热管理mapping
2022-12-08 22:54:49 3 举报AI智能生成
博华热管理mapping
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大纲/内容
热管理技术参数
能耗比：热管理过程中传热量与功耗之比
导热系数：单位时间内，每单位厚度（1m）的材料，通过单位面积（1m ²）传递的热量值
热容量：比热容、比热，即单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量
膨胀系数：表征物体受热时其长度、面积、体积增大程度
热阻系数：表示物体对热量传导的阻碍效果，单位℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差
热冲击：由于急剧加热或冷却，使物体在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体会产生冲击热应力
材料/技术工艺端
隔热材料（发展趋势——环境友好、低成本、长寿命）
按材质分
无机隔热材料：不腐烂、不燃烧、耐高温，多用于工业设备及管道保温
天然矿物：石棉、硅藻土
人造材料：陶瓷棉、玻璃棉、多孔类隔热砖、泡沫材料
有机隔热材料：导热系数极小、耐低温、易燃烧，适用于普通环境
天然有机类：软木、织物纤维、兽毛
人造或合成有机类：人造纤维、泡沫塑料、泡沫橡胶
蜂窝材料：蜂窝纸、蜂窝板
金属及夹层隔热材料：主要用于航空航天高温热防护领域
铜、铝、镍等箔材
金属箔材与有机/无机材料组成的夹层或蜂窝复合材料
按材料形态分
多孔/泡沫：质量轻、绝缘性能好、弹性好、稳定性差，主要包括泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫橡胶、硅酸钙、轻质耐火材料等
气凝胶：是一种纳米多孔网格结构+气态分散介质的轻质纳米固态材料，密度极低，常温热导率低于空气，是一种理想的轻质隔热材料，主要包括SiO2气凝胶、ZrO2气凝胶、三氧化二铝气凝胶、Si-C-O气凝胶及碳基气凝胶等，被制成玻璃墙体、隔热毛毡、陶瓷纤维-气凝胶复合隔热瓦等广泛应用于管道、汽车、飞机、航天等领域
纤维：工业上主要应用无机纤维，如石棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝陶瓷纤维、晶质氧化铝纤维等
碳质保温隔热材料：低强碳纤维，主要由聚丙烯腈纤维、沥青碳纤维、酚醛纤维、纤维素纤维等制成，导热系数小、热容量低、密度小、线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击、耐化学腐蚀、无污染，主要用于晶体硅铸锭炉、金属热处理、稀土磁性材料制造、半导体晶圆生产设备、真空电阻炉、感应炉、烧结炉、热处理炉等
复合保温隔热材料：可塑性强、导热系数低、耐高温、浆料干燥收缩率小，主要有硅酸镁、硅酸铝、稀土复合材料等。广泛应用于航空航天领域
粉末：硅藻土、膨胀珍珠岩等，主要应用于建筑、热工设备领域
层状
散热材料/导热材料
导热界面材料（TIM）：在两个基板之间传递热量，使热量迅速从热的电子设备传递到散热器
导热垫片/导热胶：操作使用难度大、长期使用易失效，是目前主流的电池、电子器件TIM方案
无机纳米材料复合聚合物：氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硼、碳纳米管等无机填料可提升聚合物材料的热导率，但会导致可加工性和柔韧性下降
高导热封装材料：芯片连接外部电子系统的主要介质，应有高热导率、与芯片匹配的热膨胀系数、低密度、较强的力学性能等
传统封装材料：无机导热绝缘材料为主，价格昂贵、加工困难
导热聚合物基复合材料：密度小、电气绝缘性能优、介电性能优、原材料便宜易加工，但热导率性能一般，可通过填充金属类填料、碳类填料、陶瓷类填料等方式提升性能
金属基复合材料：导热性优秀、可加工性好、低热膨胀系数，能较好地制备出热物理性能与电子器件匹配的封装材料，其中高体积分数SiC颗粒增强的铝基复合材料性能最好
合成石墨材料：各项异形和均热性能优良，平面导热系数高
导热硅脂：液态形式存在，导热性能好，成本低；但不可重复、稳定使用，难以加工
相变材料：详见相变储能材料
制冷材料
形状记忆合金（热弹性材料）
稀土磁致冷材料
宁波瑞凌
热电制冷
阻燃材料：重点关注聚苯醚（PPO）、聚酰胺等高温热塑性塑料、聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT）等
恒温材料/温控材料/蓄热材料
相变储能材料（PCM）：利用物质在相变（凝结/熔化、凝结/汽化、固化/升华）过程发生的相变热来进行热量存储和释放，其应具备蓄热密度高（大于200kJ/kg）、热导率高、体积变化小、化学性稳定等特征
有机相变材料：由烃制成，石蜡、脂肪醇、脂肪酸、蜡等
无机相变材料：熔盐、盐水合物、金属等
共晶混合物：无机共晶混合物适用于太阳能热电厂等高温热存储系统，有机共晶体适用于低温储热，如维持电池温度、电池组热管理等
热电材料：也称温差电材料，是一种利用固体内部载流子运动，实现热能和电能直接相互转换的功能材料，一般有热电发电和热电制冷两种用途
方钴矿热电材料：电性能优秀，但热导率较高
氧化物热电材料：温度高、无污染、使用寿命长、制备方便
半导体金属合金型热电材料：热电性能最好、应用最广泛
金属硅化物热电材料：熔点高、成本低、无污染，适用于温差发电
低维热电材料：实验室前沿技术，未实用
应用端市场空间（落实到系统或器件）
工业及信息化
IDC
浸没式液冷
冷板&风冷
工业
化工
医药
汽车
传统汽车
座舱空调（单车价值1800元）：机械压缩机制冷，发动机余热制热
空调箱500
压缩机500
冷凝器、蒸发器、管路、阀门、温压传感器等800
新能源汽车——2025年市场空间520亿以上
座舱空调（单车价值2500-9000元）：电动压缩机制冷，高压PTC加热或热泵系统制热
PTC热管理：高压PTC热敏电阻发热，而后通过水/空气加热供暖，对电池电量消耗较大
PTC加热器800
其余部分同传统燃油车1800
R1234yf热泵：能效系数高于PTC方案，冬季延长20%以上续航里程
四通换向阀、截止阀、气液分离器600
电子膨胀阀800
电动压缩机1300
其余部分同传统空调，管路复杂，合计1900
CO2热泵：更加环保、低温下制热性能优良，但工作压力是传统空调系统的10倍，需要耐高压零部件
四通换向阀、截止阀、气液分离器1100
电子膨胀阀1500
电动压缩机2500
其余部分同传统空调，管路复杂，合计3500
电机电驱（单车价值1000元）：主流趋势是油冷，适合高转速电机，功率密度提升
风扇、油冷器、冷却器、水泵、水箱等
电池（单车价值1500元）：高温下散热防止失控，低温下预热电池防止电池衰减影响寿命
风冷：结构简单，但换热效率低下，无法精准控温，无法适应大功率快充
液冷（水冷/油冷）：液冷板更靠近热源，换热效率高、能耗低，能保证电池单体温度一致性
冷却板600
冷却器、散热器、水泵、冷却液、膨胀阀、管路等合计900
直冷：通过制冷剂蒸发散热，工艺要求和成本较高，2-3年内难以商业化落地
电化学储能——2025年全球市场空间185亿元
风冷：结构简单、成本低，但制冷效果低下、无法精准控温、需大面积散热通道，仅适用于基站、小型电站、分布式储能
液冷：制冷效果好（换热系数高、换热效率高、电池寿命长、能耗低）、占地面积小、可靠性高、环境适配性强，发展潜力更大
液冷主机
液冷板：设计和生产非标程度高，可靠性要求高，需定制化开发，认证周期约12月，不会轻易更换
口琴管式：重量轻、承重差
钎焊式：重量大、承重好，在密封性、精度、散热能力上有优势，单价约800-1000元
吹胀式：生产成本低、效率高，单价约300元，在储能系统应用较多
蛇形：重量轻。冲压制造难度大
蒸发器、电源、管路等
消费
家电及消费电子
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