恩骅力在2023 SPE EAV大会展示提升电动汽车安全性与可靠性的最佳实践

由Society of Plastics Engineers (SPE)主办的 2023 电动与自动驾驶汽车（EAV）大会于 2023 年 4 月在密歇根州特洛伊召开。恩骅力应用开发工程师 Keith Kauffmann（原恩骅力及 Lanxess Performance Materials）在本次为期三天、吸引超过 700 位行业专业人士参与的会议上，发表了题为“新一代材料提升电驱动力系统安全性与可靠性”的专题报告。

Kauffmann 的报告重点阐述了电动汽车（EV）如何驱动对所需 pe工程热塑性塑料的性能以及恩骅力在为电动汽车（EV）应用开发满足性能需求材料方面的持续研究与设计。

新应用与行业趋势带来新的机遇

随着行业从内燃机（ICE）车辆向电动汽车（EV）转型，动力总成架构及能源补给方式也发生变革——从汽油到充电。电池组、驱动电机和高压连接器成为EV动力总成的核心部件，这对所有相关应用的材料带来了技术影响，例如：

• EV整体车辆运行温度下降，导致因高温导致零部件氧化降解的减少
• 电池组通常需要持续冷却，即使车辆处于非运行状态，因此暴露于水/乙二醇溶液的时间也更长
• 磨损与摩擦问题减少——虽然EV中电机及轴承仍存在磨损与摩擦，但相比ICE技术已大幅降低
• 传统机油，如发动机润滑油的用量减少，对于任何塑料动力总成零件，对油品耐受性的需求也降低
• 用于高功率密度电机冷却的油品使用量增加

对于EV，其他技术影响还包括高CTI（耐漏电起痕指数）材料和更高电绝缘性能的需求，因为电池系统为高电压环境。

趋势表现为充电速度提升，以及电压平台由低向高转变——从400V升至800V甚至更高。这推动了更高绝缘性能要求和更加有效冷却需求。

“更低电流减少了热功耗损失这能够让您在更长时间内保持峰值充电速度，并且提升充电速度的最有效方式之一是提升电压而非提升电流。因此，我们正在看到更高电压的电池系统。然而，尽管我们努力在电流和电压之间寻找以应对充电功率的平衡，快速充电依然会造成高局部发热，需要使用冷却和高绝缘性材料，”Kauffmann 解释道。

技术趋势的另一个重要影响是E-motor油冷却的需求。电机内部的塑料部件需要在长期接触E-motor专用油的环境下具备优异的耐油性能。

“在考虑燃料电池和电动汽车结构时，必须考虑多种不同类型的技术挑战，包括老化前后的CTI、油老化、电化学腐蚀、长期冷却液暴露等，”Kauffmann补充道。“保持材料的绝缘性能与机械性能非常重要，而这需要理解适当温度范围内长期老化的影响。”

解决高压元件热冲击循环下的开裂难题

针对包覆成型汇流排的关键问题之一是热冲击循环导致的裂纹生成。必须有效防止裂纹，以避免漏电流。在许多新能源汽车部件中，塑料材料包覆于金属，通常为铜。在热循环过程中，由于塑料与铜之间的线膨胀系数（CLTE）差异，塑料部分会因应力积累而发生开裂。

确保汽车电子应用的可靠性

在连接器、传感器、ECU 以及 PCU 中控制卤化物的含量至关重要。随着连接器在电动汽车架构中作用的增强，端子可靠性变得尤为关键。高温、高湿、反应性气体、电位和时间等因素会导致腐蚀。用于提升塑料阻燃性能的无机卤化物和离子型添加剂，在长期暴露于水分和热环境中后，会形成腐蚀电接点的酸性物质。这可能导致电子元件失效，影响车辆安全功能。

Kauffmann表示：“对于连接器和传感器，卤素含量控制在低于100 ppm是目标，而在更关键应用中则要求低于50 ppm。我们的阻燃材料的标准含量范围为20-30 ppm。”

Kauffmann补充道：“我们观察到，在众多电动汽车塑料应用中，对UL94阻燃测试要求关注度增加，尤其是当材料靠近高压组件时。我们经常看到要求UL94 V0燃烧等级，偶尔要求5VA燃烧等级。”

恩骅力拥有多种满足V0的无卤阻燃材料，包括PA6、PA66、PA46、PA410、PPS以及PPAs。

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