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汽車電動(dòng)化，這些工程塑料大有作為
導(dǎo)讀：汽車產(chǎn)業(yè)正在迎來(lái)百年一遇的大變革，CASE(網(wǎng)聯(lián)化、自動(dòng)駕駛、共享、電動(dòng)化)成為了重要的關(guān)鍵詞。內(nèi)燃機(jī)車轉(zhuǎn)型為電動(dòng)汽車后，以往的引擎、燃油部件將不復(fù)存在，取而代之的是電氣、電子元件和電池零部件。
【塑料機(jī)械網(wǎng) 熱點(diǎn)關(guān)注】汽車產(chǎn)業(yè)正在迎來(lái)百年一遇的大變革，CASE(網(wǎng)聯(lián)化、自動(dòng)駕駛、共享、電動(dòng)化)成為了重要的關(guān)鍵詞。內(nèi)燃機(jī)車轉(zhuǎn)型為電動(dòng)汽車后，以往的引擎、燃油部件將不復(fù)存在，取而代之的是電氣、電子元件和電池零部件。
LCP外殼讓智能動(dòng)力模塊實(shí)現(xiàn)小型化
如新型動(dòng)力控制單元(PCU)可將從電池提供過(guò)來(lái)的電壓變換成驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作的電壓，在通過(guò)定速巡航控制實(shí)現(xiàn)定速行駛時(shí)以及加速時(shí)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行調(diào)控。
而在新型動(dòng)力控制單元(PCU)中起核心作用的半導(dǎo)體復(fù)合部件則為智能動(dòng)力模塊(IPM)。這個(gè)IPM 外殼的大小決定PCU全體的大小。本田汽車的零部件供應(yīng)商Keihin公司通過(guò)IPM 零部件的技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)了PCU 全體的小型化。
對(duì)于智能動(dòng)力模塊“外殼”，要求兼具耐熱性、絕緣性、焊錫焊的接合性、粘結(jié)性、凝膠密封等功能。為滿足這些要求，要求所使用的樹脂材料必須在高耐熱性、絕緣破壞強(qiáng)度、材料的強(qiáng)度、成型時(shí)的流動(dòng)性、低放氣性等多方面都具備高的功能。
其中尤其關(guān)于耐熱性，在IPM 的制造過(guò)程中，包括外殼都要經(jīng)歷焊錫焊接工序，樹脂的表面溫度非常高，要求所使用的樹脂材料必須能夠承受。Keihin公司終選用的是寶理塑料公司的LCP LAPEROS S135 含玻璃纖維的品級(jí)，以實(shí)現(xiàn)IPM的小型化和高動(dòng)力輸出。
對(duì)于IPM 外殼，一方面是作為L(zhǎng)APEROS LCP 樹脂的成型品，它是到目前為止從來(lái)沒(méi)有過(guò)的大尺寸，與此同時(shí)對(duì)它的精度要求又與到目前為止所應(yīng)用的接插件等小型精密零部件所要求的高精度幾乎一樣。此外，在IPM 外殼上，有無(wú)數(shù)的被稱為Busbar 銅片縱橫交錯(cuò)，樹脂就覆蓋在這些縱橫交錯(cuò)的銅片網(wǎng)絡(luò)上面，與金屬的復(fù)合就必須滿足在不使用粘結(jié)劑的前提下實(shí)現(xiàn)組合成型。
LCP 成型品面臨熔合強(qiáng)度的問(wèn)題，在IPM 的制造過(guò)程中，必須保證被加熱時(shí)熔合部不會(huì)發(fā)生開裂。在這個(gè)問(wèn)題的解決上發(fā)揮了巨大作用的是寶理塑料公司TSC(技術(shù)解決中心)所提供的流動(dòng)解析數(shù)據(jù)。事實(shí)上，有關(guān)LCP 的大型零部件，積累的數(shù)據(jù)很少，很難完全滿足需要，但是，Keihin 公司和成型加工廠家，再加上寶理塑料公司3 家公司充分發(fā)揮數(shù)據(jù)共享的作用，終克服熔合強(qiáng)度的難題成功開發(fā)出該產(chǎn)品。
自動(dòng)駕駛對(duì)汽車高速、高頻傳輸零部件的需求不斷增加
另一方面，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的ADAS(Advanced Driver-Assistance Systems――先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng))零部件正在不斷增加。
自動(dòng)駕駛級(jí)別基于SAE(Society of Automotive Engineers)的定義，L2級(jí)(部分駕駛自動(dòng)化)以下屬于ADAS，L3級(jí)以上屬于自動(dòng)駕駛。市面上已經(jīng)有配備了L2級(jí)功能的車型銷售。無(wú)需贅言，駕駛汽車需要由駕駛員做出“視認(rèn)、判斷、操作”。而ADAS則是通過(guò)各個(gè)零部件的運(yùn)作，部分取代了這些動(dòng)作。若將其大致分類，可以說(shuō)“視認(rèn)”對(duì)應(yīng)傳感器，“判斷”對(duì)應(yīng)ECU，“操作”對(duì)應(yīng)執(zhí)行器。另外，為傳感器無(wú)法識(shí)別的部分提供支持的通訊設(shè)備和連接各零部件的通信網(wǎng)絡(luò)也扮演著重要的角色。
ADAS零部件由監(jiān)控周邊的傳感器、執(zhí)行動(dòng)作的執(zhí)行器、車與車之間或者車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通訊設(shè)備、做出判斷的ECU(Electronic Control Unit)組成。另外，隨著ADAS的高度發(fā)展，各零部件的收發(fā)數(shù)據(jù)量增加，高速通信變得不可或缺。而且隨著今后5G通信的進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計(jì)高速傳輸零部件和高頻傳輸零部件也將增加。
隨著ADAS的高度發(fā)展，部分執(zhí)行器零部件的控制功能自動(dòng)化，所以相關(guān)產(chǎn)品需要具備很高的運(yùn)行可靠性。因此，設(shè)計(jì)中越來(lái)越強(qiáng)調(diào)對(duì)冗余性的考量，例如將電源和信號(hào)的電路分為2個(gè)系統(tǒng)等。這種變化對(duì)可靠性提出了相當(dāng)高的要求，需要執(zhí)行器零部件即使被安裝在嚴(yán)苛環(huán)境下也不能發(fā)生故障。這些零部件所使用的樹脂也同樣需要很高的可靠性(長(zhǎng)使用壽命)。
耐水解特性的PBT可滿足苛刻的執(zhí)行器零部件應(yīng)用環(huán)境
如安裝于車輛下方的零部件距離路面很近，會(huì)暴露于路面上的水、融雪劑和油等物質(zhì)。另外，由于靠近引擎和馬達(dá)等發(fā)熱零部件，還會(huì)遇到高溫。出于這些環(huán)境因素，很多執(zhí)行器零部件都選擇了耐熱性高、耐化學(xué)性好、吸水特性變化很小的PBT。
寶理塑料公司的DURANEX 330HR、531HS、532AR能夠承受這種嚴(yán)酷的環(huán)境，是具有良好耐久性(耐水解特性)的材料。
據(jù)介紹，車輛下方的環(huán)境溫度很高，而且還會(huì)接觸水和融雪劑，屬于金屬零部件容易生銹的環(huán)境。鐵不僅會(huì)腐蝕生銹，而且生銹時(shí)還會(huì)產(chǎn)生堿性物質(zhì)。這種堿性物質(zhì)和樹脂零部件接觸可能會(huì)使樹脂產(chǎn)生裂紋(應(yīng)力開裂)。為了防止這種應(yīng)力開裂的發(fā)生，需要采取以下任一措施：①使用具有耐堿性的樹脂，②對(duì)金屬采取防腐蝕措施。532AR品級(jí)對(duì)堿性物質(zhì)具有耐性，即使金屬的銹液接觸到樹脂部位也不易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，所以非常適合用于安裝在車輛下方的零部件。
具有阻燃性和尺寸穩(wěn)定性的DURANEX® PBT 750AM
隨著車輛的電動(dòng)化，要求樹脂具備阻燃性的情況逐年增加。產(chǎn)生高電壓的馬達(dá)、電池、充電零部件中使用了很多具有阻燃性的樹脂。除此之外，近年來(lái)在用于V2X(Vehicle to everything)的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備中也使用了阻燃性樹脂。V2X是自動(dòng)駕駛(SAE L3級(jí)以上)的實(shí)用化所需功能，預(yù)計(jì)今后越來(lái)越多的車型會(huì)配備這一功能。該數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的外殼和連接器使用了工程塑料。這些工程塑料除了阻燃性之外，還需要在車載環(huán)境下具有高耐久性和高尺寸精度。
寶理塑料的產(chǎn)品DURANEX具有獲得了阻燃材料認(rèn)證(UL標(biāo)準(zhǔn)中的V-0)的品級(jí)，得到眾多車載零部件的采用。特別是DURANEX 750AM在車載環(huán)境下具有很高的耐久性。此外還加入了穩(wěn)定外殼和連接器形狀的功能，近年來(lái)愈發(fā)受到要求阻燃化的汽車零部件的青睞。
寶理塑料表示，DURANEX 750AM具有汽車領(lǐng)域所要求的充分的耐久性和較高的形狀穩(wěn)定性，是非常適合EV、HEV零部件、通訊設(shè)備等的材料。
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