一、新能源汽车散热需求背景

1. 动力系统发热问题

• 新能源汽车的核心动力系统，如电池组和电机，在工作过程中会产生大量的热量。以电池组为例，在充电和放电过程中，电池内部的化学反应会产生热量。特别是在快速充电或者高倍率放电时，电池产生的热量会更加明显。例如，锂离子电池在快充状态下，电池温度可能会升高 20 - 30 摄氏度。电机在高负荷运转，如汽车高速行驶或者急加速时，由于电流通过电机绕组产生的焦耳热，其温度也会快速上升。

• 对于功率较大的新能源汽车，电机的功率可以达到 100 - 200kW，这种高功率运转下产生的热量如果不能及时散发，会影响电机的性能和寿命。而且电池组和电机的工作环境温度对其性能和安全性有很大影响，过高的温度可能会导致电池热失控等严重安全问题。

2. 电子设备发热问题

• 新能源汽车内部还配备了大量的电子设备，如车载电脑、功率电子器件（如逆变器）等。这些电子设备在处理复杂的车辆控制信号和电力转换过程中也会发热。例如，逆变器在将直流电转换为交流电供给电机时，由于功率半导体器件（如 IGBT）的开关损耗和导通损耗，会产生相当可观的热量。而且随着汽车智能化程度的不断提高，这些电子设备的性能也在不断增强，其产生的热量也相应增加。

二、导热散热材料的类型及特点

1. 液冷散热材料（冷却液）

• 原理：冷却液通过在管道中循环流动，吸收发热部件（如电池组、电机等）的热量，然后将热量传递到散热器进行散热。冷却液主要利用其良好的热容量和热传导性能来实现散热。常见的冷却液有乙二醇 - 水混合液等。

• 优势：液冷系统的散热效率高，能够有效地控制新能源汽车动力系统和电子设备的温度。例如，在一些高性能新能源汽车的电池热管理系统中，液冷可以将电池组的温度控制在 30 - 40 摄氏度的理想范围内。而且冷却液可以通过复杂的管道系统布局，灵活地分布在需要散热的部件周围，实现对多个发热源的集中散热。

• 局限：液冷系统需要复杂的管道、泵和散热器等部件，这增加了系统的复杂性和成本。而且冷却液存在泄漏的风险，如果冷却液泄漏到电池组等关键部件上，可能会造成短路等安全隐患。

2. 相变材料（PCM）

• 原理：相变材料在达到一定温度时会发生相变，如从固态变为液态。在这个过程中，相变材料会吸收大量的热量而温度基本保持不变。当温度下降时，它又会从液态变回固态，释放出热量。例如，一些石蜡基相变材料，在 30 - 40 摄氏度左右会发生相变，正好适用于新能源汽车电池组的温度控制。

• 优势：相变材料可以根据发热部件的温度自动调节散热过程，不需要外部动力设备。在电池组周围布置相变材料，可以在电池温度升高时吸收热量，有效防止电池温度过高。它的结构相对简单，能够很好地适应电池组等部件的形状，填充在电池之间的空隙等位置，不占太多额外空间。

• 局限：相变材料的导热性能相对较差，在热量传递方面可能不如液冷系统高效。而且相变材料在经过多次相变后，其性能可能会下降，需要定期维护或更换。

3. 导热硅胶片

• 原理：导热硅胶片是一种高导热的弹性材料，主要通过将发热部件和散热部件紧密贴合，减少接触热阻来实现热量的传递。它由硅胶基体和高导热填料组成，导热系数一般在 1 - 5W/(m・K)。

• 优势：导热硅胶片具有良好的柔韧性和弹性，可以很好地填充发热部件和散热部件之间的不规则间隙。例如，在新能源汽车的功率电子器件和散热器之间放置导热硅胶片，能够确保两者紧密接触，提高散热效率。它还具有一定的电气绝缘性能，能够防止电子设备之间的短路。

• 局限：其导热系数相对较低，对于一些高发热密度的部件，单独使用导热硅胶片可能无法满足散热要求。而且在高温环境下，硅胶片可能会出现老化、变形等问题，影响其散热性能。

三、导热散热材料在新能源汽车的具体解决方案

1. 电池热管理系统中的综合应用

• 方案描述：在新能源汽车电池组的热管理系统中，采用液冷和相变材料相结合的方式。将冷却液管道布置在电池组的框架周围，通过循环流动的冷却液带走电池产生的大部分热量。同时，在电池单体之间填充相变材料，当冷却液不能及时带走热量，电池温度局部升高时，相变材料可以吸收这部分热量，防止电池出现过热现象。例如，在特斯拉 Model 3 等车型的电池热管理系统中，通过这种综合应用，可以将电池组的温度波动控制在较小的范围内，延长电池的使用寿命，提高电池的安全性。

• 优势：这种综合应用可以充分发挥液冷和相变材料的优势。液冷系统能够处理电池组产生的大量热量，提供稳定的基础散热；相变材料则可以作为一种辅助散热手段，应对局部温度过高的情况，增强了电池热管理系统的可靠性和安全性。

2. 电机散热解决方案

• 方案描述：对于新能源汽车的电机散热，一方面可以采用液冷方式，在电机的外壳或者内部设置冷却液通道，直接冷却电机。另一方面，在电机的定子和外壳之间填充导热硅胶片，将电机内部产生的热量快速传导到外壳，然后通过液冷系统将热量带走。例如，一些国产新能源汽车品牌在其高性能电机上采用这种散热方案，有效地降低了电机在高负荷运转时的温度，提高了电机的工作效率和可靠性。

• 优势：通过液冷和导热硅胶片的结合，可以快速有效地降低电机的温度。导热硅胶片能够确保电机内部的热量快速传导到外壳，而液冷系统则可以将热量散发到外界环境中，这样可以保证电机在各种工况下都能保持良好的工作状态，减少因过热导致的电机故障。

3. 电子设备散热策略

• 方案描述：对于新能源汽车中的电子设备，如车载电脑和功率电子器件，主要采用导热硅胶片和小型液冷散热器相结合的方式。在电子设备的芯片和散热器之间放置导热硅胶片，将芯片产生的热量传导到散热器，然后通过小型液冷散热器将热量散发出去。例如，在新能源汽车的逆变器中，IGBT 芯片产生的热量通过导热硅胶片传递到散热器，再通过液冷系统进行冷却，这样可以有效控制电子设备的温度，保证其正常运行。

• 优势：这种散热策略可以根据电子设备的发热情况和空间限制进行灵活调整。导热硅胶片能够适应电子设备内部的复杂结构和小间隙，确保热量的有效传递，而小型液冷散热器可以提供足够的散热能力，满足电子设备的散热需求，同时不会占用过多的车内空间。