Термический менеджмент для автомобильной промышленности

Миниатюризация и системная интеграция находятся на переднем крае развития автомобильной электроники, что, в свою очередь, обусловлено спросом на автомобили с более высокой топливной экономичностью, повышенной безопасностью, бесперебойной связью и автономной функциональностью. В результате дизайн схемы эволюционировал, чтобы удовлетворить спрос на более высокую энергоэффективность.

С меньшими электронными компонентами и более высокой плотностью энергии управление температурой в транспортных средствах становится проблемой.

Поскольку устройства меньшего размера имеют меньшую площадь поверхности, выступающую в роли радиаторов, отвод тепла от этих систем остается проблемой эксплуатации и безопасности.

Управление температурным режимом — это развивающаяся отрасль дизайна транспортных средств, в которой используются усовершенствованные материалы теплового интерфейса (TIM), чтобы обеспечить лучший отвод тепла от схем.

Управление теплом в салоне автомобиля

Некоторые из основных электронных компонентов, выделяющих тепло в салоне автомобиля:

Информационно-развлекательные системы автомобиля

Эти высокоинтегрированные, мощные системы с несколькими дисплеями, с помощью которых водитель управляет различными функциями, такими как Bluetooth, GPS, аудио и т. д.

Проблема: современные информационно-развлекательные системы содержат большое количество схем и светодиодных чипов, которые выделяют много тепла, что требует надлежащего управления температурным режимом.

Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS)
ADAS объединяет несколько систем по всему автомобилю, таких как B. Датчики, камеры, функции подключения и, прежде всего, модуль данных, который объединяет информацию, полученную от различных компонентов.

Задача: высокая производительность этих систем требует эффективного отвода тепла, что обеспечивает постоянную надежность и функционирование.

Управление температурой вне кабины автомобиля

За пределами кабины управление температурным режимом становится немного сложнее, поскольку компоненты подвергаются воздействию не только более высоких рабочих температур, но и различных факторов окружающей среды, таких как влажность, соли, коррозионные пары и экстремальные погодные условия.

Они часто герметизируются для механической и физической защиты, что еще больше затрудняет отвод избыточного тепла и охлаждения.

Эти компоненты включают в себя:

Блоки управления двигателем (ЭБУ)
ЭБУ контролируют все электронные аспекты автомобиля, от трансмиссии до системы центрального замка. ЭБУ полагаются на непрерывный поток данных между входными датчиками и выходными компонентами для управления работой двигателя.

Задача: из-за большого объема информации, генерируемой этими системами, управление температурным режимом имеет решающее значение для обеспечения функциональной целостности и непрерывности.

Управление тормозной системой
Эти и другие классы датчиков являются дополнительными системами, которые располагаются за пределами пассажирского салона и генерируют тепло.

Задача: быстрый и эффективный отвод тепла от этих систем имеет решающее значение для бесперебойной и безопасной работы любого автомобиля.

Электромобильность с еще большими проблемами для управления температурным режимом

Подъем таких компаний, как Tesla, вынудил автопроизводителей пересмотреть корпоративные стратегии и адаптироваться к требованиям рынка, обусловленным новыми потребительскими предпочтениями. Растущий спрос на электромобили (EV) и гибридные электромобили (HEV) ставит перед автопроизводителями новые задачи по снижению производственных затрат, увеличению запаса хода батареи, снижению веса и повышению безопасности и надежности.

Как и двигатели внутреннего сгорания, силовые агрегаты лежат в основе электромобилей. Основными компонентами электромобилей являются

• аккумуляторная батарея,
• электродвигатель и
• система преобразования энергии.

Одной из самых больших проблем при проектировании электромобилей является максимальное увеличение выходной мощности при минимальных размерах и весе батареи.

Одна из стратегий заключается в объединении системы преобразования энергии и электродвигателя в единый блок при одновременном уменьшении размера каждого компонента. Хотя этот подход повышает удельную мощность и эффективность электронного привода, он увеличивает риск отказа двигателя из-за перегрева. Таким образом, управление температурным режимом имеет решающее значение для обоих компонентов.

Электродвигатели

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую и являются одним из основных компонентов силовых агрегатов электромобилей.

Проблема: Нагрев может снизить производительность двигателя и сократить срок его службы. Поэтому важно быстро и эффективно отводить тепло от двигателя.

системы преобразования энергии

Силовая электроника автомобиля является частью трансмиссии, которая управляет электрической энергией и передает ее другим системам, а также контролирует скорость и крутящий момент двигателя. Он состоит из трех основных электронных компонентов:

• бортовое зарядное устройство (OBC),
• инверторная система (модули IGBT) и
• преобразователь постоянного тока в постоянный.

Чтобы сэкономить место и уменьшить общий вес, тем самым увеличив дальность полета, стратегия проектирования была сосредоточена на уменьшении размеров и объединении компонентов.

Задача: эти компоненты работают с высоким напряжением и потребляют много энергии, что помогает сократить время зарядки. Однако выделяемое тепло трудно контролировать, поскольку уменьшенный размер компонентов обеспечивает меньшую площадь поверхности для рассеивания тепла.

системы батарей

Конструкция этих систем оказывает большое влияние на запас хода, удельную мощность, время зарядки и долгосрочную работу электромобиля.

Задача: как и в случае со всеми электронными компонентами, управление температурным режимом усложняется по мере уменьшения размеров аккумуляторных батарей. В дополнение к управлению тепловым режимом также должна быть гарантирована структурная целостность соединений между ячейками и ячейками с блоком.

Решения для управления температурным режимом в автомобильной промышленности

Чтобы решить эти разнообразные задачи проектирования, а также предоставить варианты для наших OEM-партнеров, мы разработали широкий спектр передовых тепловых материалов, включая прокладки для зазоров, термопасты, теплопроводящие клеи (TCA) и термогерметики.

Наши термопасты и заполнители зазоров вытесняют воздух на границе раздела компонент/радиатор, способствуя рассеиванию тепла. Наши заполнители зазоров, обладающие одной из самых высоких теплопроводностей в отрасли, являются многообещающим выбором для эффективного отвода тепла аккумуляторных элементов от аккумуляторных модулей, а затем и от самих аккумуляторных блоков.

Теплопроводящие клеи выполняют аналогичную функцию, но обеспечивают дополнительную структурную целостность, создавая постоянное соединение на границе сопрягаемых поверхностей. Они обычно используются в информационно-развлекательных, автономных системах и системах ADAS в транспортных средствах. В электромобилях они обычно используются для соединений между ячейками и между ячейками и блоками для обеспечения структурной целостности и охлаждения блока.

Наконец, наши теплопроводные герметики помогают защитить компоненты от перегрева, обеспечивая при этом превосходную защиту от ударов, ударов и других воздействий окружающей среды. Они оказались чрезвычайно эффективными в управлении тепловым режимом датчиков ECU и светодиодных ламп.

В электромобилях наши герметики представляют собой надежные материалы для управления температурным режимом, которые помогают производителям создавать более компактные, но более надежные электродвигатели с более высокой удельной мощностью.