Kulr將航天應用熱管理技術引入電動汽車領域

據(jù)外媒報道，熱管理技術開發(fā)商Kulr將具有垂直排列碳纖維的相變材料用于電子產(chǎn)品和鋰離子電池，以服務電動交通領域。

當電池達到極限狀態(tài)時，可能會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，對整個系統(tǒng)造成極大的破壞。由于電動汽車內缺乏空間和足夠的通風面積，需要在熱管理設計方面開發(fā)新的解決方案。Kulr科技集團（KulrTechnologyGroup）在火星任務中使用的熱管理解決方案，或將推動下一代電動豪華跑車發(fā)展。

Kulr首席執(zhí)行官MichaelMo表示，德拉科汽車公司（DrakoMotors）將在新款電動超級跑車中應用其碳纖維技術。該技術由Kulr與美國國家航空航天局（NASA）共同設計，旨在調節(jié)太空中敏感部件的極端溫度，使其保持長期運行狀態(tài)。DrakoGTE電動汽車平臺為1200馬力架構，凸顯新的高性能熱管理解決方案的重要性。

隨著汽車行業(yè)轉向電氣化，以及5G通信技術的出現(xiàn)，電力電子世界正在發(fā)生變化，這些應用需要更大的功率。對電池和其他動力總成系統(tǒng)來說，還需要熱管理解決方案或冷卻技術。

電子在通過導體和半導體時會產(chǎn)生大量熱量，影響電路的最終性能。現(xiàn)在，隨著電子器件功率密度的提高，器件尺寸逐漸減小，散熱問題日益突出。因此，在電源設備中，溫度管理仍是關鍵因素。

在高功率組件之間的界面會產(chǎn)生熱量，而散熱器本身也會產(chǎn)生熱量。界面之間微小的接觸面積可能會影響熱傳導，表面不平整是產(chǎn)生接觸熱阻的主要原因。Mo指出："Kulr的解決方案旨在增加兩個表面之間的接觸，降低界面的熱阻。"

首選預防措施是選擇一種分散電氣和電子線路熱量的策略。散熱器的傳熱效率與散熱器和周圍空間之間的熱阻有關。理想的散熱器材料必須具有高導熱系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)、低密度和低成本。

Kulr將具有垂直排列碳纖維（碳纖維熱界面，或FTI）的相變材料用于電子和鋰離子電池，以服務于電力交通、儲能、電池安全、5G基礎設施、云計算以及航空航天和國防應用。

碳纖維不僅可以散熱，而且有助于減少尺寸、重量和制造復雜性。Kulr開發(fā)了一種專有制造技術，將5到10微米的碳纖維束整合至基材上，使其看起來和摸起來仿佛是黑色天鵝絨。

DrakoGTE的電池能夠產(chǎn)生1800連續(xù)安培和2200峰值安培，其設計旨在提供兆瓦級功率輸出和冷卻能力，以承受各種賽道級別的運動表現(xiàn)。

生產(chǎn)電動超級跑車涉及到極大的功率，為了保持有限的散熱器空間，熱界面非常重要。將用于高溫太空環(huán)境的技術引入電動交通工具，可以提供更多的功率，從而保證適當?shù)纳嵝裕苊獬霈F(xiàn)過熱現(xiàn)象。Mo指出："我們需要解決一些挑戰(zhàn)，那就是消費者希望找到導熱性能高且價格劃算的產(chǎn)品。"

FTI解決方案系列包括Alcor和MizarFTI材料。Mo表示："Alcor的密度小于0.7g/cm^3，因為接觸壓力非常低，可以實現(xiàn)低熱阻。MIZARFTI能夠提高電路板布局的功率密度，緩解機械應力，從而全面提高熱穩(wěn)定性和可靠性。

作為另一種解決方案，Hydra可用作鋰離子電池的散熱器，防止熱失控傳播(TRP)，這是電動汽車中的重要參數(shù)。電池組中發(fā)生短路可能導致熱失控，引起火災和材料燃燒，例如使鄰近電芯的溫度提高。溫度上升增加了鄰近電芯短路的可能性。Mo表示："Hydra旨在防止鄰近電芯的溫度升至100°C以上，避免熱失控。"

作為電池測試的一部分，Kulr開發(fā)了LYRA內部短路（ISC）觸發(fā)電芯，以識別電芯的故障條件，探討電池組中可能出現(xiàn)的故障模式和安全問題。

隨著電動汽車逐步推廣，真正的挑戰(zhàn)在于快速充電站。這會縮短電池的充電時間，但也會導致動力總成系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量顯著增加，因此需要優(yōu)化熱流，開發(fā)受控熱管理方案。