一 序言 |
新能源汽車(chē)能否快速普及則取決于能源補(bǔ)充的配套性。但不論是新能源汽車(chē)的續(xù)航能力，還是充電樁系統(tǒng)的構(gòu)建，都離不開(kāi)材料功能性的突破。相比于通信電源、驅(qū)動(dòng)電源燈，新能源汽車(chē)的充電樁和電池都要具有更高電流來(lái)滿(mǎn)足更快速充電的特點(diǎn)，對(duì)散熱要求都更為苛刻。因此，此次主要談充電樁系統(tǒng)的散熱。
二 充電樁的構(gòu)造 |
三 困擾充電樁發(fā)展的因素之——散熱需求 |
充電樁目的是讓待充電車(chē)輛在較短時(shí)間（1-2H）內(nèi)，補(bǔ)充50-60%以上的電能。當(dāng)然最理想是1分鐘補(bǔ)充80%以上，但是電池技術(shù)（含電池組均衡技術(shù)）、輸配電技術(shù)尤其是散熱技術(shù)做不到。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，充電樁因溫度過(guò)高引起模塊過(guò)溫保護(hù)的案例不在少數(shù)。因此散熱問(wèn)題已經(jīng)被證實(shí)是目前最困擾充電樁系統(tǒng)廠家的難題之一。
以60KW充電樁系統(tǒng)為例，目前行業(yè)主流模塊效率標(biāo)稱(chēng)95%，僅模塊散熱量就達(dá)到60*0.05*1000=3000W，這意味著充電樁在充電過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量是同等體積條件下通信戶(hù)外機(jī)柜散出熱量的3倍。
為了防止過(guò)熱引起充電故障，雖然充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)中均安裝散熱元件，比如增加風(fēng)扇，如在5個(gè)模塊的充電樁上安裝了12個(gè)風(fēng)扇。然而，采用風(fēng)扇來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱過(guò)程中，戶(hù)外的灰塵比較容易進(jìn)入充電樁內(nèi)，容易造成對(duì)精密設(shè)備的污染。而熱交換、TEC、空調(diào)等散熱元件由于應(yīng)用場(chǎng)地的限制或是效率低等原因，在實(shí)際應(yīng)用中也不夠普及。
從熱學(xué)傳遞的概念來(lái)看，充電樁及電池組件在風(fēng)扇或者其他熱交換過(guò)程中，如果發(fā)熱體本身散熱能力一般，熱量容易積聚在發(fā)熱體內(nèi)，即使外界散熱作用力度再大，效果都是不夠理想的。
四 如何提升充電樁的散熱能力 |
為了及時(shí)傳導(dǎo)出充電模塊等元器件產(chǎn)生的熱量，行業(yè)開(kāi)始嘗試通過(guò)添加具有導(dǎo)熱功能的粉體來(lái)研發(fā)出不同性能的導(dǎo)熱材料，從而出現(xiàn)如保護(hù)充電模塊的高導(dǎo)熱灌封膠、傳導(dǎo)插頭插座熱量的高導(dǎo)熱PA等。
諸如導(dǎo)熱灌封膠在充電樁中填充模塊內(nèi)部間隙，可起到防震抗沖擊來(lái)保護(hù)模塊的同時(shí)，還具有阻燃和高導(dǎo)熱的功能，從而能夠?qū)⒏唠娏靼l(fā)出的熱量，快速散熱到元器件外表，此時(shí)再利用風(fēng)扇等來(lái)加大空氣與元器件外表的熱交換，最終提升散熱的效果。
目前行業(yè)里導(dǎo)熱材料的制備主要是通過(guò)向基體中添加大量的導(dǎo)熱粉體，利用導(dǎo)熱粉體自身具有的熱傳遞性和散熱性，來(lái)提升材料的散熱性，最終滿(mǎn)足元器件的散熱要求。但隨著充電要求比如更為快速，元器件外表溫度更低等要求的不斷提高，對(duì)導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱塑料等材料的性能要求越來(lái)越高。
這就需要解決現(xiàn)有導(dǎo)熱粉體需要具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
1、粉體與樹(shù)脂基體具有良好的相容性，對(duì)材料物理性能影響小；
2、粉體軟硬適中，在保證導(dǎo)熱性的同時(shí)對(duì)加工設(shè)備磨損小，加工時(shí)不易變色；
3、粉體在加工時(shí)具有良好的流動(dòng)性，利于薄壁注塑或灌封；
4、粉體在適當(dāng)比例下能在樹(shù)脂基體內(nèi)形成致密填充，從而實(shí)現(xiàn)更高導(dǎo)熱。
基于以上的認(rèn)識(shí),目前環(huán)保導(dǎo)熱粉應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)對(duì)粉體進(jìn)行優(yōu)選復(fù)合及表面處理，來(lái)有效減少導(dǎo)熱粉體間的空隙，使粉體在基材中相容性更好，并能形成致密的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，提高灌封膠及工程塑料的導(dǎo)熱性，實(shí)現(xiàn)更高的導(dǎo)熱率。
文章來(lái)源：佛山市三水金戈新型材料有限公司
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