(jìn)行的，最后有導(dǎo)熱填縫的結(jié)果。
最后一種方式就是導(dǎo)熱電片，是預(yù)固化的，所做的事情是把它切割成任意形態(tài)。如果真正的想要去獲得可靠的導(dǎo)熱性，需要強(qiáng)壓才能達(dá)到，我認(rèn)為第四種應(yīng)該是比較好的選擇。
當(dāng)然，材料有限，化學(xué)的特性也不一樣，比方說(shuō)環(huán)氧樹(shù)值，丙烯酸等等，優(yōu)缺點(diǎn)都列舉出來(lái)了，對(duì)于主機(jī)廠而言要用不同的化學(xué)品，有效的利用化學(xué)品之間的優(yōu)勢(shì)，我們可能不會(huì)只局限于一種化學(xué)品，所以我們會(huì)有這樣的經(jīng)驗(yàn)，和大家從不同的領(lǐng)域進(jìn)行合作，選擇一種非常有效的方式。
為什么用這些的材料呢？之前說(shuō)過(guò)，如果用液態(tài)降溫，它們會(huì)有相互的連接。微觀界面，比方說(shuō)最上角的圖會(huì)告訴你在顯微鏡下面是呈現(xiàn)什么樣的狀態(tài)，是不完美的狀態(tài)，會(huì)有一些縫隙在里面，會(huì)有一些界面的接觸是非常有限的，所以需要有這樣的一些材料能夠進(jìn)行聯(lián)系。用到電片，電片的方式是固體的，把兩種極片聯(lián)結(jié)在一起，但仍舊會(huì)有一些空隙，也有非常熱的點(diǎn)，所以也不是一個(gè)非常好的選擇。（PPT）最右邊用的填隙，完全可以填好所有的縫隙，這是熱界面材料使用當(dāng)中最好的。
（PPT）我們看到紅色的圖，也是顯微鏡另外一種不同的方式告訴大家，不同的選擇如何進(jìn)行熱界面材料的選擇。我們可以看到，如果沒(méi)有熱界面也會(huì)有很多的空隙，如果是用電片還會(huì)有一些孔隙的存在，還存在留存空氣。如果用這些我所說(shuō)的，我們有兩種不同的方式，兩種不同的材料，有不同的應(yīng)用方式。我們想要有方式能夠把這兩種填隙材料利用起來(lái)。
提一個(gè)非常重要的概念，導(dǎo)熱電片和填縫材料的對(duì)比，導(dǎo)熱電片確實(shí)有降溫的特點(diǎn)，如果我們想一下熱源進(jìn)入的時(shí)候，它會(huì)有兩種不同的方式，電池很大部分的熱。如果我們想到熱的話，其實(shí)會(huì)有很多熱的特性要考慮進(jìn)去。另外一個(gè)概念，就是界面熱組，這是界面之間熱組產(chǎn)生的熱量。我們想到所有的熱量的話，其實(shí)它有所有的熱組加起來(lái)，就變成了圖顯示的情況（PPT）。現(xiàn)在的情況是，可能有非常大的熱接觸的材料，但是可能里面的熱組非常高。
這是導(dǎo)熱填縫材料和電片，我們可以看這兩種不同的材料，這是SCE200和SCE1500，我們可以看一下來(lái)自于不同公司的熱電片進(jìn)行LORD對(duì)比實(shí)驗(yàn)，我們可以衡量一下熱組情況（PPT）。我們做的是什么呢？這是我們實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，我們把電片和未固化的導(dǎo)熱填縫材料放到銅盤(pán)上去，形成金屬三明治的結(jié)構(gòu)。
這是三明治的熱組測(cè)試，符合ASTMD5470，用滴油使三明治銅盤(pán)與TIM測(cè)試計(jì)的熱/冷盤(pán)接觸。這里有電片測(cè)試的壓力，是50和650kpa，固化后的導(dǎo)熱填縫材料是50kpa，這是60-650的kpa，這就是我們看到的結(jié)果。我們注意到這取決于壓力，有熱阻，和我們的預(yù)估有相似之處，在右邊這個(gè)圖片是壓力kpa，豎線是熱阻，導(dǎo)熱的電片是固體不能輕易的流到電芯的模組和熱管理的阻線。我們要考慮壓力，施加壓力可以降低電片的熱阻，以0.64是它的厚度，這是電片，這是壓力，我們可以看到汽車(chē)公司還有做相關(guān)的一些公司要處理這樣的壓力，實(shí)際上對(duì)封裝的電池組會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
我們可以看到增加壓力就是可以降低電片的熱阻。我們注意到一點(diǎn)，這個(gè)模組和電芯的壓力沒(méi)有被均攤，很難看到電片所承受的壓力，很難達(dá)到250kpa，所以我們相信，這是由于于界面的熱阻，這就意味著要施加更大的壓力才會(huì)有更好的接觸。導(dǎo)熱填縫的材料是液體，可以流入到最小的縫隙當(dāng)中，可以看一下（PPT）導(dǎo)熱填縫材料SC-1200，這個(gè)導(dǎo)熱填縫材料提供了比電片低的熱度，可以看到橫軸的熱度，豎軸是熱阻。可以從圖片當(dāng)中可以看到，也就是說(shuō)我們的材料提供的比電片低的多的熱度。
（PPT）這個(gè)斜線，這是電片1和電片2的虛線，紅色的是填縫材料，電片1需要非常大的壓力才能實(shí)現(xiàn)，與導(dǎo)熱填封SC-1200相應(yīng)的熱阻，從熱阻進(jìn)行對(duì)比導(dǎo)熱材料非常好。我們做的電片2和SC-1500做對(duì)比，這是熱阻的對(duì)比。大家也同樣注意到，大家看一下導(dǎo)熱的填縫材料比電片2提供了更明顯的熱阻，電片需要施加更大的壓力才能實(shí)現(xiàn)低熱阻。電片的熱阻在擠壓后的厚度和施加的壓力關(guān)系很大。它對(duì)界面的厚度提出了很多的挑戰(zhàn)，比如說(shuō)你有一個(gè)熱電片，還要考慮熱導(dǎo)，有更多的熱阻，主要傳遞的信息就是，你要看的不僅僅是材料的熱阻。還包括它的界面阻力，還有熱阻，這些都是非常重要的東西。更低的熱阻作為改善我們可以在設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候，還有在做自動(dòng)化生產(chǎn)的時(shí)候可以注意到這一點(diǎn)。
我們談到EV的時(shí)候，成本是非常重要的一個(gè)考慮因素，還考慮到量產(chǎn)，我們要考慮到熱電在真正的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中會(huì)導(dǎo)致一部分程度的，我們說(shuō)的浪費(fèi)情況，所以成本也是非常重要的一個(gè)事情。交通也是非常重要的問(wèn)題，要進(jìn)行大的量產(chǎn)一定要考慮到設(shè)計(jì)的預(yù)算。最后我想說(shuō)的是，熱管理是真的非常重要，我們今天也聽(tīng)到了很多有關(guān)于熱管理材料有助于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的生命周期，提高性能，能量密度，幫助主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)減重和性能的改善。在市場(chǎng)上有很多的熱管理技術(shù)，但是我們的研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)熱電片和導(dǎo)熱填縫材料是最為流行的。
現(xiàn)在，我們的導(dǎo)熱填縫材料是更好的替代方案，目前正在致力于發(fā)現(xiàn)液冷電池導(dǎo)熱模組上的導(dǎo)熱數(shù)據(jù)，我們有不同的材料和性能，呼吁廠家邀請(qǐng)材料的供應(yīng)商參與共同開(kāi)發(fā)優(yōu)化，解決方法，在提供定制化的產(chǎn)品來(lái)滿足工藝和性能的需求。另外，希望大家能夠參觀我們洛德的展臺(tái)獲得最新的白皮書(shū)，了解更多的詳情。在白皮書(shū)當(dāng)中有很多實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)的做法，我覺(jué)得大家應(yīng)該會(huì)感興趣，歡迎大家到我們的展臺(tái)來(lái)。
主持人：非常感謝。
提問(wèn)：非常高興見(jiàn)到您，談到你的熱管理的材料，有沒(méi)有溫度，包括溫度收縮的曲線，特別是在于它是應(yīng)用在EV上，這個(gè)溫度都是在發(fā)生變化的，可能是低于多少度，或者是幾十度的情況，零或零上的溫度都有。
Srinivasan：我們對(duì)溫度有兩種方面，這個(gè)溫度是適用于化學(xué)材料，這個(gè)熱管理是非常的重要。取決于你用的是什么樣的材料，比如說(shuō)硅，還有塑料，還有其他的一些成品，它們都是有不同的熱幅度。比如說(shuō)1-85度，硅的溫度范圍也是不同的。還有環(huán)氧的材料，都是取決于不同的溫度、幅度，所以我們要選擇好材料性能。另外一個(gè)就是固化，在這個(gè)模型當(dāng)中，我們有一些獨(dú)特的解決方法，有一些進(jìn)行了建模，我們做很好的固化，所以我們有解決方法，我們有定制化的解決方法。對(duì)于電池組來(lái)說(shuō)，我們都有各種解決方法，能夠處理更好的應(yīng)對(duì)電池溫度問(wèn)題。我們知道有很多一系列的溫度幅度，對(duì)于EV來(lái)說(shuō)，主要是取決于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，我們有解決方法用于電動(dòng)汽車(chē)，比如說(shuō)負(fù)25度，或者是正65度，這些設(shè)計(jì)都是有非常高的溫度范圍。DG是一個(gè)非常重要的要素。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
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