Kulr将航天应用热管理技术引入电动汽车领域

据外媒报道，热管理技术开发商Kulr将具有垂直排列碳纤维的相变材料用于电子产品和锂离子电池，以服务电动交通领域。

当电池达到极限状态时，可能会出现过热现象，对整个系统造成极大的破坏。由于电动汽车内缺乏空间和足够的通风面积，需要在热管理设计方面开发新的解决方案。Kulr科技集团（KulrTechnologyGroup）在火星任务中使用的热管理解决方案，或将推动下一代电动豪华跑车发展。

Kulr首席执行官MichaelMo表示，德拉科汽车公司（DrakoMotors）将在新款电动超级跑车中应用其碳纤维技术。该技术由Kulr与美国国家航空航天局（NASA）共同设计，旨在调节太空中敏感部件的极端温度，使其保持长期运行状态。DrakoGTE电动汽车平台为1200马力架构，凸显新的高性能热管理解决方案的重要性。

随着汽车行业转向电气化，以及5G通信技术的出现，电力电子世界正在发生变化，这些应用需要更大的功率。对电池和其他动力总成系统来说，还需要热管理解决方案或冷却技术。

电子在通过导体和半导体时会产生大量热量，影响电路的最终性能。现在，随着电子器件功率密度的提高，器件尺寸逐渐减小，散热问题日益突出。因此，在电源设备中，温度管理仍是关键因素。

在高功率组件之间的界面会产生热量，而散热器本身也会产生热量。界面之间微小的接触面积可能会影响热传导，表面不平整是产生接触热阻的主要原因。Mo指出："Kulr的解决方案旨在增加两个表面之间的接触，降低界面的热阻。"

首选预防措施是选择一种分散电气和电子线路热量的策略。散热器的传热效率与散热器和周围空间之间的热阻有关。理想的散热器材料必须具有高导热系数、低热膨胀系数、低密度和低成本。

Kulr将具有垂直排列碳纤维（碳纤维热界面，或FTI）的相变材料用于电子和锂离子电池，以服务于电力交通、储能、电池安全、5G基础设施、云计算以及航空航天和国防应用。

碳纤维不仅可以散热，而且有助于减少尺寸、重量和制造复杂性。Kulr开发了一种专有制造技术，将5到10微米的碳纤维束整合至基材上，使其看起来和摸起来仿佛是黑色天鹅绒。

DrakoGTE的电池能够产生1800连续安培和2200峰值安培，其设计旨在提供兆瓦级功率输出和冷却能力，以承受各种赛道级别的运动表现。

生产电动超级跑车涉及到极大的功率，为了保持有限的散热器空间，热界面非常重要。将用于高温太空环境的技术引入电动交通工具，可以提供更多的功率，从而保证适当的散热性，避免出现过热现象。Mo指出："我们需要解决一些挑战，那就是消费者希望找到导热性能高且价格划算的产品。"

FTI解决方案系列包括Alcor和MizarFTI材料。Mo表示："Alcor的密度小于0.7g/cm^3，因为接触压力非常低，可以实现低热阻。MIZARFTI能够提高电路板布局的功率密度，缓解机械应力，从而全面提高热稳定性和可靠性。

作为另一种解决方案，Hydra可用作锂离子电池的散热器，防止热失控传播(TRP)，这是电动汽车中的重要参数。电池组中发生短路可能导致热失控，引起火灾和材料燃烧，例如使邻近电芯的温度提高。温度上升增加了邻近电芯短路的可能性。Mo表示："Hydra旨在防止邻近电芯的温度升至100°C以上，避免热失控。"

作为电池测试的一部分，Kulr开发了LYRA内部短路（ISC）触发电芯，以识别电芯的故障条件，探讨电池组中可能出现的故障模式和安全问题。

随着电动汽车逐步推广，真正的挑战在于快速充电站。这会缩短电池的充电时间，但也会导致动力总成系统产生的热量显著增加，因此需要优化热流，开发受控热管理方案。