EV Thermal Management skysčių poreikis viršija 880 milijonų litrų

Kaip ir degimo transporto priemonėms, elektrinėms transporto priemonėms (EV) reikia skysčių rinkinio, kad jie veiktų optimaliai. Tačiau šių skysčių kiekiai ir savybės gali būti gana skirtingos. Smarkiai auganti elektromobilių rinka suteikia didelę galimybę skysčių tiekėjams, skysčių priedų ir skysčių tvarkymo komponentų tiekėjams.

Nauja IDTechEx ataskaita „Elektrinių transporto priemonių šiluminis valdymas 2025–2035 m.: medžiagos, rinkos ir technologijos“, prognozuoja, kad 2035 metais elektromobiliams prireiks daugiau nei 880 milijonų litrų aušinimo skysčių, apimančių vandenį-glikolį, alyvas, šaltnešius ir panardinimo skysčius.

Kur naudojamas kiekvienas skystis?

Kad elektromobilis veiktų saugiai ir efektyviai, pavaros komponentai (baterijos, varikliai ir galios elektronika) turi būti laikomi tam tikroje darbinės temperatūros diapazone. Kabinoje taip pat turi būti palaikoma patogi keleiviams temperatūra.

Vandens etilenglikolis (WEG) paprastai sudaro šilumos valdymo sistemos pagrindą. Daugeliu atvejų WEG praleidžiama per akumuliatoriaus aušinimo skysčio kanalus arba šaltąsias plokštes, kad elementai būtų vėsūs arba sušiltų užšalimo sąlygomis.

Kartais jis naudojamas per variklio gaubtą ir paprastai tiekiamas per aušintuvą, kad atvėsintų keitiklį. Jis taip pat naudojamas pavaros komponentų šiluminėms sistemoms sujungti su salonu.

Šių pavaros komponentų šiluma dažnai gali būti perduodama į salono šilumos valdymo sistemą, todėl sumažėja poreikis šildyti salono orą ir padidėja efektyvumas atskirai. Dėl to, kad jis naudojamas visur, IDTechEx nustato, kad WEG paklausa (pagal tūrį) bus didžiausia EV skystis, kurio paklausa nuo 2023 iki 2035 m. padidės šešis kartus.

Alyvos dažniausiai naudojamos sutepti transporto priemonių komponentus, tokius kaip pavarų dėžė ir transmisija. Tačiau alyva taip pat gali būti naudojama elektromobiliuose variklio komponentams aušinti. Kadangi šios alyvos yra dielektrinės, jos gali tiesiogiai liestis su variklio viduje esančiomis dalimis, pvz., rotoriaus ir (arba) statoriaus apvijomis, pagerindamos šilumos valdymą ir potencialiai sumažindamos variklio dydį, nes aplink statorių nebereikia vandens apvalkalo.

Alyva aušinami elektros varikliai tapo dominuojančia variklių šilumos valdymo strategija 2022 m., kai apie 60 proc. elektromobiliai „IDTechEx“ tyrimų duomenimis, 2023 m. parduota naudojant alyva aušinamus variklius.

Šaltnešis yra būtinas norint valdyti oro kondicionavimo sistemą keleivio salone. Kai kuriuose modeliuose šaltnešis taip pat naudojamas akumuliatoriui aušinti, o tai turi problemų, tačiau gali pašalinti didelę reikalingų WEG sistemų dalį. Tai užėmė nedidelę rinkos dalį ankstyvojoje elektromobilių rinkoje BMW i3 laikydamasis šio požiūrio, tačiau pastaraisiais metais jis atgijo BYD pritaikė šią technologiją savo e-Platform 3.0 transporto priemonėms.

Panardinamasis aušinimas yra nauja šilumos valdymo strategija, užtikrinanti puikų šiluminį homogeniškumą. Iki šiol jis buvo naudojamas tik didelio našumo tam tikroms visureigėms transporto priemonėms. Nors IDTechEx prognozuoja šios technologijos augimą, nesitiki, kad tai bus dominuojantis požiūris ateityje.

Kas keičiasi su kiekvienu skysčiu?

Aptartos skysčių kategorijos jau yra pagrindinės transporto priemonėse su vidaus degimo varikliais, tačiau elektromobiliams keliami nauji reikalavimai.

Įprasta matyti, kad WEG produktai šiek tiek nepakito tarp transporto priemonių su vidaus degimo varikliais ir EV. Tačiau pradėjo domėtis mažo elektros laidumo (<100 µS/cm) aušinimo skysčiais, kuriuos anksti pradėjo naudoti tokie žaidėjai kaip BYD ir Hyundai. Tai padidina saugos lygį skysčių nutekėjimo aplink elektrinius komponentus, pvz., akumuliatoriaus, atveju.

Kad sistema būtų supaprastinta, reikalinga viena alyva, galinti sutepti pavaras ir aušinti variklį. Dėl to kyla iššūkis cheminiam suderinamumui su variu, esančiu variklio apvijose – medžiaga, kuri nebūtų skirta vidaus degimo variklio alyvai.

Pagrindinis kompromisas, kurį reikia padaryti, yra šiluminės savybės ir mechaninės savybės. Paprastai didesnis klampumas yra geresnis tepimui, bet prastesnis šilumos perdavimui. Dėl šios priežasties skysčių tiekėjai bando rasti aukso vidurį, kur klampumas būtų mažesnis nei būtų naudojamas tradicinėje ašies alyvoje, kad būtų lengviau perduoti šilumą, bet vis tiek pakankamai aukštas, kad transmisija susidėvėtų iki minimumo.

Šaldymo agentai išlieka panašūs tarp transporto priemonių su vidaus degimo varikliais ir EV. Perėjimas čia taikomas visai automobilių pramonei. R134a buvo standartas, tačiau Europoje dėl didelio globalinio atšilimo potencialo (GWP) jis buvo pakeistas R1234yf visose transporto priemonėse nuo 2017 m., o kituose regionuose paseks.

Tikėtina, kad kitas didelis pokytis atsižvelgs į PFAS (per- ir polifluoralkilo medžiagas). Nors nėra aiškaus R1234yf pakeitimo reglamentavimo ar termino, tai nesustabdė alternatyvių šaltnešių ir su jais susijusių šilumos valdymo komponentų kūrimo.

VW įdiegė R744 pagrįstas šilumos siurblių sistemas tam tikruose ID modeliuose, o kiti šiluminių sistemų tiekėjai, tokie kaip Hanon Systems, pristatė ir R744, ir R290 šilumos siurblių sistemas elektromobiliams.

„IDTechEx“ ataskaitoje „Elektrinių transporto priemonių terminis valdymas 2025–2035 m.: medžiagos, rinkos ir technologijos“ toliau aptaria elektromobilių šaltnešius. Taip pat reikia giliai pasinerti į PFAS junginius ir jų pakaitalus „Per-ir Polifluoralkilo medžiagos (PFAS) 2024 m.: naujas pritaikymas, alternatyvos, taisyklės“ ataskaita.

Didėjanti vienos transporto priemonės paklausa

Nors elektromobilių projektavimo tendencijos, pvz., nuo elementų iki pakuotės ir labiau integruoti šilumos valdymo moduliai, gali sumažinti skysčių intensyvumą vienoje transporto priemonėje, kai kurios pagrindinės tendencijos vidutiniškai didina vienai transporto priemonei reikalingą skysčio kiekį.

Tai apima baterijų talpos didinimą, daugiau automobilių su dviem varikliais, didėjantį alyva aušinamų variklių naudojimą ir tolesnį šilumos siurblių sistemų pritaikymą. Derinant tai su padidėjusiu elektromobilių poreikiu, IDTechEx prognozuoja, kad 2035 m. elektromobiliams reikės daugiau nei 880 milijonų litrų aušinimo skysčių.

Naujojoje IDTechEx ataskaitoje „Elektrinių transporto priemonių šiluminis valdymas 2025–2035 m.: medžiagos, rinkos ir technologijos“ nagrinėjamas akumuliatoriaus, variklių, galios elektronikos ir kabinos šilumos valdymas ir pateikiamas išsamus strategijų, komponentų, medžiagų, rinkos dalių, o prognozės iki 2035 m.