ТОП-30 компонентов и решений для управления температурным режимом электромобилей (аккумулятор, инвертор, двигатель, ADAS)

Использование оборудования для охлаждения электромобилей у разрозненных поставщиков, состоящих из отдельных частей, создает серьезные пробелы в интеграции на уровне транспортного средства, несоответствующие допуски на установку охлаждающей жидкости и фрагментированную подотчетность PPAP. Группам по закупкам платформ необходимо единое представление обо всех компонентах управления температурой электромобиля,  включая аккумуляторную батарею, инвертор SiC, электродвигатель и контроллер домена ADAS. по всему нашему В портфолио систем управления температурным режимом автомобилей  эта карта снабжения разбивает 30 основных тепловых деталей по областям, производственному процессу, марке сплава и показателям тепловых характеристик.

1. Комплексная система управления температурным режимом электромобилей в четырех областях

Платформы современных электромобилей организуют управление температурным режимом по четырем различным функциональным областям, а также климат-контроль в салоне. Каждый домен работает в условиях совершенно разных ограничений теплового потока, давления и структурной нагрузки.

В то время как система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в кабине и охлаждение аккумуляторной батареи справляются с широкими объемными нагрузками при умеренных температурах, тяговые инверторы и центральные компьютеры L3/L4 концентрируют экстремальный тепловой поток в крошечных полупроводниковых следах. Приобретение всех тридцати деталей от одного вертикально интегрированного производителя автомобильных термокомпонентов  исключает проблемы гальванической коррозии и дисбаланса потока охлаждающей жидкости, которые возникают при смешивании разнородных алюминиевых сплавов и непроверенных паяных соединений.

2. Краткая справочная таблица ТОП-30 тепловых компонентов электромобилей

В таблице ниже перечислены 30 основных тепловых деталей архитектуры автомобиля, сгруппированных для быстрого поиска и анализа спецификации.

 

3. Подробный обзор предметной области: тепловая архитектура аккумуляторной батареи

Система управления температурным режимом аккумуляторной батареи имеет наибольшую массу и площадь поверхности в тепловой спецификации электромобиля. Для архитектур «ячейка-пакет» (CTP) и «ячейка-шасси» (CTC) требуются охлаждающие пластины, которые одновременно служат структурными панелями сдвига, сохраняя при этом строгую однородность температуры в сотнях отдельных призматических или пакетных ячеек.

Инженеры, структурирующие тепловые спецификации на уровне упаковки, могут ознакомиться с нашим основным руководством по Руководство по выбору холодных пластин для аккумуляторов электромобилей  , позволяющее сравнить штампованные листы, полученные гидроформованием, с экструдированными профилями. Кроме того, решающее значение имеет выбор правильной технологии соединения больших двухметровых аккумуляторных лотков; наше техническое сравнение Применение FSW в сравнении с пайкой холодных пластин  показывает, как сварка трением с перемешиванием устраняет коробление в печи на больших поверхностях конструкции.

4. Подробный обзор предметной области: тяговый инвертор и оборудование силовой электроники

Компоненты силовой электроники, в том числе тяговые инверторы на 800 В, бортовые зарядные устройства и преобразователи постоянного тока в постоянный, генерируют самые высокие локализованные тепловые потоки в автомобиле. Поскольку полевые МОП-транзисторы из карбида кремния (SiC) обеспечивают тепловой поток выше 80 Вт/см², устаревшие односторонние базовые платы не могут поддерживать температуру перехода ниже 175°C.

Высокопроизводительные инверторы требуют прямого охлаждения со штыревыми ребрами или двусторонних сэндвич-панелей; прочтите наше инженерное руководство на Конструкция холодной пластины тягового инвертора  для правил определения размеров микроканалов и параллельных коллекторов. Чтобы понять, когда силовой электронике требуется жидкостное охлаждение в корпусах с ребрами с принудительной подачей воздуха, обратитесь к нашему анализу жидкостное или воздушное охлаждение для силовой электроники электромобилей.

5. Глубокий обзор предметной области: тепловые кожухи электродвигателя и оси E

Охлаждение электродвигателя уравновешивает температуру обмотки статора с центробежной динамикой ротора. Высокопроизводительные электронные мосты все чаще полагаются на прямое охлаждение трансмиссионного масла (ATF) в сочетании с внешними водно-гликолевыми рубашками статора.

Выбор правильного сплава и обработки поверхности водяных рубашек двигателя и охладителей трансмиссии предотвращает гальваническую питтинговую коррозию и утечку охлаждающей жидкости. Ознакомьтесь с нашей металлургической разбивкой автомобильные материалы из алюминия и меди  для правил выбора сплавов и сравните компромиссные варианты жидкостей в нашем руководстве по Моторное масло для электромобилей и водно-гликолевое охлаждение.

6. Подробный обзор домена: контроллер домена ADAS и пассивное охлаждение SoC

Централизованные автономные компьютеры для вождения (контроллеры домена от L2+ до L4) концентрируют от 100 до 450 Вт вычислительной мощности внутри герметичных безвентиляторных алюминиевых корпусов, подверженных воздействию температур окружающей среды от -40°C до 85°C.

Поскольку пространство ограничено, а ограничения по шуму в кабине не позволяют использовать высокоскоростные вентиляторы, конструкторы полагаются на медные паровые камеры и спеченные тепловые трубки, встроенные в литые корпуса; прочитайте наше техническое описание на Охлаждение контроллера домена ADAS  в соответствии со стандартами испытаний DV на плоскостность основания и замораживание-оттаивание. Для групп закупок и качества, проверяющих поставщиков, производящих эти 30 компонентов, наша практическая система аудита При оценке поставщиков OEM-оборудования для тепловых электромобилей в Китае  излагаются требования к сертификационным воротам IATF 16949, неразрушающему разрушению C-scan и испытаниям на утечку 100% гелием.

7. Преимущества интеграции платформы: снижение затрат, массовая экономия и качество из одного источника.

Поставка всех 30 тепловых компонентов EV от одного поставщика интегрированных тепловых модулей  обеспечивает три явных преимущества платформы:

1. Сокращение массы и компонентов.  Объединение штампованных лент охлаждения аккумуляторов, паяных пластин охладителя и конструкционных лотков FSW под одной инженерной крышей исключает необходимость использования избыточных монтажных фланцев и избыточных быстроразъемных фитингов, сокращая общую тепловую спецификацию на 3–8 кг.

2. Устранение гальванического несоответствия:  все соприкасающиеся с рабочей средой холодные пластины, охладители шин и радиаторы инверторов поставляются производителем, сертифицированным по IATF 16949 (см. почему IATF 16949 важен для автомобильных холодных пластин ) обеспечивает постоянную чистоту сплава (например, контролируемый химический состав 3003/6061 и никелирование), что предотвращает коррозию контура охлаждающей жидкости.

3. Упрощенное выполнение PPAP и программы.  Управление единым пакетом PPAP уровня 3 для всей тепловой спецификации упрощает управление поставщиками уровня 1 и ускоряет сроки запуска транспортных средств.

Компания Guangdong Winshare Thermal Technology Co., Ltd., располагающая производственной базой площадью 60 000 квадратных метров в Дунгуане (основанной в 2009 году), насчитывающей более 800 сотрудников и более 200 патентов, имеет действующие сертификаты IATF 16949, ISO 9001, ISO 14001 и ISO 45001. Собрав под одной крышей обработку на станках с ЧПУ, зачистку, сварку трением с перемешиванием, вакуумную пайку, литье под давлением, тепловые трубы и штамповку — при поддержке нового строящегося завода в Чонбури, Таиланд, — Winshare производит все 30 компонентов терморегулирования электромобилей для мировых новаторов в области транспортных средств, включая BYD, Geely, Chery, XPeng, Lucid, Li Auto, Sungrow и Delta.

8. Заключение

Управление тепловой платформой электромобиля требует не только отдельных деталей, но и обеспечения единой производственной экосистемы:

·  Охватить все четыре области:  сбалансированное охлаждение аккумуляторной батареи, тепловые пластины инвертора SiC, кожухи двигателя и радиаторы контроллера домена ADAS с проверенными спецификациями компонентов.

·  Приоритизировать вертикальную интеграцию.  Сотрудничайте с поставщиками, которые осуществляют обработку на станках с ЧПУ, шлифовку, сварку трением с перемешиванием, вакуумную пайку и литье под давлением под одной крышей, чтобы исключить передачу работ субподрядчикам.

·  Обеспечьте строгий контроль качества:  требуется сертификация IATF 16949, 100% испытание на герметичность гелием в вакуумной камере, ультразвуковой контроль сварных швов C-сканированием и отслеживаемость серийного штрих-кода.

 

Часто задаваемые вопросы

Может ли один поставщик тепловой энергии изготовить все 30 тепловых компонентов электромобилей?

Специализированный производитель вертикальных автомобильных систем охлаждения обычно производит от 25 до 28 таких компонентов самостоятельно, включая охлаждающие пластины аккумуляторов, охлаждающие пластины, охлаждающие батареи инверторов, литые корпуса ЭБУ и радиаторы тепловых трубок, сотрудничая с сертифицированными специалистами уровня 2 для литьевых пластиковых расширительных баков или резиновых шлангов.

В чем преимущество приобретения охлаждающих пластин для аккумуляторов и охлаждающих пластин для инверторов на одном заводе?

Использование обоих доменов у одного поставщика обеспечивает единую внутреннюю ионную чистоту, соответствующую совместимость с ингибиторами коррозии в контуре охлаждающей жидкости, соответствие стандартам пайки и контроля качества FSW, а также унифицированную документацию PPAP уровня 3 для всей тепловой платформы автомобиля.

Как многодетальные тепловые узлы проверяются на герметичность перед установкой на автомобиль?

Важные компоненты, контактирующие с рабочей средой, такие как охлаждающие пластины аккумуляторов, охлаждающие рубашки инверторов и охлаждающие пластины, проходят 100% автоматическое испытание на устойчивость к сухому воздуху при давлении от 4,0 до 5,0 бар с последующим испытанием на утечку с помощью гелиевого масс-спектрометра с жесткой вакуумной камерой до давления от 1,0×10⁻⁷ до 1,0×10⁻⁸ мбар·л/с.

Какие сертификаты качества должен иметь глобальный поставщик тепловых модулей для электромобилей?

Готовый к производству поставщик автомобильных систем охлаждения должен иметь действующие, поддающиеся проверке сертификаты IATF 16949:2016, ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 и ISO 45001:2018, а также пластины жидкостного охлаждения и радиаторы, явно указанные в зарегистрированном объеме сертификата IATF.

Как вертикальная интеграция снижает себестоимость составных частей тепловых программ для электромобилей?

Вертикальная интеграция устраняет промежуточные наценки от сторонних субподрядчиков по пайке, цехов анодирования и механических мастерских, а также оптимизирует использование необработанного алюминиевого рулона и экструзии, чтобы минимизировать отходы лома при больших объемах SOP.

Какого времени следует ожидать при закупке набора образцов полноплатформенного теплового прототипа?

Полнофункциональные комплекты прототипов A-образца, включающие аккумуляторные пластины с ЧПУ/FSW, паяные инверторные охладители и крышки ADAS с тепловыми трубками, могут быть изготовлены, проверены на герметичность гелием и доставлены для стендовой характеристики в течение 3–5 недель без использования жесткого инструмента NRE.