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電気自動車2025-2035年の熱管理:材料、市場、技術


Thermal Management for Electric Vehicles 2025-2035: Materials, Markets, and Technologies

市場の初期のトレンドは、バッテリーパックへのアクティブ冷却の採用が中心であったが、現在ではこれが業界標準となっている。しかし、EVのバッテリー、モーター、パワーエレクトロニクスは進化を続けており、... もっと見る

 

 

出版社 出版年月 電子版価格 ページ数 言語
IDTechEx
アイディーテックエックス
2024年6月11日 US$7,000
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553 英語

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サマリー

市場の初期のトレンドは、バッテリーパックへのアクティブ冷却の採用が中心であったが、現在ではこれが業界標準となっている。しかし、EVのバッテリー、モーター、パワーエレクトロニクスは進化を続けており、セル・ツー・パック設計、直接油冷式モーター、炭化ケイ素パワーエレクトロニクスの開発は、熱管理戦略に影響を与える重要なトレンドのほんの一部に過ぎません。熱アーキテクチャがより統合され、差し迫った規制が将来の冷媒選択に影響を与える中、これらのすべてがキャビンの熱管理とどのように相互作用するかが同様に重要である。
 
IDTechExの本レポートは、EV市場とOEMとそのサプライヤーが採用している熱管理戦略を分析し、将来を見据えて、主要なEV技術動向が電気自動車のバッテリー、モーター、パワーエレクトロニクス、車室内の熱管理手法にどのような影響を与えるかを考察している。これらの情報は、EV業界全体の一次情報源および二次情報源から入手したものである。本調査では、IDTechExの広範な電気自動車データベースも利用している。このデータベースには、2015年から2023年までの販売台数とともに、バッテリー容量、バッテリー熱戦略、モーター出力、モーター冷却戦略などの技術仕様が掲載されており、650以上のモデルバリエーションから構成されている。EVのバッテリー、モーター、インバーターの既存の熱管理戦略(空気、油、水、浸漬)と使用流体(水-グリコール、油、浸漬)の市場シェアと2035年までの市場予測も掲載しています。
 
進化する熱アーキテクチャと冷却剤
ドライブトレインのコンポーネントとキャビンの熱管理がどのように相互作用するかが重要である。市場は、ヒートポンプや統合型熱管理モジュールなど、より高度な統合へと移行している。一部のOEMは、システム全体の効率を向上させ、サプライチェーンを短縮するために、熱管理とコンポーネントの開発を社内で行っています。本レポートでは、EVの熱アーキテクチャの例と、主要な熱管理コンポーネント(高電圧クーラントヒーター、コンデンサー、ポンプ、統合モジュールなど)に関する主な市場発表を紹介する。また、主要なTier1サーマルシステムサプライヤーとその規模についても概観している。
 
EVの運転には、冷媒、オイル、水-グリコールを含む多くの流体が必要である。これらの流体は、電気伝導率の低下、銅の腐食性能、その他の特性など、EVにおける新たな要件を満たすために進化している。規制要因は、冷媒とR134a、R1234yf、R744、R290の選択に影響を与える。本レポートでは、水-グリコール、冷媒、オイル、浸漬液の2035年までの予測とともに、EVの冷却剤と冷媒の容量を分析しています。
 
冷却剤によるアクティブ冷却は、EVバッテリーの熱管理の業界標準です。出典:IDTechEx
 
バッテリー:セル・ツー・パック、熱インターフェース材料、防火、浸漬
エネルギー密度の向上とコスト削減を目指す動きは、セル・ツー・パックまたはセル・ツー・ボディ/シャーシ設計につながっています。セル・ツー・パックはモジュール・ハウジングをなくし、セルを直接積み重ねる。BYD、テスラ、CATLなどの設計が実用化されており、今後もさらに増える見込みである。本レポートでは、IDTechExがこのトレンドが熱管理にどのような影響を与えるかを考察する。
 
大きな変化のひとつは、サーマルインターフェース材料(TIM)の適用であり、多くの既存設計で見られる典型的なギャップフィラーではなく、構造的な接続を行うための熱伝導性接着剤の採用を後押ししている。本レポートでは、2035年までのEVバッテリー向けTIM需要を、ギャップパッド、ギャップフィラー、熱伝導性接着剤に分けて、質量と売上高で予測している。
 
多くの材料サプライヤーは、防火を含む複数の機能を提供するように材料を調整している。これにより、パックのエネルギー密度に大きな影響を与えることなく、防火機能を持たせることができる。これには、圧縮、断熱、防火を提供するセル間材料が含まれる。本レポートでは、2035年までの総予測とともに材料オプションの概要を示す。細分化された材料予測と防火に関する深堀りについては、IDTechExのEV用防火材料レポートをご覧ください。
 
液浸冷却は、より高い熱均一性により、充電の高速化や安全性の向上といったメリットを提案し、EV市場で関心を集めているトピックである。この技術は自動車の商業化という点ではまだ初期段階にあるが、オフロード市場では大きな牽引力となっている。本レポートでは、液浸冷却技術について深く掘り下げ、流体とサプライヤーのベンチマーク、市場発表とパートナーシップ、自動車、建設、農業、鉱業市場におけるEV用流体量の予測を掲載しています。
 
モーター
電気モーターでは、ローターに使用される磁石とステーターに使用される巻線は、損傷や非効率的な動作を避けるために最適な動作温度に保たれなければならない。EVに搭載される電気モーターの熱管理は、モーター周囲に水-グリコールをジャケットとして使用するのが標準的な方法であった。しかし、近年はモーターを直接油冷することで熱性能を向上させ、場合によっては冷却ジャケットをなくしてモーター全体のサイズを小さくする方法が多く採用されている。油冷は2022年前半にEVモーターの冷却の主流となったが、水冷ジャケットがなくなるわけではなく、油冷と併用されることが多く、水-グリコール冷媒は通常、油から熱を除去するために使用され、自動車の熱管理戦略全体と統合するために使用することができる。IDTechExは、空冷、油冷、水グリコール冷却の使用別に区分した電気モーターの2015~2035年の予測を提供している。
 
油冷はモーターの熱管理戦略の主流となっている。出典 IDTechEx
 
パワーエレクトロニクス
SiCの採用は、EVパワーエレクトロニクスの最大のトレンドであり、正当な理由がある。これはパワーエレクトロニクスパッケージの構造に影響を与えている。TIM、ワイヤーボンディング、ダイ・アタッチ、基板材料などの開発は、主にパッケージの信頼性を向上させる目的で行われている。本レポートでは、これらのトレンドと採用の背景となる要因について分析している。
 
インバーター IGBT または SiC MOSFET モジュールの冷却には、水-グリコールが主流である。しかし、片面冷却と両面冷却の両方が使用されており、それぞれに利点があります。また、モーターとインバーターに同じオイルを使用することで、電気駆動ユニット内の水グリコールコンポーネントの多くを排除するため、パワーエレクトロニクスの冷却にオイルを使用することへの関心が高まっています。現在の市場ではこのアプローチは採用されていないが、IDTechExはこのアプローチに将来性があると見ており、空冷、水冷、または油冷を使用するEV用インバーターの10年予測を示している。
 
進化するパワーエレクトロニクス設計は、いくつかの材料部品にチャンスをもたらす。出典 IDTechEx
 
主要な側面
リチウムイオン電池、電気モーター、パワーエレクトロニクスの熱管理に関する分析:
  • OEM戦略
  • EV業界の動向と熱管理への影響
  • 熱管理戦略、材料、流体の動向
  • 新たな選択肢
  • 防火材料
  • EVのユースケース
  • 主要プレーヤーからの一次情報
  • 企業プロフィール
 
10年間の市場予測と分析
  • ヒートポンプ搭載BEV:2015~2023年の市場シェアと2035年までの予測
  • EV冷媒予測(kg) 2015-2035
  • EVオイル予測(L) 2015-2035
  • EV用水グリコール予測(L) 2015-2035
  • 空冷、液冷、冷媒、液浸冷却のBEVとPHEV(kWh別):地域別市場シェア 2015~2023年と2035年予測
  • 乗用車、建設・農業・鉱業用EVの2035年までの液浸液剤予測
  • サーマルインターフェース材料の2035年までの予測(単位:トン、売上高):自動車カテゴリー別、ギャップパッド/ギャップフィラー/熱伝導性接着剤
1、2035年までの防火材料予測:セル間およびパックレベル保護別
2、2015~2023年の中国、欧州、米国の自動車用空冷、油冷、水冷電気モーター
3、2035年までの自動車用空冷・油冷・水冷電気モーター予測
4、空冷・油冷・水冷式電気自動車用インバーターの2035年までの予測。

 



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目次

1. 要旨
1.1. 成長するEV市場と熱管理の必要性
1.2. 複数のコンポーネントに最適な温度
1.3. バッテリー熱管理コンペティション
1.4. サーマルシステム・アーキテクチャー
1.5. ヒートポンプ搭載BEV車の予測(台数)
1.6. EVの冷却液
1.7. 将来の冷媒 - 中国、北米、日本
1.8. PFAS禁止 - 欧州における今後の動向
1.9. 2023年と2035年の自動車1台当たりの液体燃料市場平均
1.10. BEV・PHEV車の複合流体予測 2015~2035年(台数)
1.11. ティア1サプライヤー売上高 2023
1.12. 自社で統合熱管理を開発するOEM's
1.13. OEM別バッテリー熱管理戦略
1.14. バッテリー熱管理戦略予測 2015-2035 (GWh)
1.15. 浸漬液の比較:熱伝導率と比熱
1.16. イマージョンのIDTechEx展望
1.17. 乗用車の浸漬液量予測 2021-2035 (L)
1.18. CAM市場における熱管理オプション
1.19. CAMの浸漬液量予測 2023-2035 (L)
1.20. TIMパックとモジュールの概要
1.21. 素材オプションと市場比較
1.22. 熱伝導率シフト
1.23. 車種別・年度別TIM使用量
1.24. EV用電池のTIMタイプ別質量予測:2021-2034 (kg)
1.25. 防火材料:主なカテゴリー
1.26. 防火材料の密度と熱伝導率
1.27. 防火材料見通し(kg)
1.28. モーター熱管理コンペティション
1.29. モーター冷却技術:OEM戦略
1.30. モーター冷却戦略予測 2015-2035 (台)
1.31. パワーエレクトロニクス材料の進化
1.32. シングルサイド、デュアルサイド、間接冷却、直接冷却
1.33. パワーエレクトロニクスにおけるTIMの一般的な動向 (1)
1.34. パワーエレクトロニクスにおけるTIMの一般的な動向 (2)
1.35. 油冷式インバータの利点、欠点、推進要因
1.36. インバーター液冷戦略予測(台):2015-2035
1.37. IDTechEx購読でさらにアクセス
2. はじめに
2.1. 成長するEV市場と熱管理の必要性
2.2. 電気自動車の定義
2.3. 複数のコンポーネントに最適な温度
2.4. バッテリー熱管理コンペティション
2.5. モーター熱管理コンペティション
2.6. パワーエレクトロニクス熱管理コンペティション
3. 温度と熱管理が航続距離に与える影響
3.1. レンジ計算
3.2. 周囲温度と気候制御の影響
3.3. 周囲温度に対するモデルの比較
3.4. クライメートコントロールとのモデル比較
3.5. クライメートコントロールとのモデル比較
3.6. 概要
4. キャビン・ヒーターの革新
4.1. 全体的な車両熱管理
4.2. 技術年表
4.3. ヒートポンプとは?
4.4. PTCとヒートポンプの比較
4.5. EV航続距離への影響
4.6. ヒートポンプ付きEVの例
4.7. ヒートポンプ搭載BEV車の予測(台数)
4.8. ヒートポンプシステムの課題
4.9. さらなる革新
4.10. キャビンの熱管理による自動車の効率化
4.11. 高度な熱管理の利点
4.12. 熱管理高度制御:主要プレーヤーと技術
5. サーマルアーキテクチャーとサーマルシステムサプライヤー
5.1. サーマルシステム・アーキテクチャー
5.2. サーマルシステム・アーキテクチャー例 (1)
5.3. サーマルシステム・アーキテクチャー例 (2)
5.4. BYD ePlatform 3.0
5.5. Thermal System Tier1 Suppliers
5.6. ティア1サプライヤー売上高 2023
5.7. 高圧クーラントヒーター (HVCH)
5.8. 高圧クーラントヒーター(HVCH) サプライヤーからのお知らせ
5.9. 電動コンプレッサーとクーラントポンプ サプライヤーからのお知らせ
5.10. 統合型熱管理モジュール(iTMM)サプライヤーからのお知らせ
5.11. 自社で統合熱管理を開発するOEM's
5.12. ポンプとバルブの熱管理統合
5.13. 商用車用サーマルシステム全体の供給
6. EV用冷却液、冷媒、およびその違い
6.1. EVの冷却液
6.2. EV用フルードは何が違うのか?
6.3. 電気的特性
6.4. 流体による腐食
6.5. 粘度の低減
6.6. 代替液
6.7. EV専用フルード搭載モデル
6.8. ルーブリゾール - EV用オイル
6.9. Arteco - EV用水-グリコール冷却剤
6.10. ドーバー - EV用水-グリコール冷却剤
6.11. バッテリーとeAxleを同じ液体で冷却する
6.12. クーラント比較
6.13. 大型流体サプライヤー発表
6.14. EV用冷媒
6.15. 将来の冷媒 - 中国、北米、日本
6.16. 規制が今後のEV用冷媒の動向に影響を与える可能性
6.17. PFAS禁止 - 欧州における今後の動向
6.18. PFASフリー冷媒:R744およびR290
6.19. ヒートポンプにおけるR744の性能とR1234yfの比較
6.20. 代替としてのR744とR290
6.21. 現代自動車とSK社、PFASフリーの次世代冷媒で提携
6.22. EVモデルの冷媒含有量
6.23. ヒートポンプの冷媒含有量への影響
6.24. EV Refrigerant Forecast2015-2035 (kg)
6.25. EVモデルのWEG量
6.26. WEG ForecastEV用2015-2035
6.27. 油冷モーターの油量比較
6.28. Oil for Electric Motors Forecast2015-2035 (L)
6.29. 2023年と2035年の自動車1台当たりの液体燃料市場平均
6.30. 概要展望
7. 電気自動車におけるリチウムイオン電池の熱管理
7.1. 現在の技術とOEM戦略
7.1.1. EVバッテリー熱管理入門
7.1.2. アクティブ冷却とパッシブ冷却
7.1.3. パッシブ・バッテリー冷却法
7.1.4. アクティブ・バッテリー冷却法
7.1.5. 空冷
7.1.6. 液体冷却
7.1.7. 液体冷却:デザイン・オプション
7.1.8. 冷媒冷却
7.1.9. ヒュンダイ冷媒冷却
7.1.10. 冷却戦略 熱特性
7.1.11. バッテリー冷却方法の分析
7.1.12. OEM別バッテリー熱管理戦略
7.1.13. OEMは、次のことに集中している。液体冷却
7.1.14. 液体冷却急速充電が可能
7.1.15. Higher Battery Capacities and液体冷却2015-2023
7.1.16. Why液体冷却 Dominates
7.1.17. Cooling Strategy Market Share by Region2015-2023
7.1.18. Cooling Strategy Market Share by Cell Type2015-2023
7.1.19. Cooling Strategy Market Share Forecast2015-2035
7.1.20. バッテリー熱管理戦略予測 2015-2035 (GWh)
7.1.21. IDTechExの展望
7.1.22. 800Vへのシステム変更
7.1.23. 800Vシステムの熱管理
7.1.24. 800Vシステムの熱管理
7.1.25. セル・ツー・パック設計における熱管理
7.1.26. テスラ・セル・トゥ・パックにおけるWEG含有量の削減
7.2. EV用リチウムイオン電池の液浸冷却
7.2.1. はじめに
7.2.2. 流体とベンチマーキング
7.2.3. 選手とパートナーシップ
7.2.4. 見通しと予想
7.3. 相変化材料(PCM)
7.3.1. 相変化材料(PCM)
7.3.2. 熱エネルギー貯蔵としての相変化材料
7.3.3. PCMのカテゴリーと長所と短所
7.3.4. PCMとバッテリーの比較
7.3.5. 相変化熱管理による急速充電 - AllCell (Beam Global)
7.3.6. カロギー・ソリューションズ - PCMによるヒートパイプの統合
7.3.7. 相変化材料 - 選手
7.3.8. PCMのカテゴリーと長所と短所
7.3.9. PCM - EVのプレーヤー
7.3.10. オールセル(ビームグローバル)
7.3.11. 市販PCMの使用温度範囲
7.3.12. EV用バッテリーPCMの熱伝導率と密度の比較
7.3.13. PCM - ユースケース展望
7.4. ヒートスプレッダーと冷却プレート
7.4.1. セル間ヒートスプレッダまたは冷却プレート
7.4.2. シボレー・ボルトとダナ
7.4.3. テスラとCATLのサイドウォール冷却
7.4.4. スタンレー - セル間ヒートスプレッダと保護装置
7.4.5. 三葉 - フレキシブル・クーラー
7.4.6. GMCハマーEVの例
7.4.7. 高度なコールドプレート設計
7.4.8. ロールボンド・アルミ冷延鋼板
7.4.9. コールドプレートの設計例
7.4.10. エンドウ豆アルミニウム
7.4.11. デュポン - 複合/金属ハイブリッド冷却プレート
7.4.12. L&L Products - 新しいコールドプレート設計を可能にする構造用接着剤
7.4.13. シニア・フレクソニックス - バッテリー・コールドプレート材料の選択
7.4.14. ポリマー熱交換器
7.4.15. グラファイト・ヒートスプレッダー
7.4.16. ネオグラフ - 黒鉛系熱伝導材料
7.4.17. コールドプレートをエンクロージャーに組み込む
7.4.18. コールドプレート 供給者 (1)
7.4.19. コールドプレート 供給者 (2)
7.4.20. コールドプレート 供給者 (3)
7.5. クーラントホース
7.5.1. クーラントホースEV用
7.5.2. クーラントホース材質
7.5.3. 代替ホース素材 (1)
7.5.4. 代替ホース素材 (2)
7.5.5. 代替ホース素材 (3)
7.6. その他の注目すべき動向
7.6.1. プリント温度センサーが熱管理用途で引き続き注目を集める
7.6.2. ハイブリッド印刷温度・力センサーによるEVバッテリーの膨張モニタリング
7.6.3. プリントセンサーによる温度モニタリングの市場促進要因と事例
7.6.4. 車載用プリントセンサーで注目される熱管理
7.6.5. 表面冷却よりタブ冷却
7.6.6. 熱電冷却
7.6.7. 皮膚の冷却アプテラ・ソーラーEV
7.6.8. MOFベースの複合材料
7.7. EVバッテリーの熱管理:使用例
7.7.1. アウディe-トロン
7.7.2. アウディe-トロンジーティー
7.7.3. BMW i3
7.7.4. BMW i4とiX
7.7.5. BMW 330e PHEV
7.7.6. BYDブレード
7.7.7. CATL CTP 3.0
7.7.8. シボレー・ボルト
7.7.9. ファラデー・フューチャー FF 91
7.7.10. フォード マスタング マッハE/トランジット/F150 バッテリー
7.7.11. ヒュンダイ コナ
7.7.12. ヒュンダイE-GMP
7.7.13. ジャガーI-PACE
7.7.14. メルセデスEQS
7.7.15. MG ZS EV
7.7.16. MG セル・ツー・パック
7.7.17. ポールスター
7.7.18. リマック・テクノロジー
7.7.19. リビアン
7.7.20. ロメオ・パワー
7.7.21. テスラ・モデルS P85D
7.7.22. テスラ・モデル3/Y
7.7.23. テスラ・モデル3/YプリズムLFPパック
7.7.24. テスラ・モデルSチェック柄
7.7.25. テスラ4680パック
7.7.26. トヨタ・プリウスPHEV
7.7.27. トヨタRAV4 PHEV
7.7.28. ヴォルタボックス
7.7.29. VW MEBプラットフォーム
7.7.30. ゼロテック
7.8. EVバッテリーパック用サーマルインターフェース材料
7.8.1. はじめに熱インターフェース材料へEV用
7.8.2. TIMパックとモジュールの概要
7.8.3. TIMアプリケーション - パックとモジュール
7.8.4. セル形式別TIMアプリケーション
7.8.5. EVにおけるTIMの主要特性
7.8.6. EVバッテリーのギャップパッド
7.8.7. パッドからギャップフィラーへの切り替え
7.8.8. Dispensing TIMsはじめに and Challenges
7.8.9. 調剤TIMの課題
7.8.10. EVバッテリーにおける熱伝導性接着剤
7.8.11. 素材オプションと市場比較
7.8.12. TIMケミストリーの比較
7.8.13. 自動車市場におけるシリコーンのジレンマ
7.8.14. EVバッテリー用サーマルインターフェイス材料フィラー
7.8.15. TIMフィラーの比較と採用
7.8.16. サプライヤーの熱伝導率比較
7.8.17. TIMの価格に影響を与える要因
7.8.18. サプライヤー別TIM価格
7.8.19. セル・ツー・パック設計におけるTIM
7.8.20. TIMプレーヤー
7.8.21. TIM EVの使用例
7.8.22. TIM予想
7.9. 防火材料
7.9.1. EVの熱暴走と火災
7.9.2. バッテリー火災と関連リコール(自動車)
7.9.3. 自動車火災事故:OEMと状況
7.9.4. EV火災とICEの比較 (1)
7.9.5. EV火災とICEの比較 (2)
7.9.6. 規則
7.9.7. What are防火材料?
7.9.8. 防火材料:主なカテゴリー
7.9.9. 素材比較
7.9.10. 防火材料の密度と熱伝導率
7.9.11. Material Market Shares2023
7.9.12. 防火材料見通し(kg)
7.9.13. 防火材料
8. EV充電ステーションにおける熱管理
8.1. 充電レベルの概要
8.2. EV充電における6つの主要市場動向
8.3. 急速充電のための熱的考察
8.4. メガワット充電:高出力DC急速充電の新しいセグメント
8.5. HPCにおける熱管理戦略
8.6. 高出力充電を実現するケーブル冷却
8.7. レオニ液冷充電ケーブル
8.8. Phoenix Contact -液体冷却 for Fast Charging
8.9. ブルッグeコネクト冷却ユニット
8.10. TEコネクティビティ - 熱管理の機会(I)
8.11. TEコネクティビティ - 熱管理の機会(II)
8.12. CPC -液体冷却 for EV Charging (I)
8.13. CPC -液体冷却 for EV Charging (II)
8.14. 超高速充電用テスラ液冷コネクタ
8.15. テスラ、スーパーチャージャーに液冷ケーブルを採用
8.16. ITTキャノンの液冷HPCソリューション
8.17. 液浸冷却充電ステーション
8.18. 二相冷却充電ケーブル:フォード
8.19. 商業用充電器のベンチマーク冷却技術
8.20. テスラMW充電
8.21. 電気自動車用充電インフラ
9. 電気モーターの熱管理
9.1. はじめに
9.1.1. 概要トラクション・モーターの種類
9.1.2. 電動モーターの市場シェア
9.1.3. 冷却モーター
9.2. モーター冷却戦略
9.2.1. 空冷
9.2.2. 水-グリコール冷却
9.2.3. オイル冷却
9.2.4. 電気モーターの熱管理の概要
9.2.5. 電力別モーター冷却戦略
9.2.6. モータータイプ別冷却戦略
9.2.7. 冷却技術:OEM戦略
9.2.8. 地域別モーター冷却戦略 (2015-2023)
9.2.9. モーター冷却戦略の市場シェア(2015-2023年)
9.2.10. モーター冷却戦略予測 2015-2035 (台)
9.2.11. 代替冷却構造
9.2.12. 冷媒冷却
9.2.13. 浸漬冷却
9.2.14. 相変化材料
9.2.15. 熱管理による重希土類の削減
9.3. モーター絶縁とカプセル化
9.3.1. 含浸とカプセル化
9.3.2. ポッティングとカプセル化:選手紹介
9.3.3. アクサルタ - モーター絶縁
9.3.4. イートン - ナノコンポジット PEEK 断熱材
9.3.5. Elantas - 800Vモーター用絶縁システム
9.3.6. ハンツマン - エポキシ封止と含浸
9.3.7. ソルベイ - PEEK断熱材
9.3.8. 住友ベークライト - 複合ステーター封止材
9.3.9. 絶縁ヘアピン巻線
9.4. 新興モーター技術
9.4.1. 軸流モータ
9.4.2. 軸流モータEV市場への参入
9.4.3. 熱管理軸流モータ
9.4.4. インホイールモーター
9.4.5. 電気モーター研究
9.5. EVモーターの熱管理:OEMの使用例
9.5.1. アウディe-トロン
9.5.2. アウディQ4 eトロン
9.5.3. BMW i3
9.5.4. BMW第5世代ドライブ
9.5.5. ボルグワーナーのEESM開発
9.5.6. ボッシュ - 商用車用モーター
9.5.7. BYD e-Platform 3.0
9.5.8. シボレー・ボルト(LG)
9.5.9. イクイップメイクスポークジオメトリー
9.5.10. フォード・マスタング・マッハE
9.5.11. GKNオートモーティブ
9.5.12. GMウルティウムドライブ
9.5.13. ジャガーI-PACE
9.5.14. ファーウェイ - インテリジェントオイル冷却
9.5.15. ヒュンダイE-GMP
9.5.16. ケーニグセグ - ラクシアル・フラックス
9.5.17. ライブワイヤー(ハーレーダビッドソン)
9.5.18. ルーシッド・エア
9.5.19. マーレ - マグネットフリー油冷式モーター
9.5.20. マグナの最新eDrive
9.5.21. メルセデスEQ
9.5.22. 日本電産 - Gen.2ドライブ
9.5.23. 日産リーフ
9.5.24. リビアン
9.5.25. リビアンエンデューロ・ドライブ・ユニット
9.5.26. SAIC -オイル冷却 System
9.5.27. シェフラー - トラック用モーター
9.5.28. テスラ・サイバートラック
9.5.29. テスラ・モデルS(2021年以前)
9.5.30. テスラ・モデル3
9.5.31. トヨタ・プリウス
9.5.32. VW ID3/ID4
9.5.33. ヤマハ - ハイパーカー用電気モーター
9.5.34. ZF - 商用車用モーター
9.5.35. ZF - モーター・イノベーション
10. 電気自動車パワーエレクトロニクスの熱管理
10.1. パワーエレクトロニクスと熱管理の概要
10.1.1. パワーエレクトロニクスとは?
10.1.2. 電気自動車におけるパワーエレクトロニクスの使用
10.1.3. パワーエレクトロニクス材料の進化
10.1.4. トランジスタの歴史とMOSFETの概要 - 熱管理への影響は?
10.1.5. ワイドバンドギャップ(WBG)半導体の長所と短所
10.1.6. シリコン、シリコンカーバイド、窒化ガリウム半導体のベンチマーク
10.1.7. The Transition to SiC (market share2015-2023)
10.1.8. SiCドライブ 800Vプラットフォーム
10.1.9. 従来のEVインバータ・パワーモジュール
10.1.10. インバータパッケージ設計
10.1.11. 従来のパワーモジュールのパッケージング
10.1.12. ベースプレート、ヒートシンク、封止材
10.1.13. 冷却コンセプト評価
10.2. 片面冷却と両面冷却
10.2.1. シングルサイド、デュアルサイド、間接冷却、直接冷却
10.2.2. 片面冷却の利点と欠点
10.2.3. 片面冷却のTIM2面積はほぼ同じ
10.2.4. Key概要 of Double-Sided Cooling (DSC)
10.2.5. パワーモジュールにおける両面冷却の必要性
10.2.6. インフィニオンのハイブリッドパックDSC
10.2.7. ハイブリッドパックDSCの内部構造
10.2.8. 車載用両面冷却の動向
10.2.9. Market Share of Single and Double-Sided Cooling:2024-2034
10.3. TIM1とTIM2
10.3.1. パワーエレクトロニクスにおけるTIMの一般的な動向 (1)
10.3.2. パワーエレクトロニクスにおけるTIMの一般的な動向 (2)
10.3.3. はじめにTIM1へ
10.3.4. はんだTIM1とリキッドメタル
10.3.5. 焼結への流れ
10.3.6. なぜスライバー焼結なのか
10.3.7. ゲームチェンジャー?銀-銅焼結ペーストの脅威
10.3.8. 銅の焼結 - 課題
10.3.9. 焼結の市場ニュースと動向
10.3.10. Thermal Interface Material2 -概要
10.3.11. TIM2 - IDTechEx'による有望なTIM2の分析
10.3.12. EV IGBTのどこにTIM2が使われているか?
10.3.13. インバータのTIMエリアはIGBTとSiCだけではない
10.4. ワイヤーボンディング
10.4.1. ワイヤー・ボンド
10.4.2. Alワイヤー・ボンド: A Common Failure Point
10.4.3. Advancedワイヤーボンディング Techniques
10.4.4. テスラの新しい接着技術
10.4.5. トップシステム - ヘレウス
10.5. 基板材料
10.5.1. セラミック基板技術の選択
10.5.2. セラミック基板技術の選択
10.5.3. 基板の材質 - 比較
10.5.4. Al2O3、ZTA、Si3N4基板の比較
10.5.5. メタライゼーションへのアプローチ:DPC、DBC、AMB、厚膜メタライゼーション
10.5.6. Si3N4基板:総合的に最高の性能と低い費用対効果
10.5.7. Si3N4 AgフリーAMB マーケットポジション
10.6. パワーエレクトロニクスの冷却水またはオイル
10.6.1. インバーターパッケージ冷却
10.6.2. 直接・間接冷却 (1)
10.6.3. 直接冷却と間接冷却 (2)
10.6.4. 単一流体によるドライブユニット冷却
10.6.5. Drivers for Directオイル冷却 of Inverters
10.6.6. 油冷式インバータの利点、欠点、推進要因
10.6.7. Directオイル冷却 Projects
10.6.8. インバーター液冷戦略予測(台):2015-2035
10.6.9. EVパワーエレクトロニクスのさらなる研究
10.7. 液冷インバータの例
10.7.1. ボルグワーナー・ヒートシンク
10.7.2. フォード・マスタング・マッハE
10.7.3. フラウンホーファーとマレリ - 直冷式インバータ
10.7.4. 日立 - 油冷インバータ
10.7.5. ジャガーI-PACE2019
10.7.6. ルシッド - 水冷式車載充電器
10.7.7. 日産リーフ
10.7.8. Renault Zoe2013 (Continental)
10.7.9. リビアン
10.7.10. シニアフレクソニクス - IGBTヒートシンク設計
10.7.11. テスラ・モデル3
10.7.12. VW ID
11. 予想概要
11.1. 予測方法
11.2. ヒートポンプ搭載BEV車の予測(台数)
11.3. EV Refrigerant Forecast2015-2035 (kg)
11.4. WEG ForecastEV用2015-2035
11.5. Oil for Electric Motors Forecast2015-2035 (L)
11.6. バッテリー熱管理戦略予測 2015-2035 (GWh)
11.7. 乗用車の浸漬液量予測 2021-2035 (L)
11.8. CAMの浸漬液量予測 2023-2035 (L)
11.9. BEV・PHEV車の複合流体予測 2015~2035年(台数)
11.10. EV用電池のTIMタイプ別質量予測:2021-2034 (kg)
11.11. TIM Market Size Forecast for EV Batteries by TIM Type:2021-2034 (US$)
11.12. TIM Forecast for EV Batteries by Vehicle Type:2021-2034 (kg and US$)
11.13. 防火材料見通し(kg)
11.14. モーター冷却戦略予測 2015-2035 (台)
11.15. インバーター液冷戦略予測(台):2015-2035
12. 会社概要
12.1. オールセル・テクノロジーズ(ビームグローバル):相変化材料EV用
12.2. アンフェノール・アドバンスト・センサー
12.3. ボスティック
12.4. カデンツァ・イノベーション
12.5. キャラー:二相性浸漬冷却EV用
12.6. カリオス
12.7. シーエスエム
12.8. ダナ
12.9. デュポン
12.10. e-メルシブ
12.11. エンジニアード・フルード
12.12. FUCHS: 誘電体浸漬液EV用
12.13. KULRテクノロジー
12.14. マーレ
12.15. M&Iマテリアル
12.16. ネオカウント
12.17. ソルベイスペシャルティポリマー
12.18. 究極のトランスミッション
12.19. ヴォルタボックス
12.20. ワッカー
12.21. WEVO Chemie: バッテリー熱管理材料
12.22. ゼロテック
12.23. XINGモビリティ

 

 

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Summary

この調査レポートは、EV市場とOEMとそのサプライヤーが採用している熱管理戦略を分析し、将来を見据えて、主要なEV技術動向が電気自動車のバッテリー、モーター、パワーエレクトロニクス、車室内の熱管理手法にどのような影響を与えるかについて詳細に調査・分析しています。
 
主な掲載内容(目次より抜粋)
  • 温度と熱管理が航続距離に与える影響
  • キャビン・ヒーターの革新
  • サーマルアーキテクチャーとサーマルシステムサプライヤー
  • EV用冷却液、冷媒、およびその違い
  • 電気自動車におけるリチウムイオン電池の熱管理
  • EV充電ステーションにおける熱管理
  • 電気モーターの熱管理
  • 電気自動車パワーエレクトロニクスの熱管理
 
Report Summary
Early trends in the market largely revolved around the adoption of active cooling for the battery pack, now this is the industry standard. However, batteries, motors, and power electronics in EVs continue to evolve with developments of cell-to-pack designs, directly oil-cooled motors, and silicon carbide power electronics being just a few of the key trends that will impact thermal management strategies. How this all interacts with the cabin thermal management is equally important with thermal architectures becoming more integrated and impending regulations impacting future refrigerant choices.
 
This report from IDTechEx analyses the EV market and the thermal management strategies adopted by OEMs and their suppliers, with a look to the future and how key EV technology trends will impact these methods for electric vehicle batteries, motors, power electronics, and cabin thermal management. This information is obtained from primary and secondary sources across the EV industry. The research also utilizes IDTechEx's extensive electric car database that consists of over 650 model variants with their sales figures for 2015-2023 plus technical specifications such as battery capacity, battery thermal strategy, motor power, motor cooling strategy, and many others. Market shares are given for existing thermal management strategies (air, oil, water, immersion) and fluids used (water-glycol, oil, immersion), for the battery, motor, and inverter in EVs along with market forecasts to 2035.
 
Evolving Thermal Architecture and Coolants
How the thermal management of the drivetrain components and cabin all interact is critical. The market is moving to greater levels of integration, with heat pumps and integrated thermal management modules. Some OEMs are taking thermal management and components development in-house to improve overall system efficiency and shorten the supply chain. This report takes a look at examples of EV thermal architectures and some key market announcements for key thermal management components (high voltage coolant heaters, condensers, pumps, integrated modules, etc.). The report also gives an overview of the key tier 1 thermal system suppliers and their size.
 
A host of fluids including refrigerants, oils, and water-glycol are required for the operation of an EV. These fluids are evolving to meet new requirements in EVs such as lower electrical conductivity, copper corrosion performance, and other properties. Regulatory factors will impact refrigerants and the choice between R134a, R1234yf, R744, and R290. This report provides an analysis of the coolant and refrigerant capacities in EVs with forecasts to 2035 for water-glycol, refrigerant, oils, and immersion fluids.
 
Active cooling with coolants is the industry standard for EV battery thermal management. Source: IDTechEx
 
Battery: cell-to-pack, thermal interface materials, fire protection, and immersion
The move towards increasing energy density and reducing costs has led to cell-to-pack or cell-to-body/chassis designs. Cell-to-pack eliminates module housings, stacking the cells directly together. Designs from BYD, Tesla, CATL, and others have made it onto the road, with more expected. In this report, IDTechEx considers how this trend will impact thermal management.
 
One major change is the application of thermal interface materials (TIMs), pushing in favor of thermally conductive adhesives to make a structural connection rather than the typical gap filler seen in many existing designs. This report forecasts TIM demand for EV batteries to 2035 in terms of mass and revenue, segmented by gap pad, gap filler, and thermally conductive adhesive.
 
Many material suppliers are tailoring their materials to provide multiple functions, including fire protection. This enables fire protection to be included without severely impacting the energy density of the pack. These include inter-cell materials that provide compression, thermal insulation, and fire protection. This report gives an overview of the material options with a total forecast to 2035. For a segmented material forecast and a deeper dive into fire protection, please see the Fire Protection Materials for EVs report by IDTechEx.
 
Immersion cooling is a topic that retains interest in the EV market with greater thermal homogeneity proposing benefits such as faster charging and increased safety. The technology is still at an early stage in terms of automotive commercialization but has seen greater traction in off-road markets. This report takes a deep dive into immersion cooling technology, with benchmarking of fluids and suppliers, market announcements and partnerships, and fluid volume forecasts for EVs in automotive, construction, agriculture, and mining markets.
 
Motors
For electric motors, the magnets used in the rotor and the windings used in the stator must be kept in an optimal operating temperature window to avoid damage or inefficient operation. Water-glycol used in a jacket around the motor has been the standard thermal management strategy for electric motors in EVs. However, recent years have seen much greater adoption of directly oil cooling the motor to provide better thermal performance, and in some cases, eliminate the cooling jacket, reducing the overall motor size. Oil cooling became the dominant form of cooling for EV motors in the first half of 2022, but that's not to say that water-jackets are going away, they are often used in conjunction with oil cooling, and water-glycol coolant is typically used to remove heat from the oil and can be used to integrate with the vehicles thermal management strategy as a whole. IDTechEx provides forecasts from 2015-2035 for electric motors segmented by the use of air, oil, or water-glycol cooling.
 
Oil cooling has become the dominant motor thermal management strategy. Source: IDTechEx
 
Power Electronics
The adoption of SiC is the largest trend in the news for EV power electronics and with good justification. This has had an impact on the construction of power electronics packages. Developments are happening for TIMs, wire bonding, die-attach, and substrate materials, largely with the goal of improving package reliability. The report provides analysis of these trends and the drivers behind adoption.
 
Inverter IGBT or SiC MOSFET modules are mostly cooled using water-glycol. However, both single-side and double-sided cooling options are used, each with its own benefits. There has also been an increased interest in using oil to cool power electronics to eliminate much of the water-glycol componentry within the electric drive unit, using the same oil for the motors and inverter. Whilst there has not been adoption of this approach in the current market, IDTechEx sees promise for this approach and includes a 10-year forecast for EV inverters using air, water, or oil cooling.
 
Evolving power electronics design presents opportunities in several material components. Source: IDTechEx
 
Key Aspects
Analysis of thermal management for Li-ion batteries, electric traction motors, and power electronics:
  • OEM strategies
  • EV industry trends and the impact on thermal management
  • Trends in thermal management strategies, materials and fluids
  • Emerging alternatives
  • Fire protection materials
  • EV use-cases
  • Primary information from key players
  • Company profiles
 
10 Year Market Forecasts & Analysis:
  • BEVs with heat pumps: market share 2015-2023 and forecast to 2035
  • EV refrigerant forecast (kg) 2015-2035
  • EV oil forecast (L) 2015-2035
  • EV water-glycol forecast (L) 2015-2035
  • Air, liquid, refrigerant, and immersion-cooled BEVs and PHEVs (by kWh): regional market share 2015-2023 and forecast to 2035
  • Immersion fluid forecast to 2035 for passenger cars, and construction, agriculture, and mining EVs
  • Thermal interface material forecast to 2035 (in tonnes and revenue) split by vehicle category, and gap pad/gap filler/thermally conductive adhesive
1, Fire protection materials forecast to 2035 by inter-cell and pack-level protection
2, Air, oil, and water cooled electric motors for cars in China, Europe, and the US for 2015-2023.
3, Air, oil, and water cooled electric motors for cars forecast to 2035.
4, Air, oil, and water cooled electric car inverters forecast to 2035.


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Table of Contents

1. EXECUTIVE SUMMARY
1.1. The Growing EV Market and Need for Thermal Management
1.2. Optimal Temperatures for Multiple Components
1.3. Battery Thermal Management Competition
1.4. Thermal System Architecture
1.5. BEV Cars with Heat Pumps Forecast (units)
1.6. Coolant Fluids in EVs
1.7. Future Refrigerants - China, North America and Japan
1.8. PFAS Ban - Future Trend in Europe
1.9. Fluids per Vehicle Market Average 2023 and 2035
1.10. Combined Fluid Forecasts for BEV & PHEV Cars 2015-2035 (volume)
1.11. Tier 1 Supplier Revenue 2023
1.12. OEM's Developing Integrated Thermal Management In-house
1.13. Battery Thermal Management Strategy by OEM
1.14. Battery Thermal Management Strategy Forecast 2015-2035 (GWh)
1.15. Immersion Fluid Comparison: Thermal Conductivity and Specific Heat
1.16. IDTechEx Outlook for Immersion
1.17. Immersion Fluid Volume Forecast in Passenger Cars 2021-2035 (L)
1.18. Thermal Management Options in CAM Markets
1.19. Immersion Fluid Volume Forecast in CAM 2023-2035 (L)
1.20. TIM Pack and Module Overview
1.21. Material Options and Market Comparison
1.22. Thermal Conductivity Shift
1.23. TIM Use by Vehicle and by Year
1.24. TIM Mass Forecast for EV Batteries by TIM Type: 2021-2034 (kg)
1.25. Fire Protection Materials: Main Categories
1.26. Density vs Thermal Conductivity for Fire Protection Materials
1.27. Fire Protection Materials Forecast (kg)
1.28. Motor Thermal Management Competition
1.29. Motor Cooling Technology: OEM strategies
1.30. Motor Cooling Strategy Forecast 2015-2035 (units)
1.31. Power Electronics Material Evolution
1.32. Single Side, Dual Side, Indirect, and Direct Cooling
1.33. General Trend of TIMs in Power Electronics (1)
1.34. General Trend of TIMs in Power Electronics (2)
1.35. Advantages, Disadvantages and Drivers for Oil Cooled Inverters
1.36. Inverter Liquid Cooling Strategy Forecast (units): 2015-2035
1.37. Access More With an IDTechEx Subscription
2. INTRODUCTION
2.1. The Growing EV Market and Need for Thermal Management
2.2. Electric Vehicle Definitions
2.3. Optimal Temperatures for Multiple Components
2.4. Battery Thermal Management Competition
2.5. Motor Thermal Management Competition
2.6. Power Electronics Thermal Management Competition
3. IMPACT OF TEMPERATURE AND THERMAL MANAGEMENT ON RANGE
3.1. Range Calculations
3.2. Impact of Ambient Temperature and Climate Control
3.3. Model Comparison Against Ambient Temperature
3.4. Model Comparison with Climate Control
3.5. Model Comparison with Climate Control
3.6. Summary
4. INNOVATIONS IN CABIN HEATING
4.1. Holistic Vehicle Thermal Management
4.2. Technology Timeline
4.3. What is a Heat Pump?
4.4. PTC vs Heat Pump
4.5. The Impact on EV Range
4.6. Examples of EVs with Heat Pumps
4.7. BEV Cars with Heat Pumps Forecast (units)
4.8. Challenges with Heat Pump Systems
4.9. Further Innovations
4.10. Vehicle Efficiency Through Cabin Thermal Management
4.11. Advantages of Sophisticated Thermal Management
4.12. Thermal Management Advanced Control: Key Players and Technologies
5. THERMAL ARCHITECTURE AND THERMAL SYSTEM SUPPLIERS
5.1. Thermal System Architecture
5.2. Thermal System Architecture Examples (1)
5.3. Thermal System Architecture Examples (2)
5.4. BYD ePlatform 3.0
5.5. Thermal System Tier 1 Suppliers
5.6. Tier 1 Supplier Revenue 2023
5.7. High Voltage Coolant Heaters (HVCH)
5.8. High Voltage Coolant Heater (HVCH) Supplier Announcements
5.9. Electric Compressor and Coolant Pump Supplier Announcements
5.10. Integrated Thermal Management Module (iTMM) Supplier Announcements
5.11. OEM's Developing Integrated Thermal Management In-house
5.12. Thermal Management Integration of Pumps and Valves
5.13. Supplying the Whole Thermal System for Commercial Vehicles
6. COOLANT FLUIDS, REFRIGERANTS, AND DIFFERENCES FOR EVS
6.1. Coolant Fluids in EVs
6.2. What is Different About Fluids Used for EVs?
6.3. Electrical Properties
6.4. Corrosion with Fluids
6.5. Reducing Viscosity
6.6. Alternative Fluids
6.7. Models with EV Specific Fluids
6.8. Lubrizol - Oils for EVs
6.9. Arteco - Water-glycol Coolants for EVs
6.10. Dober - Water-glycol Coolants for EVs
6.11. Cooling the Battery and the eAxle with the Same Fluid
6.12. Coolants: Comparison
6.13. Large Fluid Supplier Announcements
6.14. Refrigerant for EVs
6.15. Future Refrigerants - China, North America and Japan
6.16. Regulations May Impact Future Refrigerant Trends for EVs
6.17. PFAS Ban - Future Trend in Europe
6.18. PFAS-free Refrigerants: R744 and R290
6.19. R744 Performance vs R1234yf in Heat Pumps
6.20. R744 and R290 as Alternatives
6.21. Hyundai and SK Partner for PFAS Free Next Gen Refrigerants
6.22. Refrigerant Content in EV Models
6.23. Impact of Heat Pumps on Refrigerant Content
6.24. EV Refrigerant Forecast 2015-2035 (kg)
6.25. WEG Volume in EV Models
6.26. WEG Forecast for EVs 2015-2035
6.27. Oil Quantity in Oil Cooled Motors Comparison
6.28. Oil for Electric Motors Forecast 2015-2035 (L)
6.29. Fluids per Vehicle Market Average 2023 and 2035
6.30. Summary and Outlook
7. THERMAL MANAGEMENT OF LI-ION BATTERIES IN ELECTRIC VEHICLES
7.1. Current Technologies and OEM Strategies
7.1.1. Introduction to EV Battery Thermal Management
7.1.2. Active vs Passive Cooling
7.1.3. Passive Battery Cooling Methods
7.1.4. Active Battery Cooling Methods
7.1.5. Air Cooling
7.1.6. Liquid Cooling
7.1.7. Liquid Cooling: Design Options
7.1.8. Refrigerant Cooling
7.1.9. Hyundai Considering Refrigerant Cooling
7.1.10. Cooling Strategy Thermal Properties
7.1.11. Analysis of Battery Cooling Methods
7.1.12. Battery Thermal Management Strategy by OEM
7.1.13. OEMs are Converging on Liquid Cooling
7.1.14. Liquid Cooling Enables Fast Charging
7.1.15. Higher Battery Capacities and Liquid Cooling 2015-2023
7.1.16. Why Liquid Cooling Dominates
7.1.17. Cooling Strategy Market Share by Region 2015-2023
7.1.18. Cooling Strategy Market Share by Cell Type 2015-2023
7.1.19. Cooling Strategy Market Share Forecast 2015-2035
7.1.20. Battery Thermal Management Strategy Forecast 2015-2035 (GWh)
7.1.21. IDTechEx Outlook
7.1.22. System Changes Moving to 800V
7.1.23. Thermal Management in 800V Systems
7.1.24. Thermal Management in 800V Systems
7.1.25. Thermal Management in Cell-to-pack Designs
7.1.26. WEG Content Reduction in Tesla Cell-to-pack
7.2. Immersion Cooling for Li-ion Batteries in EVs
7.2.1. Introduction
7.2.2. Fluids and Benchmarking
7.2.3. Players and Partnerships
7.2.4. Outlook and Forecasts
7.3. Phase Change Materials (PCMs)
7.3.1. Phase Change Materials (PCMs)
7.3.2. Phase Change Materials as Thermal Energy Storage
7.3.3. PCM Categories and Pros and Cons
7.3.4. PCM vs Battery Case Study
7.3.5. Fast Charging Using Phase Change Thermal Management - AllCell (Beam Global)
7.3.6. Calogy Solutions - heat pipe integration with PCMs
7.3.7. Phase Change Materials - players
7.3.8. PCM Categories and Pros and Cons
7.3.9. PCMs - Players in EVs
7.3.10. AllCell (Beam Global)
7.3.11. Operating Temperature Range of Commercial PCMs
7.3.12. Thermal Conductivity and Density Comparison of EV Battery PCMs
7.3.13. PCMs - Use-case and Outlook
7.4. Heat Spreaders and Cooling Plates
7.4.1. Inter-cell Heat Spreaders or Cooling Plates
7.4.2. Chevrolet Volt and Dana
7.4.3. Tesla and CATL Side Wall Cooling
7.4.4. Stanley - Inter-cell Heat Spreaders and Protection
7.4.5. Miba - Flexible Cooler
7.4.6. GMC Hummer EV Example
7.4.7. Advanced Cold Plate Design
7.4.8. Roll Bond aluminium Cold Plates
7.4.9. Examples of Cold Plate Design
7.4.10. Erbslöh Aluminum
7.4.11. DuPont - Hybrid Composite/metal Cooling Plate
7.4.12. L&L Products - Structural Adhesive to Enable a New Cold Plate Design
7.4.13. Senior Flexonics - Battery Cold Plate Materials Choice
7.4.14. Polymer Heat Exchangers?
7.4.15. Graphite Heat Spreaders
7.4.16. NeoGraf - Graphitic Thermal Materials
7.4.17. Integrating the Cold Plate into the Enclosure
7.4.18. Cold Plate Suppliers (1)
7.4.19. Cold Plate Suppliers (2)
7.4.20. Cold Plate Suppliers (3)
7.5. Coolant Hoses
7.5.1. Coolant Hoses for EVs
7.5.2. Coolant Hose Material
7.5.3. Alternate Hose Materials (1)
7.5.4. Alternate Hose Materials (2)
7.5.5. Alternate Hose Materials (3)
7.6. Other Notable Developments
7.6.1. Printed Temperature Sensors Continue to Attract Interest for Thermal Management Applications
7.6.2. Monitoring Swelling in EV Batteries Using Hybrid Printed Temperature and Force Sensors
7.6.3. Market Drivers and Examples of Temperature Monitoring Using Printed Sensors
7.6.4. Thermal Management Leading Focus for Automotive Printed Sensors
7.6.5. Tab Cooling Rather Than Surface Cooling
7.6.6. Thermoelectric Cooling
7.6.7. Skin Cooling: Aptera Solar EV
7.6.8. MOF-based Composite Materials
7.7. Thermal Management of EV Batteries: Use-cases
7.7.1. Audi e-tron
7.7.2. Audi e-tron GT
7.7.3. BMW i3
7.7.4. BMW i4 and iX
7.7.5. BMW 330e PHEV
7.7.6. BYD Blade
7.7.7. CATL CTP 3.0
7.7.8. Chevrolet Bolt
7.7.9. Faraday Future FF 91
7.7.10. Ford Mustang Mach-E/Transit/F150 battery
7.7.11. Hyundai Kona
7.7.12. Hyundai E-GMP
7.7.13. Jaguar I-PACE
7.7.14. Mercedes EQS
7.7.15. MG ZS EV
7.7.16. MG Cell-to-pack
7.7.17. Polestar
7.7.18. Rimac Technology
7.7.19. Rivian
7.7.20. Romeo Power
7.7.21. Tesla Model S P85D
7.7.22. Tesla Model 3/Y
7.7.23. Tesla Model 3/Y prismatic LFP pack
7.7.24. Tesla Model S Plaid
7.7.25. Tesla 4680 Pack
7.7.26. Toyota Prius PHEV
7.7.27. Toyota RAV4 PHEV
7.7.28. Voltabox
7.7.29. VW MEB Platform
7.7.30. Xerotech
7.8. Thermal Interface Materials for EV Battery Packs
7.8.1. Introduction to Thermal Interface Materials for EVs
7.8.2. TIM Pack and Module Overview
7.8.3. TIM Application - Pack and Modules
7.8.4. TIM Application by Cell Format
7.8.5. Key Properties for TIMs in EVs
7.8.6. Gap Pads in EV Batteries
7.8.7. Switching to Gap fillers from Pads
7.8.8. Dispensing TIMs Introduction and Challenges
7.8.9. Challenges for Dispensing TIM
7.8.10. Thermally Conductive Adhesives in EV Batteries
7.8.11. Material Options and Market Comparison
7.8.12. TIM Chemistry Comparison
7.8.13. The Silicone Dilemma for the Automotive Market
7.8.14. Thermal Interface Material Fillers for EV Batteries
7.8.15. TIM Filler Comparison and Adoption
7.8.16. Thermal Conductivity Comparison of Suppliers
7.8.17. Factors Impacting TIM Pricing
7.8.18. TIM Pricing by Supplier
7.8.19. TIM in Cell-to-pack Designs
7.8.20. TIM Players
7.8.21. TIM EV Use Cases
7.8.22. TIM Forecasts
7.9. Fire Protection Materials
7.9.1. Thermal Runaway and Fires in EVs
7.9.2. Battery Fires and Related Recalls (automotive)
7.9.3. Automotive Fire Incidents: OEMs and Situations
7.9.4. EV Fires Compared to ICEs (1)
7.9.5. EV Fires Compared to ICEs (2)
7.9.6. Regulations
7.9.7. What are Fire Protection Materials?
7.9.8. Fire Protection Materials: Main Categories
7.9.9. Material Comparison
7.9.10. Density vs Thermal Conductivity for Fire Protection Materials
7.9.11. Material Market Shares 2023
7.9.12. Fire Protection Materials Forecast (kg)
7.9.13. Fire Protection Materials
8. THERMAL MANAGEMENT IN EV CHARGING STATIONS
8.1. Overview of Charging Levels
8.2. Six Key Market Trends in EV Charging
8.3. Thermal Considerations for Fast Charging
8.4. Megawatt Charging: a New Segment of High-power DC Fast Charging
8.5. Thermal Management Strategies in HPC
8.6. Cable Cooling to Achieve High Power Charging
8.7. Leoni Liquid Cooled Charging Cables
8.8. Phoenix Contact - Liquid Cooling for Fast Charging
8.9. Brugg eConnect Cooling Units
8.10. TE Connectivity - Thermal Management Opportunities (I)
8.11. TE Connectivity - Thermal Management Opportunities (II)
8.12. CPC - Liquid Cooling for EV Charging (I)
8.13. CPC - Liquid Cooling for EV Charging (II)
8.14. Tesla Liquid-cooled Connector for Ultra fast Charging
8.15. Tesla Adopts Liquid-cooled Cable for its Supercharger
8.16. ITT Cannon's Liquid-cooled HPC Solution
8.17. Immersion Cooled Charging Stations
8.18. Two-phase Cooled Charging Cables: Ford
8.19. Commercial Charger Benchmark: Cooling Technology
8.20. Tesla MW Charging
8.21. Charging Infrastructure for Electric Vehicles
9. THERMAL MANAGEMENT OF ELECTRIC MOTORS
9.1. Introduction
9.1.1. Summary of Traction Motor Types
9.1.2. Electric Motor Type Market Share
9.1.3. Cooling Electric Motors
9.2. Motor Cooling Strategies
9.2.1. Air Cooling
9.2.2. Water-glycol Cooling
9.2.3. Oil Cooling
9.2.4. Electric Motor Thermal Management Overview
9.2.5. Motor Cooling Strategy by Power
9.2.6. Cooling Strategy by Motor Type
9.2.7. Cooling Technology: OEM strategies
9.2.8. Motor Cooling Strategy by Region (2015-2023)
9.2.9. Motor Cooling Strategy Market Share (2015-2023)
9.2.10. Motor Cooling Strategy Forecast 2015-2035 (units)
9.2.11. Alternate Cooling Structures
9.2.12. Refrigerant Cooling
9.2.13. Immersion Cooling
9.2.14. Phase Change Materials
9.2.15. Reducing Heavy Rare Earths Through Thermal Management
9.3. Motor Insulation and Encapsulation
9.3.1. Impregnation and Encapsulation
9.3.2. Potting and Encapsulation: Players
9.3.3. Axalta - Motor Insulation
9.3.4. Eaton - nanocomposite PEEK insulation
9.3.5. Elantas - Insulation Systems for 800V Motors
9.3.6. Huntsman - Epoxy Encapsulation and Impregnation
9.3.7. Solvay - PEEK insulation
9.3.8. Sumitomo Bakelite - Composite Stator Encapsulation
9.3.9. Insulating Hairpin Windings
9.4. Emerging Motor Technologies
9.4.1. Axial Flux Motors
9.4.2. Axial Flux Motors Enter the EV Market
9.4.3. Thermal Management for Axial Flux Motors
9.4.4. In-wheel motors
9.4.5. Electric Motor Research
9.5. Thermal Management of EV motors: OEM Use-cases
9.5.1. Audi e-tron
9.5.2. Audi Q4 e-tron
9.5.3. BMW i3
9.5.4. BMW 5th Gen Drive
9.5.5. BorgWarner's EESM Development
9.5.6. Bosch - commercial vehicle motors
9.5.7. BYD e-Platform 3.0
9.5.8. Chevrolet Bolt (LG)
9.5.9. Equipmake: Spoke Geometry
9.5.10. Ford Mustang Mach-E
9.5.11. GKN Automotive
9.5.12. GM Ultium Drive
9.5.13. Jaguar I-PACE
9.5.14. Huawei - Intelligent Oil Cooling
9.5.15. Hyundai E-GMP
9.5.16. Koenigsegg - Raxial Flux
9.5.17. LiveWire (Harley Davidson)
9.5.18. Lucid Air
9.5.19. MAHLE - Magnet Free Oil Cooled Motor
9.5.20. Magna's Latest eDrive
9.5.21. Mercedes EQ
9.5.22. Nidec - Gen.2 drive
9.5.23. Nissan Leaf
9.5.24. Rivian
9.5.25. Rivian Enduro Drive Unit
9.5.26. SAIC - Oil Cooling System
9.5.27. Schaeffler - Truck Motors
9.5.28. Tesla Cybertruck
9.5.29. Tesla Model S (pre-2021)
9.5.30. Tesla Model 3
9.5.31. Toyota Prius
9.5.32. VW ID3/ID4
9.5.33. Yamaha - hypercar electric motor
9.5.34. ZF - Commercial Vehicle Motors
9.5.35. ZF - Motor Innovations
10. THERMAL MANAGEMENT IN ELECTRIC VEHICLE POWER ELECTRONICS
10.1. Power Electronics and Thermal Management Overview
10.1.1. What is Power Electronics?
10.1.2. Power Electronics Use in Electric Vehicles
10.1.3. Power Electronics Material Evolution
10.1.4. Transistor History & MOSFET Overview - How Does it Affect Thermal Management?
10.1.5. Wide Bandgap (WBG) Semiconductor Advantages & Disadvantages
10.1.6. Benchmarking Silicon, Silicon Carbide & Gallium Nitride Semiconductors
10.1.7. The Transition to SiC (market share 2015-2023)
10.1.8. SiC Drives 800V Platforms
10.1.9. Traditional EV Inverter Power Modules
10.1.10. Inverter Package Designs
10.1.11. Traditional Power Module Packaging
10.1.12. Baseplate, Heat sink, and Encapsulation Materials
10.1.13. Cooling Concept Assessment
10.2. Single- vs Double-Sided Cooling
10.2.1. Single Side, Dual Side, Indirect, and Direct Cooling
10.2.2. Benefits and Drawbacks of Single-Sided Cooling
10.2.3. TIM2 Area Largely Similar for Single-Sided Cooling
10.2.4. Key Summary of Double-Sided Cooling (DSC)
10.2.5. The Need for Double-Sided Cooling in Power Modules
10.2.6. Infineon's HybridPACK DSC
10.2.7. Inner Structure of HybridPACK DSC
10.2.8. Trend Towards Double-Sided Cooling for Automotive Applications
10.2.9. Market Share of Single and Double-Sided Cooling: 2024-2034
10.3. TIM1 and TIM2
10.3.1. General Trend of TIMs in Power Electronics (1)
10.3.2. General Trend of TIMs in Power Electronics (2)
10.3.3. Introduction to TIM1
10.3.4. Solder TIM1 and Liquid Metal
10.3.5. Trend Towards Sintering
10.3.6. Why Sliver Sintering
10.3.7. Gamechanger? Threats to Ag - Cu sintering pastes
10.3.8. Copper Sintering - Challenges
10.3.9. Market News and Trends of Sintering
10.3.10. Thermal Interface Material 2 - Summary
10.3.11. TIM2 - IDTechEx's Analysis on Promising TIM2
10.3.12. Where are TIM2 Used in EV IGBTs?
10.3.13. IGBTs and SiC are not the Only TIM Area in Inverters
10.4. Wire Bonding
10.4.1. Wire Bonds
10.4.2. Al Wire Bonds: A Common Failure Point
10.4.3. Advanced Wire Bonding Techniques
10.4.4. Tesla's Novel Bonding Technique
10.4.5. Die Top System - Heraeus
10.5. Substrate Materials
10.5.1. The Choice of Ceramic Substrate Technology
10.5.2. The Choice of Ceramic Substrate Technology
10.5.3. Materials of Substrate - Comparison
10.5.4. Comparison of Al2O3, ZTA, and Si3N4 Substrate
10.5.5. Approaches to Metallization: DPC, DBC, AMB and Thick Film Metallization
10.5.6. Si3N4 Substrate: Overall Best Performance with Low Cost-Effectiveness
10.5.7. Si3N4 Ag Free AMB Market Position
10.6. Cooling Power Electronics: Water or Oil
10.6.1. Inverter Package Cooling
10.6.2. Direct and Indirect Cooling (1)
10.6.3. Direct and Indirect Cooling (2)
10.6.4. Drive Unit Cooling with a Single Fluid
10.6.5. Drivers for Direct Oil Cooling of Inverters
10.6.6. Advantages, Disadvantages and Drivers for Oil Cooled Inverters
10.6.7. Direct Oil Cooling Projects
10.6.8. Inverter Liquid Cooling Strategy Forecast (units): 2015-2035
10.6.9. Further EV Power Electronics Research
10.7. Liquid Cooled Inverter Examples
10.7.1. BorgWarner Heat Sinks
10.7.2. Ford Mustang Mach-E
10.7.3. Fraunhofer and Marelli - Directly Cooled Inverter
10.7.4. Hitachi - Oil Cooled Inverter
10.7.5. Jaguar I-PACE 2019
10.7.6. Lucid - Water Cooled Onboard Charger
10.7.7. Nissan Leaf
10.7.8. Renault Zoe 2013 (Continental)
10.7.9. Rivian
10.7.10. Senior Flexonics - IGBT Heat Sink Design
10.7.11. Tesla Model 3
10.7.12. VW ID
11. SUMMARY OF FORECASTS
11.1. Forecast Methodology
11.2. BEV Cars with Heat Pumps Forecast (units)
11.3. EV Refrigerant Forecast 2015-2035 (kg)
11.4. WEG Forecast for EVs 2015-2035
11.5. Oil for Electric Motors Forecast 2015-2035 (L)
11.6. Battery Thermal Management Strategy Forecast 2015-2035 (GWh)
11.7. Immersion Fluid Volume Forecast in Passenger Cars 2021-2035 (L)
11.8. Immersion Fluid Volume Forecast in CAM 2023-2035 (L)
11.9. Combined Fluid Forecasts for BEV & PHEV Cars 2015-2035 (volume)
11.10. TIM Mass Forecast for EV Batteries by TIM Type: 2021-2034 (kg)
11.11. TIM Market Size Forecast for EV Batteries by TIM Type: 2021-2034 (US$)
11.12. TIM Forecast for EV Batteries by Vehicle Type: 2021-2034 (kg and US$)
11.13. Fire Protection Materials Forecast (kg)
11.14. Motor Cooling Strategy Forecast 2015-2035 (units)
11.15. Inverter Liquid Cooling Strategy Forecast (units): 2015-2035
12. COMPANY PROFILES
12.1. AllCell Technologies (Beam Global): Phase Change Material for EVs
12.2. Amphenol Advanced Sensors
12.3. Bostik
12.4. Cadenza Innovation
12.5. Carrar: Two-Phase Immersion Cooling for EVs
12.6. Calyos
12.7. CSM
12.8. Dana
12.9. DuPont
12.10. e-Mersiv
12.11. Engineered Fluids
12.12. FUCHS: Dielectric Immersion Fluids for EVs
12.13. KULR Technology
12.14. MAHLE
12.15. M&I Materials
12.16. NeoGraf
12.17. Solvay Specialty Polymers
12.18. Ultimate Transmissions
12.19. Voltabox
12.20. WACKER
12.21. WEVO Chemie: Battery Thermal Management Materials
12.22. Xerotech
12.23. XING Mobility

 

 

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