「L2+800V」市场竞争日趋白热化,有机硅材料如何成为重要推手?
随着规模效应的显现,以及价格战的愈演愈烈,新能源汽车定价逐步下探,并且越来越多配置正在渗透至10万~20万级别车型。
以ADAS为例,L2级别ADAS系统的市场占比在过去两年中快速扩张,尤其是在新能源汽车上的应用,已有成为标配的趋势。
根据乘联会和科瑞咨询在4月18日联合发布的《2024年2月汽车智能网联洞察报告》显示,今年1-2月新能源乘用车L2级及以上的辅助驾驶功能装车率高达62.5%。
在驾驶辅助功能普及的背后,大量感知传感器如毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头的技术迭代功不可没。
那么,在降本增效的前提下,如何进一步提升ADAS电子元器件的性能、稳定性和安全性?从上游材料端赋能,愈发受到行业的关注。
今年3月举行的慕尼黑电子展期间,陶氏公司展示了一系列面向ADAS领域的有机硅解决方案。其中,全球首发的陶熙™ TC-6040导热灌封胶,在导热系数、低粘度、流动性等方面皆有所突破,为ADAS客户解决了目前在电子元器件组装环节的显著痛点。
01 高性能有机硅满足ADAS市场需求
具体来看,市场对ADAS所用材料的主要诉求集中在哪些方面?在陶氏公司消费品解决方案部门全球资深市场经理王焱看来,如今在ADAS集成化、轻量化的设计理念下,对高导热性和高密封性的有机硅材料需求将日益旺盛。
陶氏公司消费品解决方案部门全球资深市场经理王焱
首先,随着ADAS器件的性能提升,如何快速高效地传导热量是至关重要的。尤其感知传感器正在朝着小型化、运用高算力芯片的方向迭代,在如此紧凑的结构中,散热性能对维持系统高效稳定地运作极为关键。
针对这一需求,陶氏公司将陶熙™ TC-6040导热灌封胶的导热系数提升至4.0W/m·K,在行业中开创先河。为了进一步提升导热效果,陶氏公司还赋予这款新产品更为出色的流动性,确保在ADAS各电子元器件紧密相连的结构中,导热胶能够顺畅流动到壳体间的缝隙中,将元器件完全浸润,以此支持导热胶充分发挥导热性能。
与此同时,正是由于全新的导热灌封胶产品能够进入狭小空间进而包覆微小器件,由此带来更优异的密封性,从而为ADAS提供更周全的防护。在不同环境下做到防水防尘,这对于使用条件严苛的ADAS器件十分重要。
除了全新推出的导热灌封胶,其实陶氏公司很早就敏锐地捕捉到ADAS的市场潜力,推出了丰富的应用于ADAS封装的有机硅解决方案,涵盖热管理、严苛环境下的防护、电磁屏蔽、特种保护等使用场景。当客户需要对传感器产品进行迭代升级时,陶氏公司致力于让客户在材料端无后顾之忧,更经济高效地实现下一代传感器的设计。
“精密线路板的涂敷工艺同样离不开有机硅的帮助,尤其当下芯片越做越小,整个封装中的管路和线路愈发精细,如果在恶劣环境下受到热胀冷缩影响,将对器件的性能和稳定性造成严重的隐患。”王焱介绍道,在线路板的高精密要求下,如果没有合适的三防漆材料,当器件热胀冷缩后受到应力作用后,极易导致三防漆断裂。为此陶氏公司研发出先进的基于有机硅的三防漆,适合在高精密的线路板上进行涂敷,有效降低了极端温度下的断裂风险,支持驾驶辅助系统的高精密要求。
当然在安全防护方面,除了三防漆之外,陶氏公司还能提供种类丰富的垫圈、密封胶、粘接剂、凝胶等产品,为精密的电子元器件提供极致的防护,这些材料经过长期的市场考验,口碑良好,经久耐用,如今随着ADAS系统的渗透率攀升,迎来更广阔的市场潜力。
总的来说,有机硅凭借优异的耐高低温性能、耐候性、电气绝缘性、生物相容性等特性,在ADAS器件封装领域发挥关键的作用。
作为全球领先的有机硅专家,陶氏公司在消费电子领域有着成熟的有机硅导热、灌封、防护等方案的量产经验,如今将其应用至ADAS,挑战何在?对此,王焱认为,相较于消费电子,汽车电子对极端工况的要求更严格,并且需要在更长的使用周期中,保证有机硅性能稳定。陶氏公司在引入消费电子方案的同时,会针对汽车工况进行配方的调整和优化,为汽车ADAS市场提供符合需求的高性能有机硅方案。
02 超充领域也不可或缺
新能源汽车市场竞争进入白热化阶段,主机厂在驾驶辅助功能方面各放异彩外,围绕800V超充快充的军备竞赛已经日趋激烈。当800V的电子电气架构逐渐渗透至10万~20万级别车型,将极大程度改善消费者的补能体验,缓解甚至消除新能源汽车使用过程中的里程焦虑。
“想要实现进阶的快充体验,一方面要在车端的电子电气架构上实现高压化,支持600A以上的大电流传输,从而达到480kWh以上的充电功率。另一方面,充电桩的升级也是至关重要的”。王焱介绍道,超充充电桩对高功率输出、快速冷却、耐用可靠等性能的需求非常严格,材料的选择则起到决定性的作用,尤其对于导热、密封、绝缘、阻燃等指标,需要在材料方面推出更先进的解决方案,陶氏公司正在朝着这些方向,探索有机硅的性能进阶。
在充电设施领域,陶氏公司聚焦三大方向。首先是热管理材料方面,陶氏公司提供包括填缝剂、粘接剂、非固化热界面材料、浸没冷却液、凝胶和灌封胶等丰富的产品组合,来解决充电设施中的散热痛点;在保护和装配材料方面,陶氏公司提供包括粘接剂、密封胶和敷形涂层,为充电元器件提供全方位的防护;此外,陶氏还能提供弹性体、固体导热硅橡胶和液态硅橡胶,支持绝缘、导热等需求。
超充充电桩所承担的功率更大、电流更高,在充电效率显著提升的同时,系统的发热量也大幅增加。普通的导热系数为1-2W /m·K的导热胶势必无法满足超充的导热要求。而陶氏公司最新推出的陶熙™ TC-6040导热灌封胶,导热系数达到4.0W/m·K,可以让过热的充电枪快速降温,既不会烫手,又能确保系统内部的模块正常运行,尤其是最重要的逆变器模块长期可靠。当充电时热量极速上升,全新的灌封胶支持将热量快速高效地从变压器中传递出去,再通过液冷系统将热量排出充电桩,确保整个充电过程不会因为温度过高而影响效率和安全。
提到液冷超充,这也是目前充电桩的主要发展趋势之一。液冷超充支持充电线设计更细,并且线缆和充电枪更轻巧,对消费者更为友好。然而,液冷水管必须选用高导热系数与高强度、高韧性的有机硅材料作为导热管。如果导热系数达不到要求,当充电电流超过一定值后,无论环泵中的冷却液循环多快,热量都不能有效的带走,影响超充的正常运行。
值得一提的时,陶氏公司为上述需求推出的SILASTIC™ HTE50105-90U导热硅橡胶,完美地攻克了这一技术难题。该产品最显著的优势是具备更高的导热率,导热系数高达1.5W/m·K,可以为600A电流的超级充电枪的电缆降温并提供导热保护。同时,良好的物理特性和抗恶劣环境性能,使其可以用来挤出导热硅胶管。高硬度和高强度则实现了直接与电缆绞合。此外,更良好的柔韧性、耐用性、耐高低温性、耐冷却液性、绝缘性等指标,则为超级充电枪提供了长期的保障。
03 结语
经过多年的技术迭代,新能源汽车跑马圈地的时代已经结束,取而代之是围绕高质量发展的下半场争夺。L2+级别的ADAS功能、800V的高压架构以及配套的充电设施、更安全能量密度更高动力电池等等,都将成为主机厂竞争的焦点。
结合上文介绍的陶氏公司优异的有机硅产品系列,不难发现,在智能化、电动化技术升级的背后,离不开创新性材料的推广和应用。作为全球领先的材料科学公司,同时也是全球最大的有机硅生产商之一,陶氏公司一直以来致力于为行业带来顺应技术发展趋势的高性能有机硅解决方案。
“在有机硅领域,陶氏公司正在加大相关的研发和产能投入。去年6月,陶氏中国在张家港进行了关于有机硅下游产品的项目扩建,将进一步提升产能,满足市场增长的需求。”王焱谈道,陶氏公司对有机硅业务在中国新能源汽车市场的发展充满信心,通过贴近客户的需求,陶氏公司也将继续在材料端坚持创新,不断优化材料解决方案,赋能新能源汽车的进阶产品力。
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