新能源车的三电系统,用到哪些特种工程塑料?一文看懂!
新能源车的三电系统,用到哪些特种工程塑料?一文看懂!
新能源汽车的快速发展,对材料科学提出了新的挑战和需求。特种工程塑料凭借其优异的物理性能,在新能源汽车的关键系统中发挥着重要作用。本文将详细介绍新能源汽车三电系统(电驱系统、电池系统、电源系统)以及热管理系统和智联系统中所使用的特种工程塑料及其应用需求。
与传统动力车相比,新能源汽车在电气化、智能化领域得到更充分开发,新领域带来的使用工况要求也有所不同(如对材料的电气性能、阻燃特性等),而特种工程塑料因具有独特、优异的物理性能(如电气性能、阻燃特性等),在新能源车三电系统、热管理系统、智联系统等功能领域得到广泛应用。
一、电驱系统
电驱系统一般由电机、控制器和减速器组成,负责将电能转换为机械能,驱动汽车行驶。目前,将电机、控制器(MCU)和减速器等集成为一体的多合一电驱系统,已成为电驱系统发展的方向。
电驱系统各部位所用的特种工程塑料(典型方案,下同):
电驱系统的材料特性需求:
- 绝缘性
- 耐高电压
- 耐磨性
- 耐化学腐蚀性
电驱系统的设计要求:
- 电机高转速~20000转/分钟或更高
- 集成化,整合电机、减速器和电子器件等
- 小型化设计,降低成本、重量
- 提高功率密度,如800V或更高电压平台
- 液冷冷却,需考虑液冷流体与系统兼容性(如电机绕组和润滑齿轮选材)
二、电池系统
电池系统包括电池箱外壳(PACK)、电池包、电池管理系统(BMS)及辅助元器件。负责为车辆提供动能,目前主流电池有磷酸铁锂(LFP)和三元锂(NCM),电解液以液态和半固态为主。
电池系统各部位所用的特种工程塑料:
电池系统的材料特性需求:
- 绝缘性
- 耐高电压
- 阻燃(V-0级)
- 强度
电池系统的设计要求:
- 轻量化,提升单位质量的能量密度
- 安全性,电气绝缘性、高CTI,抗外部冲击
- 防火阻燃,V-0级阻燃,耐高温,防火烧,防止热失控
- 可拆解性,梯次利用,材料可回收利用
- 集成式,与车身的集成式,如CTP、CTC和CTB
三、电源系统
电源系统包括车载充电机(OBC)、车载DC/DC变换器、高压配电盒(PDU),作为电控核心零件,起站转换及传输交流和直流能量的重要功能。集成化、多能能化、大功率是电源系统的发展方向。
电源系统各部位所用的特种工程塑料:
电源系统的材料特性需求:
- 绝缘性
- 耐高电压
- 阻燃(V-0级)
- CTI
电源系统的设计要求:
- 集成化,降低电源装置总重,减少成本
- 安全性,电气绝缘性、高CTI,抗震动/疲劳
- 大功率,应对高压快充,800V以上高压平台
- 多功能,车载DC/DC变换器双向型,实现电能双向流动
- 阻燃,V-0级阻燃
四、热管理系统
热管理系统包括电子水泵、电磁阀门、压缩机、PTC加热器、电子风扇、膨胀水壶、蒸发器和冷凝器。负责统筹车辆空调、电池、电机等相关部件及系统匹配,解决整车热相关问题,使各功能模块处理最佳温度工况区间,提高整车经济性和动力性,保证车辆安全行驶。
热管理系统各部位所用的特种工程塑料:
热管理系统的材料特性需求:
- 耐化学腐蚀(水或乙醇、油)
- 尺寸稳定性
- 金属嵌件(包胶性)
- 结合线强度
热管理系统的系统设计要求:
- 安全性,保证各功能模块处理最佳工作温度,避免过热
- 舒适性,车室内环境的温湿度、送风温度等
- 节能性,降低整车能耗
- 经济性,优化系统设计、零部件数量控制,降低系统成本
- 耐久性,系统及零部件耐久可靠性验证
五、智联系统
智联系统是车辆智能化的控制中心,包括传感器、雷达、天线、运算中心等多个部件,负责车辆周边环境感知、指令下达和辅助驾驶。随着车辆智能化的发展,未来汽车向更高阶段的智能驾驶行进。
智联系统各部位所用的特种工程塑料:
智联系统的材料特性需求:
- 电磁屏蔽
- 透波/吸波性能
- 易焊接性(如激光焊接)
- 电绝缘性
- 尺寸稳定性
智联系统的设计要求:
- 安全性,对周边环境感知、算法处理等
- 智能化,智能语音助手协助驾驶员进行语音识别控制等
- 车联网,实现车辆与互联网结合,提高管理效率
- 高阶自动驾驶,搭载先进传感器、雷达等,实现自主驾驶
- 能源管理,对电池、电机等部件智能控制,提高利用效率