Gestion de la chaleur - Défis pour les véhicules électriques

Gestion thermique : défis pour les véhicules électriques

La transition vers les systèmes de propulsion électrique et l’importance croissante de la conduite autonome soulèvent de nombreux défis. La gestion thermique, et plus précisément la communication thermique et le refroidissement des composants électriques, joue un rôle crucial. Bien qu’il existe de nombreux matériaux d’isolation thermique, les solutions les plus courantes dans le secteur automobile sont les cales d’isolation (GFL) et les coussinets Softtherm (composants isolants), qui peuvent être adaptés aux besoins spécifiques des clients.

Selon les derniers calculs du ministère fédéral de l’Environnement, l’Allemagne n’atteindra pas son objectif climatique de réduction des émissions de CO2 de plus de 40 % d’ici 2020. Contrairement aux tendances observées dans d’autres secteurs, les émissions de gaz à effet de serre du secteur des transports ont même légèrement augmenté par rapport à l’année de référence 1990 et représentent un cinquième des émissions totales en Allemagne. L’amélioration du rendement des véhicules n’a pas permis de compenser des facteurs contradictoires tels que l’augmentation du volume de trafic et du rendement des moteurs. Le nouveau plan de protection du climat du gouvernement fédéral prévoit une réduction de 40 à 42 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur des transports d'ici 2030, ce qui ne représente qu'une petite partie de l'objectif de 2 °C fixé par l'Accord de Paris sur le climat. Les systèmes de propulsion alternatifs sont essentiels pour atteindre l'objectif d'émissions moyen de 95 g CO₂/km pour les voitures. Tout dépassement de ces valeurs expose les constructeurs automobiles à de lourdes amendes. Ce mécanisme de tarification a un impact positif sur les véhicules à faibles émissions. Un changement de mentalité global est nécessaire dans l'industrie automobile.Matériaux thermiquesSelon les prévisions des principaux constructeurs automobiles allemands, tous les modèles les plus vendus seront également disponibles en version électrique d'ici 2030 au plus tard, un objectif extrêmement ambitieux. Des facteurs tels que l'augmentation constante de la densité de puissance, l'accroissement du transfert de chaleur par unité de surface (W/m²) et la recharge à haute puissance entraînent une hausse de la température des composants et, par conséquent, une réduction de leur durée de fonctionnement. Un refroidissement thermique efficace des composants électriques, obtenu en reliant une source de chaleur à un dissipateur thermique tout en préservant l'isolation électrique, est donc une condition essentielle au respect des normes de qualité élevées dans le secteur automobile. Cette liaison, qui permet de compenser les tolérances, les jeux ou les inclusions d'air des composants, peut être réalisée individuellement grâce à une large gamme de matériaux KERAFOL, distribués par DACPOL, en fonction des exigences de conductivité thermique (W/mK) et de la différence de température ΔT souhaitée.

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Gestion thermique pour l'électromobilité

La transition vers les systèmes de propulsion électrique et l'importance croissante de la conduite autonome engendrent des applications et des défis inédits dans le domaine de la gestion thermique. La relation fonctionnelle entre la température de fonctionnement d'une batterie et sa durée de vie maximale a été suffisamment démontrée, ce qui peut s'exprimer très précisément par la règle suivante :« Réduire la température de fonctionnement de 10 °C double la durée de vie des cellules de la batterie. »L'autonomie d'une voiture électrique dépend également fortement de la température de fonctionnement de la batterie, et donc indirectement du refroidissement thermique. Outre le concept de sources d'énergie à connexion thermique, la « voiture de demain » nécessite également des solutions pour les composants électriques, notamment les LED, les capteurs, le réseau embarqué et l'onduleur, élément fondamental du système de propulsion électrique.

Gestion thermique dans les voitures électriques

Liquides de remplissage liquide

Pour les grands volumes, les liquides de remplissage liquide bicomposants constituent une solution efficace et économique. Pour ce faire, les deux composants des élastomères de silicone à charge céramique sont mélangés dans un tube mélangeur et peuvent être appliqués directement sur le composant (par exemple, un boîtier métallique) à l'aide d'un système de distribution.Dans l'étape suivante, les composants électroniques (par exemple, IGBT, condensateurs, etc.) sont fixés au composé non polymérisé sous une légère pression, ce qui permet d'obtenir une distribution uniforme du composé et, par conséquent, une épaisseur spécifique, ainsi que des paramètres électriques et thermiques reproductibles. La réticulation ou le durcissement du composé s'effectue à température ambiante et dure environ une heure, mais peut être personnalisé sur demande. Le GFL, grâce à sa faible conductivité thermique, présente notamment une forte auto-adhérence, ce qui peut s'avérer très utile lors de l'assemblage. Cependant, s'il est démonté, le KERAFOL GFL peut être retiré à nouveau, ce qui n'est pas toujours courant sur le marché.

Découvrez nos produits de la gamme GFL

"Le KERAFOL GFL est utilisé dans le monde entier pour refroidir les onduleurs, les batteries et de nombreux autres composants électriques."

Comparé aux systèmes à base de polyuréthane ou d'époxy, le GFL à base de silicone absorbe et compense bien mieux les vibrations.

Cet effet est favorisé par la grande souplesse du GFL. De plus, la faible viscosité du GFL facilite sa mise en œuvre et préserve le système de distribution, comme l'ont confirmé des fabricants de systèmes de distribution de premier plan tels que ViscoTec, bdtronic et Scheugenpflug.

Patches Softtherm

Pour de nombreuses connexions thermiques dans le secteur de l'électromobilité, les rubans et les pastilles thermoconductrices classiques restent la référence.

Les élastomères à base de silicone réticulés, plus connus sous le nom de pastilles Softtherm, peuvent jouer un rôle clé dans le refroidissement thermique (jusqu'à 6 W/mK) des composants électroniques grâce à leurs propriétés diverses et spécifiquement adaptées.

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KERAFOL, en collaboration avec DACPOL, répond depuis de nombreuses années aux exigences spécifiques de ses clients et trouve la solution adaptée à chaque application. Quel que soit le matériau thermoconducteur le plus performant d'un point de vue technique et financier.