Zarządzanie ciepłem - Wyzwania dla pojazdów elektrycznych

Zarządzanie ciepłem - Wyzwania dla pojazdów elektrycznych

Przejście na elektryczne układy napędowe i rosnące znaczenie jazdy autonomicznej wiąże się z wieloma nowymi wyzwaniami. Zarządzanie termiczne, a raczej łączność termiczna i chłodzenie komponentów elektrycznych odgrywają ważną rolę. Chociaż istnieje wiele materiałów termoizolacyjnych, najbardziej powszechnym rozwiązaniem dla sektora motoryzacyjnego są płyny do wypełniania szczelin (GFL) oraz podkładki serii Softtherm Pads (wypełniacze), które mogą być indywidualnie dostosowane do potrzeb klienta.

Według najnowszych obliczeń Federalnego Ministerstwa Środowiska, Niemcy nie osiągną wyznaczonego sobie celu klimatycznego, jakim jest redukcja emisji CO2 o ponad 40% do roku 2020. W przeciwieństwie do tendencji w innych sektorach, emisje gazów cieplarnianych z sektora transportu odnotowały nawet niewielki wzrost w porównaniu z rokiem referencyjnym 1990 i są odpowiedzialne za jedną piątą całkowitej emisji w Niemczech. Zwiększona wydajność pojazdów nie mogła zrekompensować sprzecznych czynników, takich jak rosnące natężenie ruchu i wydajność silnika. Nowy plan rządu federalnego dotyczący ochrony klimatu przewiduje redukcję emisji gazów cieplarnianych w sektorze transportu o 40-42% do roku 2030, co stanowi jedynie niewielki element do osiągnięcia celu 2°C, określonego w porozumieniu klimatycznym z Paryża. Alternatywne systemy napędowe są niezbędne, aby osiągnąć cel w postaci średniej emisji 95 g CO2/km dla samochodów. Jeśli wartości te zostaną przekroczone, producentom samochodów grożą ogromne kary. Ten mechanizm cenowy ma pozytywny wpływ na samochody niskoemisyjne. W przemyśle motoryzacyjnym musi nastąpić globalna zmiana myślenia.

Materiały termiczne

Zgodnie z prognozami wiodących niemieckich producentów samochodów, najpóźniej do 2030 r. wszystkie najlepiej sprzedające się samochody będą dostępne również jako samochody elektryczne, co jest niezwykle ambitnym celem. Aspekty takie jak stale rosnąca gęstość mocy lub wyższy przepływ ciepła na powierzchnię (W/m2) oraz "ładowanie o wysokiej mocy" prowadzą do wzrostu temperatury komponentów, a w konsekwencji do skrócenia czasu eksploatacji w aplikacji. Efektywne chłodzenie termiczne komponentów elektrycznych poprzez połączenie źródła ciepła z radiatorem, przy jednoczesnym zachowaniu efektu izolacji elektrycznej, jest zatem warunkiem wstępnym dla wysokich standardów jakości w sektorze motoryzacyjnym. Takie połączenie oraz niwelowanie odpowiednich tolerancji elementów, szczelin lub wtrąceń powietrza może być realizowane indywidualnie za pomocą szerokiej gamy materiałów firmy KERAFOL, którego dystrybutorem jest DACPOL, w zależności od wymagań dotyczących przewodności cieplnej (W/mK) i pożądanej różnicy temperatur ΔT.

Sprawdź naszą oferte materiałów termicznych

Zarządzanie termiczne dla e-mobilności

Przejście na elektryczne systemy napędowe oraz rosnące znaczenie jazdy autonomicznej oznaczają zupełnie nowe zastosowania i wyzwania w dziedzinie "zarządzania termicznego". Funkcjonalna zależność pomiędzy temperaturą pracy stosu akumulatorów a ich maksymalną możliwą do osiągnięcia liczbą cykli została wystarczająco udowodniona, co można bardzo precyzyjnie wyrazić za pomocą następującej zasady:

"Obniżenie temperatury pracy o 10°C podwaja żywotność ogniw akumulatora".

Zasięg netto samochodu elektrycznego jest również wyraźnie zależny od temperatury roboczej akumulatora, a więc pośrednio również od obecnego chłodzenia termicznego. Oprócz koncepcji termicznej łączności źródła energii, "samochód jutra" wymaga również rozwiązań dla komponentów elektrycznych w zakresie LED, technologii czujników, sieci pokładowej i falownika, jednego z podstawowych elementów elektrycznego układu napędowego.

Zarządzanie termiczne w samochodach elektrycznych

Substancje płynne do wypełniania szczelin

Szczególnie w przypadku dużych ilości, dwuskładnikowe GFL są efektywnym i ekonomicznym rozwiązaniem. W tym celu oba składniki elastomerów silikonowych z wypełniaczem ceramicznym są mieszane w tubie mieszającej i mogą być bezpośrednio nakładane na element (np. metalową obudowę) za pomocą systemu dozującego.

W kolejnym kroku elementy elektroniczne (np. IGBT, kondensatory itp.) są pod lekkim naciskiem mocowane do jeszcze nieutwardzonej masy, dzięki czemu uzyskuje się równomierne rozłożenie masy i w konsekwencji określoną grubość jak również powtarzalne parametry elektryczne i termiczne. Sieciowanie lub utwardzanie masy odbywa się w temperaturze pokojowej i trwa około godziny, ale na życzenie klienta może być dostosowane do jego potrzeb. Przede wszystkim GFL o niższej przewodności cieplnej ma wysoką samoprzylepność, co może być bardzo przydatne przy montażu. Niemniej jednak, w przypadku demontażu, GFL KERAFOL może zostać ponownie usunięty, co nie zawsze jest cechą typową na rynku.

Sprawdź nasze produkty serii GFL

"GFL firmy KERAFOL jest stosowany na całym świecie do chłodzenia falowników, akumulatorów i wielu innych komponentów elektrycznych".

W porównaniu z systemami opartymi na poliuretanie lub epoksydach, GFL zawierający silikon może znacznie lepiej absorbować i kompensować wibracje.

Jest to efekt, któremu sprzyja wysoka miękkość GFL. Ponadto, niska lepkość GFL pozwala na łatwą urabialność i ma łagodny wpływ na system dozowania, zostało to potwierdzone przez wiodących producentów instalacji dozujących, takich jak ViscoTec, bdtronic czy Scheugenpflug.

Softtherm Pads

W przypadku wielu połączeń termicznych w dziedzinie e-mobilności klasyczne taśmy i podkładki termoprzewodzące są nadal "najnowocześniejsze".

Szczególnie usieciowane elastomery na bazie silikonu, lepiej znane jako Softtherm Gap Pads, mogą odgrywać kluczową rolę w chłodzeniu termicznym (zakres mocy do 6 W/mK) komponentów elektronicznych dzięki swojej różnorodności, specjalnie dopasowanym właściwościom.

Sprawdź naszą oferte materiałów wypełniających - Softtherm

Dzięki wysokiej elastyczności i ogromnej odporności mechanicznej Softtherm Pads można kompensować duże wymiary szczelin, jak również wysokie tolerancje komponentów. Oprócz indywidualnych rozwiązań, takich jak jednostronna powłoka z klejema do mocowania elementów lub wzmocnienie włóknem szklanym w celu zwiększenia stabilności mechanicznej, dużą wartość dodaną dla klienta mogą stanowić również folie dwuwarstwowe (wymagane przez konkretne przepisy).

Firma KERAFOL wraz z firmą DACPOL od wielu lat spełnia te specyficzne wymagania klientów i znajduje właściwe rozwiązanie dla każdego zastosowania. Niezależnie od tego, który z "materiałów termoprzewodzących" jest najlepszym rozwiązaniem z technicznego i finansowego punktu widzenia.