《电动汽车热管理技术及市场-2021版》
2021-09-04 16:50:52   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Thermal Management for Electric Vehicles 2021-2031

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据麦姆斯咨询介绍，尽管遭遇新冠疫情的严重影响，但是从2020年的同比增长情况来看，电动汽车市场仍在保持迅速发展。在电动汽车市场，我们关注到电池容量、续航、充电效率、宽禁带半导体以及高性能牵引电机等细分领域的增长。此外，电动汽车火灾和相关召回也使热失控检测、预防和保护等概念脱颖而出。所有这些趋势都要求电动汽车采用更高效的热管理系统、解决方案和材料。

电动汽车主要位置的最优温度

英国知名研究公司IDTechEx在这份关于电动汽车热管理的最新报告中，围绕锂离子电池、电力牵引电机和电力电子器件的热管理，深入调研了汽车原始设备制造商（OEM）战略、趋势和新兴替代方案。IDTechEx收集了大量的一手信息并进行整理分析，结合2015年~2020年销售的250多种电动汽车的广泛模型数据库，对电动汽车热管理主题进行了全面研究。

参考报告：《全球主要市场电动汽车车型、技术及销量数据库-2021版》

本报告对目前应用的热管理技术和策略进行了介绍、分析和预测。此外，还讨论了浸没冷却等新兴替代方案在未来应用中的适用性和市场预测。所有预测都给出到2031年，包括电动汽车电池需求、电池热管理策略、热界面材料、电机需求以及硅绝缘栅双极型晶体管（Si IGBT）或碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）逆变器等。

电动汽车电池热管理策略迅速发展

快速充电是电动汽车市场的主要趋势之一。如果电动汽车可以在30分钟内完成充电，那么就可以大大缓解用户的里程焦虑。现在，已经有多款具备这种性能的新车上市，搭载800 V系统的车型也开始出现，例如保时捷Taycan、奥迪e-tron GT平台以及新的现代e-GMP架构。

电动汽车电池热管理方案选择

更高的电压有助于实现更快的充电。然而，热管理是快速充电的关键考量因素，在快速充电过程中保持电池冷却有助于延长电池寿命，防止热失控。为此，我们也注意到市场对浸没冷却等更新颖技术的兴趣。

浸没冷却在电动汽车市场具有很大潜力，带来了对流体电介质的新需求

2020年，电动汽车火灾引起了市场的高度重视，现代和通用汽车等制造商不得不召回近10万辆汽车。这些召回的成本估计可分别达到9亿美元（现代）和12亿美元（通用汽车），另外，还将造成其电动汽车品牌以及整个电动汽车市场声誉的损害。虽然，人们普遍认为电动汽车火灾实际上要比传统燃油汽车更少见，但是，电动汽车火灾往往更为严重，而且作为新兴事物非常容易受到媒体的更多关注和曝光。因此，热失控的监测和预防变得极为重要，特别是随着电动汽车安全相关法规的逐步实施。

2020年电动汽车电池燃烧和召回事件

参考报告：《电动交通工具应用的锂离子电池技术及市场趋势-2021版》

这也为阻燃或防火绝缘材料提供了机遇，以防止或限制电池组外部的火灾蔓延。由于市场在电动汽车电池单元或电池组的设计上还没有达成共识，因此，该领域的热管理、防火部件及材料制造商存在巨大的潜在空间。

与电池非常相似，电机的热管理也存在多种设计。大多数厂商采用的是永磁牵引电机，其磁铁在高温下有变性或变脆的风险。即使对于没有永磁体的电机，定子绕组在较高温度下的电阻也会增加，导致性能和寿命降低，并有可能损坏周围的部件。

电机热管理

随着制造商追求更高的效率和功率密度，电机冷却出现了许多创新设计，如奥迪e-tron的内部转子水-乙二醇冷却系统。IDTechEx在本报告中覆盖了电动汽车用例中的电机热管理、新兴技术以及电动汽车牵引电机的需求预测。

另外，电动汽车中电力电子器件的热管理问题经常被忽视，但在正常运行条件下，主逆变器通常是电动汽车中最热的部件。目前，大多数厂商采用了Si IGBT，这肯定会产生大量热量，并需要有效的热管理，它们通常被集成到电机冷却系统中。

热界面材料的应用

近年，SiC MOSFET在主牵引逆变器中得到了广泛应用。这将导致更高的开关频率，从而提高效率。此外，SiC的使用也减少了封装的占位面积，带来了更高的功率密度，进而在散热方面也提出了更大的挑战。除了这些组件的液体冷却外，IDTechEx还给出了变频器封装内部的引线键合、芯片连接和基板技术的发展趋势。

每家OEM都有自己的电力电子器件战略及相关热管理部署，例如热界面材料的选择等。IDTechEx在这份最新的报告中提供了电力电子器件的设计趋势以及电动汽车用例，并预测了Si IGBT和SiC MOSFET单元的十年期市场需求。

参考报告：《热界面材料技术、市场及机遇-2021版》

本报告的主要议题：
- 锂离子电池冷却：空冷、液冷、制冷剂和浸没冷却
- 热界面材料
- 散热器和冷却板
- 热失控的重要性、检测和预防
- 消防安全：法规和解决方案
- 电机热管理
- 电力电子器件的热管理

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