价格战此起彼伏,智能电动汽车从材料端“开卷”

小微 2024年05月12日 阅读:78271

随着传感器、芯片等核心技术的突破和成本降低,越来越多的车辆开始装备ADAS(智能驾驶辅助系统),为驾驶者带来更安全、更便捷的驾驶体验。

价格战此起彼伏,智能电动汽车从材料端“开卷”
图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

据数据,随着驾驶辅助功能的不断成熟、成本降低、消费者接受度提升,L2已经成为主要的驾驶辅助方案。2023年新能源乘用车市场L2级别(含L2+、L2++) 标配量达370万辆,市场渗透率超过51%,其中20-50万价格区间车型渗透率均已经超过85%以上,未来10万以下车型也将迎来ADAS的增长。

需要指出的是,作为汽车通往自动驾驶的核心组成部件,ADAS的可靠性对行车安全至关重要,这也让整车厂商对该产品的可靠性提出来更为严格的要求,例如产品制造过程中的可靠性、行车时ADAS工作过程中的可靠性、外界环境影响ADAS工作的可靠性等。

基于此,在日前召开的慕尼黑上海电子生产设备展上,全球领先的材料科学公司陶氏公司就展示了一系列面向ADAS系统保护与装配的高性能有机硅解决方案,包括ADAS热管理、严格环境下的电子元器件防护、电磁屏蔽(EMI)和特种保护等,从源头材料端赋能ADAS产品可靠性。

有机硅全面赋能ADAS

陶氏公司消费品解决方案部门全球资深市场经理王焱谈到,在ADAS产品组件里,导热是至关重要重要的部分,随着ADAS产品越来越集成化、所需运算能力越来越高,其对导热材料的性能也提出了更高的要求,因此导热产品也需要不断迭代更新。

陶氏公司消费品解决方案部门全球资深市场经理王焱 在慕尼黑上海电子生产设备展现场

图片来源:陶氏公司

在此次展会上,陶氏公司就展出了其全球首发的突破性新品——陶熙™ TC-6040导热灌封胶。这是一款适用于微电子元器件的高瓦数导热灌封材料,兼具低粘度和优异的流动性,进而包覆微小器件。该产品4.0W/m·K的导热系数可带来更佳散热,同时良好的高温稳定性,也可为线圈、功率器件提供可靠保护。

“陶熙™ TC-6040是目前市场上灌封胶里面导热率最高的产品,可以用在高端的且集成化很高的高导热需求的ADAS器件里。”王焱指出,该产品具有密度小、流动性好等特点,其中密度小符合汽车的设计需求,可以帮助客户把器件做小;同时部件越来越小,意味着里面的结构件越来越紧密,流动性更好的陶熙™ TC-6040能够更充分地流动到所有壳体的缝隙里面充分浸润,当器件发热时能够更方便导出热量。

TC-6040流动效果;图片来源:陶氏公司

除了导热,防护也是ADAS产品需要特别关注的点。据了解,根据不同的应用场景和需求,车载摄像头、雷达等传感器通常会安装在车辆前部、后部或底部等位置,为了降低酷暑严寒等极端天气对产品性能的影响,陶氏公司为这类元器件提供可靠防护,推出了包括三防漆、密封胶、粘接剂、灌封胶和凝胶等丰富且可靠的有机硅防护解决方案。

据王焱介绍,当ADAS芯片越做越小后,其管路和线路就会越来越细,在热胀冷缩的外部环境下,三防漆的要求就越来越高。“如果三防漆材料选的不好,产品热胀冷缩后,受硬力作用三防漆会断裂,陶氏公司有很多好的有机硅三防漆,可以涂敷在高精密、高要求的线路板上。”

另外,ADAS中有很多传感器系统和模块的组装和集成,它们“小而精”但也容易被各类外界因素损伤,为了给这些“精致”的电子元器件提供更好的保护,陶氏公司还推出了机械固定、热管理、减振和电磁屏蔽(EMI)等先进的特种保护解决方案。

此外,陶氏公司还有一系列传统的且口碑非常好的材料,例如应用在倒车雷达里面的非导热凝胶,它能够非常良好的保护雷达里面小传感器,同时又能够保证信号传输回来以后,正确输入信息。

凭借在汽车行业的多年深耕,陶氏公司面向ADAS系统推出的有机硅解决方案,覆盖导热填缝剂、导热硅脂、芯片粘接剂等,不仅能有效提升ADAS的散热效率,还能满足其他多种应用需求。

王焱还提到,随着ADAS的应用场景越来越多,陶氏公司很多在消费电子、通讯领域应用的传统解决方案(导热、灌封、防护等),都可以引入到汽车应用场景中去。“我们会在现有产品和解决方案的基础上,根据客户不同的要求不断进行创新,未来这个领域的应用前景会非常广泛。”

补能领域亦大有可为

作为陶氏公司创新性的产品之一,有机硅以“硅-氧”为主链结构,侧链通过硅原子与其他各种有机基团相连,形成了典型的无机-有机杂化体系,使其可在高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解。得益于结构优势,有机硅具有柔性可减震、防水防潮、阻燃等诸多优点。

基于此,陶氏公司有机硅解决方案除了应用于上文提到的ADAS系列产品外,还被广泛应用于核心三电、车灯、内饰等领域,特别是在当下新能源汽车用户最为关注的补能领域,有机硅亦大有可为。

2023年,我国新能源汽车已实现年销近千万辆规模,渗透率超过30%。随着新能源汽车快速普及,用户日益增长的充电需求和充电设施发展不平衡、不充分的矛盾日益凸显。用户已经从里程焦虑转变成为对补能焦虑。鉴于此,实施大功率充电技术成为缓解能源补给压力、显著提高充电效率的关键策略。

对此,王焱指出,“大功率充电技术的实施,需要车端和桩端两者兼备。”

从车端来看,800V高压超快充被业内普遍认为是最理想的技术路径和解决方案。但是,800V高压平台的应用是一项“牵一发而动全身”的系统工程,不仅需要升高整车电压,同时还要确保核心三电系统以及空调压缩机、DCDC(直流变压器)、OBC(车载充电机)等部件都需在800V甚至更高电压下正常工作。“整车内容平台的跃升,对材料的导热性也随之提升,我们今年推出导热系数为4W/m·K的灌封胶,为6W/m·K的填缝剂可以很好地匹配这些需求。”

有了800V车,还需配套有800V的桩。目前,功率高达350kW-600kW的液冷超充桩,正成为充电基础设施建设的新热点,其既大幅提升了充电速度,又显著缓解了电动汽车车主的充电焦虑。

王焱指出,液冷超充能做到充电线更细,并且线和枪更轻巧,更符合消费者的使用感受,尤其对女性消费者友好。不过其也对设计的要求,材料的使用标准更苛刻,提出的要求更高。

例如,在水冷超级充电枪方案中,采用的液体介质是水加乙二醇或丙二醇类物质的冷却液,这类型冷却介质不仅价格低,而且在很多循环泵体中都有长期应用实施的成熟经验。但这种技术方案很长一段时间受限于高导热系数的冷却水管,在模拟计算和实际测试中都发现,如果冷却水管的导热系数不够,当充电电流超过一定值后,不管循环泵中的冷却液循环多快,热量都不能有效的带走,这就要求必须提高导热水管的导热系数。

充电枪;图片来源:陶氏公司

陶氏公司研发并推出的SILASTIC™ HTE5015-90U导热硅橡胶,完美解决了水冷超级充电枪方案中的关键技术难题,即冷却水管兼具高导热系数与高强度、高韧性。

据了解,SILASTIC™HTE50105-90U导热系数为1.5W/m·K,可以为600A电流的超级充电枪的电缆降温并提供导热保护。同时,该材料具有良好的物理特性和抗恶劣环境性能,可以用它来挤出导热硅胶管,它具有高硬度和高强度可以直接与电缆绞合。同时,它又有足够的柔韧性、足够的使用寿命、耐高低温性和耐冷却液性等特性,最重要的是还有良好的电气绝缘性,可以为超级充电枪提供长期的保障。

除了线缆必须考虑发热外,超级充电枪设计还需要考虑散热问题。因充电端子在高功率工作时也会产生大量的热量,但受限于充电枪的体积和重量设计,目前很难用空气冷却解决散热问题,此时大多需要使用导热灌封胶取得良好的散热效果。导热系数4.0W/m·K的DOWSIL™ TC-6040可以让充电中过热的充电枪快速降温,既不会烫手,又能确保系统内部的模块,尤其是最重要的逆变器模块长期可靠。

另外,超级充电枪既要确保冷却液不会漏,也要确保环境的风霜雨雪不会进到充电枪里面的的另一个重要因素是使用密封胶和密封圈。实践证明,使用陶氏公司有机硅弹性体材料做成的密封圈和线束密封圈都取得了很好的防水效果。

为了满足当下快速升级的充电需求,陶氏公司自近年来打造了全面覆盖充电枪、充电线缆和母线、、充电柜、快充功率元器件等应用的一系列高性能有机硅解决方案。在向客户提供多样化材料选择的同时,陶氏公司还为功率更高的DC直流快充电基础设施制定专属解决方案。

小结:

好的材料是工程设计的基础,也是各种设施设备快速建设背后的保障。可以说,在智能电动汽车时代下,相关部件迭代升级背后,离不开以陶氏公司为代表的材料技术的支撑和赋能。对此,王焱也提到,电动汽车带来了很多新的市场机遇,在当下市场此起彼伏的价格战中,陶氏公司要做的就是贴近客户、通过技术和创新产品不断满足客户的新需求,帮助客户“卷”出自己的特色,提升整体竞争力。

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