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 严寒天气下的温暖电池

为什么说热管理在电动出行中起重要作用

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严寒天气下的温暖电池

冷却和加热管路可确保电动车辆的最佳性能

挪威是一个繁荣发达的国家。在那里,除了有近 240,000 个岛屿1、1,000 个峡湾2、2,000 座瀑布3和 200,000 头驼鹿外4,还有大量的电动汽车。这并非奇迹,而是战略:30 年来,该国一直在推广电动汽车,因为绿色电力在斯堪的纳维亚通常比汽油或柴油便宜。维京人的后代对淘汰期限也抱有最大的野心:最迟到 2025 年,不应再出售新的内燃机轿车和轻型商用车。因此,这些条件非常适合传统汽车向可持续和低排放汽车转型

然而,现实的确如此吗?事实上,在一个冬季积雪高达 11 米、气温低至 -40 摄氏度的国家,天气条件对于电动汽车技术来说根本不理想。为了让十分敏感的电池在冷热条件下均能保持其全部性能,我们的工程师必须彻底重新考虑车辆的温度管理

© scharfsinn86 / AdobeStock

电动汽车里太冷?这是行不通的!

滑过雪的人都知道:蓄电池很敏感。这适用于智能手机以及电动助力车或电动汽车中的电池。在炎热的夏季、寒冷的冬季以及极端气候条件下,此类设备的电池状态十分不佳。因为,寒冷的环境会减慢电化学过程、降低蓄电池电压,并带来深度放电损坏电池的风险。问题是:因温度不适宜而损失的电能无法再恢复。因此,电动汽车电池的性能在 15 和 40 摄氏度之间的温度范围内是最高的。因此,我们的管路系统可直接影响电动汽车的可达里程。

相当长的(冷却)管道

基本上,电动汽车的设计比内燃机汽车的设计简单得多:例如,带手动变速箱的汽油发动机有大约 1,400 个零件,而电动汽车只需要 200 个单个组件。有个例外:冷却和加热管道。因为在内燃机中只需冷却发动机本身,产生的热量可用于车厢加热,而电动汽车中的管路系统要复杂得多。在此必须管理多个回路的温度,包括动力总成、空调和电池。

视车外温度而定,蓄电池需要冷却或加热。为此,现在通常使用独立的系统,系统之间通过热交换器连接。因此,与内燃机相比,电动汽车的冷却和加热管路长度增加了一倍,达到几近 30 米。这同样适用于所需插头连接、快速接头和夹子的数量。在一辆大型商用车中,可能有近 100 根单独的管路和软管,以及同样多的连接元件。

最重要的是密封

在电动车辆中,管路最重要的特性是:绝对密封。这是因为水和冷却剂(如乙二醇)的混合物会流经管路和软管。因此,所用的材料还必须拥有相应的耐化学性。在过去,柔性软管使用 EPDM 材料,而较坚固的管路则使用铝或钢。如今,过氧化物交联橡胶化合物越来越多地被热塑性弹性体取代,铝和钢正被 PA、PP 或 PPS 塑料取代。根据原始设备制造商要求,也可以将这些材料相互组合并通过相应的连接器相连,以实现最佳的解决方案。

The most important feature for lines in electric vehicles is absolute leakage integrity.

此外,在与制造商合作时,需要不同的专业知识。成熟的原始设备制造商通常对设计已经有非常详细和具体的想法,因此更愿意将时间投入到各种材料选项的开发和批准上。我们在电动汽车领域的初创客户很乐意为我们的工程师提供更大的设计自由度,并在选择软管、管路等材料时依靠我们多年的专业知识。

可持续性 + 电动汽车 = 将来

与电动汽车一样,可持续性主题在材料方面也扮演着重要的角色。这不仅仅是因为最终消费者越来越重视资源保护和耐用产品。幸运的是,车辆中的管路通常设计为不需要更换。仅此一项就减少了资源消耗。此外,我们的开发人员还要特别注意组件的重量。由于蓄电池的重量很大,因此要在其它地方尽量减小重量。新的材料尽管壁较薄,但与之前的材料具备相当的稳定性和密封性,得益于此,我们已经能够减轻超过 50% 的重量

© Alexandre Patchine / AdobeStock

可持续性也是大陆集团自身生产的优势。我们希望通过负排放在全球范围内中和我们的二氧化碳负载,包括生产、供应链和生命周期结束阶段。我们的重点是无驱动排放的车辆。这不是一个小挑战。因为大多数管路和软管,无论是 EPDM、TPE 还是其他塑料,不仅由单层组成,而且集成的增强材料很难与其他层分开。尽管如此,所谓的单层完全是可想象的。例如,也可以使用来自旧 PET 瓶的回收颗粒材料。我们的材料专家在此仍可看到许多未开发的潜力。在这里,我们又回到了原点:绿色挪威也非常重视其回收义务——第一家电动汽车电池回收厂计划很快在腓特烈斯塔投入运营。

1https://www.laenderdaten.info/inseln-nach-land
2https://www.visitnorway.com/things-to-do/nature-attractions/fjords/the-fjords-explained/
3https://www.worldwaterfalldatabase.com/country/Norway/list
4https://www.nordlandblog.de/elche-norwegen-beobachtung-safari/

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