Gestion thermique pour l'industrie automobile
La miniaturisation et l'intégration de systèmes sont à l'avant-garde du développement de l'électronique automobile, qui à son tour est stimulée par la demande de véhicules à plus haut rendement énergétique, à sécurité améliorée, à connectivité transparente et à fonctionnalité autonome. En conséquence, la conception des circuits a évolué pour répondre à la demande d'une plus grande efficacité énergétique.
Avec des composants électroniques plus petits et une densité d'énergie plus élevée, la gestion thermique dans les véhicules devient un problème.
Étant donné que les appareils plus petits ont moins de surface pour agir comme dissipateurs de chaleur, la dissipation de la chaleur de ces systèmes reste un défi opérationnel et de sécurité.
La gestion thermique est une branche évolutive de la conception des véhicules qui utilise des matériaux d'interface thermique (TIM) avancés pour permettre une meilleure dissipation de la chaleur des circuits.
Gestion de la chaleur à l'intérieur du véhicule
Certains des principaux composants électroniques générant de la chaleur à l'intérieur du véhicule sont :
Systèmes d'infodivertissement pour véhicules
Ces systèmes hautement intégrés et puissants avec plusieurs écrans, à travers lesquels le conducteur contrôle une variété de fonctions telles que Bluetooth, GPS, audio, etc.
Le défi : Les systèmes d'infodivertissement d'aujourd'hui contiennent un grand nombre de circuits et de puces LED qui génèrent beaucoup de chaleur, ce qui nécessite une bonne gestion thermique.
Systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS)
ADAS intègre plusieurs systèmes dans tout le véhicule, tels que B. Des capteurs, des caméras, des fonctions de connectivité et surtout un module de données qui combine les informations reçues des différents composants.
Le défi : Le débit élevé de données de ces systèmes nécessite une dissipation efficace de la chaleur qui assure une fiabilité et un fonctionnement continus.
Gestion thermique à l'extérieur de l'habitacle du véhicule
À l'extérieur de l'habitacle, la gestion thermique devient un peu plus complexe car les composants sont non seulement exposés à des températures de fonctionnement plus élevées, mais également à divers facteurs environnementaux tels que l'humidité, les sels, les fumées corrosives et les conditions météorologiques extrêmes.
Ils sont souvent scellés pour une protection mécanique et physique, ce qui rend encore plus difficile la dissipation de l'excès de chaleur et de refroidissement.
Ces composants comprennent :
Unités de commande du moteur (ECU)
Les ECU contrôlent tous les aspects électroniques d'un véhicule, du groupe motopropulseur au système de verrouillage central. Les calculateurs s'appuient sur un flux ininterrompu de données entre les capteurs d'entrée et les composants de sortie pour contrôler le fonctionnement du moteur.
Le défi : En raison de la grande quantité d'informations générées par ces systèmes, la gestion thermique est essentielle pour assurer l'intégrité et la continuité fonctionnelles.
Contrôle du système de freinage
Ces classes de capteurs et d'autres sont des systèmes supplémentaires qui sont situés à l'extérieur de la cabine passagers et génèrent de la chaleur.
Le défi : Une dissipation rapide et efficace de la chaleur de ces systèmes est essentielle au bon fonctionnement et à la sécurité de tout véhicule.
L'e-mobilité avec des défis encore plus grands pour la gestion thermique
La montée en puissance d'entreprises comme Tesla a contraint les constructeurs automobiles à redéfinir leurs stratégies d'entreprise et à s'adapter aux demandes du marché motivées par les nouvelles préférences des consommateurs. La demande croissante de véhicules électriques (VE) et de véhicules électriques hybrides (HEV) présente aux constructeurs automobiles de nouveaux défis de conception pour réduire les coûts de fabrication, augmenter l'autonomie de la batterie, réduire le poids et améliorer la sécurité et la fiabilité.
Comme les moteurs à combustion interne, les groupes motopropulseurs sont au cœur des véhicules électriques. Les principaux composants des véhicules électriques sont
- la batterie,
- le moteur électrique et
- le système de conversion d'énergie.
L'un des plus grands défis dans la conception de véhicules électriques est de maximiser la puissance de sortie tout en minimisant la taille et le poids de la batterie.
Une stratégie consiste à combiner le système de conversion de puissance et le moteur électrique en une seule unité tout en réduisant la taille de chaque composant. Bien que cette approche améliore la densité de puissance et l'efficacité du moteur électrique, elle augmente le risque de panne du moteur due à une surchauffe. Par conséquent, la gestion thermique est essentielle dans les deux composants.
Moteurs électriques
Les moteurs électriques convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique et sont l'un des principaux composants des groupes motopropulseurs des véhicules électriques.
Défi : La chaleur peut réduire les performances d'un moteur et raccourcir sa durée de vie. Par conséquent, il est important d'évacuer la chaleur du moteur rapidement et efficacement.
systèmes de conversion d'énergie
L'électronique de puissance du véhicule est la partie du groupe motopropulseur qui contrôle l'énergie électrique et la transmet aux autres systèmes, ainsi que la vitesse et le couple du moteur. Il se compose de trois composants électroniques principaux :
- le chargeur embarqué (OBC),
- le système onduleur (modules IGBT) et
- le convertisseur DC/DC.
Pour économiser de l'espace et réduire le poids total, augmentant ainsi l'autonomie, la stratégie de conception s'est concentrée sur la réduction des effectifs et la consolidation des composants.
Le défi : Ces composants fonctionnent avec des tensions élevées et consomment beaucoup d'énergie, ce qui contribue à réduire le temps de charge. Cependant, la chaleur générée est difficile à contrôler car la taille réduite des composants offre moins de surface pour la dissipation de la chaleur.
systèmes de batterie
La conception de ces systèmes a un impact majeur sur l'autonomie, la densité de puissance, le temps de charge et les performances à long terme d'un véhicule électrique.
Un défi : comme pour tous les composants électroniques, la gestion thermique devient plus difficile à mesure que les batteries deviennent plus petites. En plus de la gestion thermique, l'intégrité structurelle des connexions cellule-cellule et cellule-pack doit également être garantie.
Solutions de gestion thermique dans le secteur automobile
Pour résoudre ces divers défis de conception et également pour fournir des options à nos partenaires OEM, nous avons développé une large gamme de matériaux thermiques avancés, notamment des tampons d'espacement, des composés thermiques, des adhésifs thermoconducteurs (TCA) et des encapsulants thermiques.
Nos composés thermiques et nos matériaux de remplissage déplacent l'air à l'interface composant/dissipateur thermique pour faciliter la dissipation de la chaleur. Nos remplisseurs d'espace, qui ont l'une des conductivités thermiques les plus élevées de l'industrie, sont un choix prometteur pour évacuer efficacement la chaleur des cellules de batterie hors des modules de batterie, puis hors des batteries elles-mêmes.
Les adhésifs thermoconducteurs remplissent une fonction similaire mais fournissent une intégrité structurelle supplémentaire en créant une liaison permanente à l'interface des surfaces de contact. Ils sont couramment utilisés dans les systèmes d'infodivertissement, autonomes et ADAS des véhicules. Dans les véhicules électriques, ils sont couramment utilisés pour les connexions cellule à cellule et cellule à pack afin d'assurer l'intégrité structurelle et le refroidissement du pack.
Enfin, nos composés d'enrobage thermoconducteurs aident à protéger les composants contre la surchauffe tout en offrant une excellente protection contre les chocs, les impacts et autres influences environnementales. Ils se sont avérés extrêmement efficaces dans la gestion thermique des capteurs ECU et des voyants LED.
Dans les véhicules électriques, nos encapsulants sont des matériaux de gestion thermique fiables qui aident les fabricants à construire des moteurs électriques plus petits mais plus fiables avec des densités de puissance plus élevées.
