在EV加热应用中使用厚膜材料 可提供加热精度和设计灵活性

盖世汽车讯 据外媒报道，厚膜技术已在汽车行业得到广泛应用，可满足高可靠性电路、具有挑战性的传感器应用和强大的无源元件的需求。随着电动汽车和电池管理系统的发展，对厚膜材料的需求再次扩大。

（图片来源：Heraeus）

电动汽车与内燃机车辆（ICE）的主要区别之一，在于所产生的废热。ICE车辆已将废热用于多种用途，包括车内供暖。然而，电动汽车必须使用主动加热系统，因为电池系统产生的废热不足以满足驾驶室舒适度需求。此外，在电池组启动、运行和充电时，电池管理系统需要有效控制温度，这对于在较冷气候下使用电动汽车尤为必要。

厚膜技术能够提供加热精度、可重复性、设计灵活性和功率处理能力，并满足空间限制，非常适合这种应用。加热器是非常简单的电路，具有受控电阻，可在给定功率输入下输出所需的温度。根据所选择的材料，厚膜加热器可以是自限性的，也可根据控制系统的要求，设计成具有高或低电阻温度系数。厚膜加热器可以构建在多类基板上，兼容从零度以下到 700°C 以上的工作温度，几乎没有功率要求限制。

最常见的厚膜加热器使用不锈钢基板，但也可使用聚合物基材、玻璃、氧化物和氮化物基陶瓷以及铝材料系统。过去几年，基于不锈钢基板的加热器，因可靠性高、使用寿命更长、温度循环和功率处理能力而得到广泛应用，如在电动汽车中，用于电池管理系统及提升车舱舒适度。用于车辆加热应用的现有技术，是正热系数 (PTC) 块加热器。然而，厚膜加热器即使很小的空间内，也可以处理高功率密度，远高于传统PTC块。厚膜加热器还可以在比PTC高得多的温度下运行，因为PTC材料在高温下运行时会失去自控作用，甚至会降解。

Heraeus厚膜加热器材料，通过绝缘体、导体、电阻器和保护层系统，提供能够满足这些条件的解决方案。包括最近发布的突破性产品SD1020，专门解决了现有厚膜和不锈钢基板之间热膨胀系数（CTE）不匹配的问题，从而提升长期可靠性。SD1020是一种适用于300和400系不锈钢的单一厚膜浆料。

随着电动汽车发展，供应商正在不断突破成本、效率和电池里程界限，以进一步取得成功。因此，对于加热器技术而言，可能需要比不锈钢更轻且导热性更好的基材，比如铝。这也带来了对创新解决方案的新挑战。首先，不锈钢和铝厚膜的加工温度明显不同（分别为850°C和550-575°C），因此必须考虑系统限制。为了在两种基板类型之间提供类似的加热器属性，每个系统的设计规则大不相同。目前，使用直流电这一概念越来越明确，这需要深入了解厚膜加热器技术。随着电压不断增加，还需要提高设计能力。

在这些方面，Heraeus拥有材料技术专业知识和重要的原型化资源，有助于快速实现商业化设计。

（张洋 HN080）