Sous l'effet de la miniaturisation, de l'intégration des systèmes et de l'arrivée des véhicules électriques, la gestion thermique est devenue un enjeu majeur de la conception automobile moderne. Ce défi exige le développement de matériaux thermiques avancés capables d'améliorer la dissipation et le refroidissement de la chaleur, tant au niveau des systèmes extérieurs qu'intérieurs.
Electronique Automobile
La miniaturisation et l'intégration des systèmes sont au cœur de la conception électronique automobile, elle-même motivée par la demande de véhicules plus économes en carburant, plus sûrs, offrant une connectivité optimale et des fonctionnalités autonomes. Par conséquent, la conception des circuits a évolué pour répondre aux exigences d'une puissance accrue.
Avec des composants électroniques plus petits et une densité énergétique plus élevée, la gestion thermique devient un enjeu crucial. La surface disponible pour la dissipation de la chaleur étant réduite, l'évacuation de la chaleur de ces systèmes représente un défi en termes d'exploitation et de sécurité. La gestion thermique est un domaine en constante évolution de la conception automobile, qui fait appel à des techniques avancées. matériaux d'interface thermique (TIM) pour faciliter une meilleure conduction thermique loin des circuits.
Gestion thermique à l'intérieur des habitacles des véhicules
Voici quelques-uns des principaux composants électroniques générateurs de chaleur à l'intérieur de l'habitacle :
Systèmes d'infodivertissement pour véhicules
Ces systèmes hautement intégrés et puissants comportent plusieurs écrans où le conducteur contrôle une multitude de fonctions telles que Bluetooth, GPS, audio, etc.
Défi : Les systèmes d'infodivertissement actuels contiennent un grand nombre de circuits et de puces LED qui produisent beaucoup de chaleur, ce qui rend une gestion thermique adéquate essentielle.
Systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS)
Les systèmes ADAS intègrent de multiples technologies dans tout le véhicule, telles que des capteurs, des caméras, des fonctions de connectivité et surtout un module de données qui combine les informations reçues des différents composants.
Défi : Le volume important de données générées par ces systèmes exige une dissipation thermique efficace afin de garantir leur fiabilité et leur fonctionnement continus.
Gestion thermique à l'extérieur des cabines de véhicules
À l'extérieur de l'habitacle, la gestion thermique se complexifie, car les composants doivent non seulement supporter des températures de fonctionnement plus élevées, mais aussi être exposés à divers facteurs environnementaux tels que l'humidité, les sels, les vapeurs corrosives et les conditions climatiques extrêmes. Souvent étanches pour assurer leur protection mécanique et physique, ces composants compliquent davantage l'évacuation de la chaleur et le refroidissement. Parmi ces composants, on trouve :
Unités de commande du moteur (ECU)
Les calculateurs de gestion moteur (ECU) contrôlent tous les aspects électroniques d'un véhicule, du groupe motopropulseur au verrouillage centralisé. Ils s'appuient sur un flux de données continu entre les capteurs d'entrée et les composants de sortie pour gérer le fonctionnement du moteur.
Défi : Grâce à l'immense quantité d'informations générées par ces systèmes, la gestion thermique devient cruciale pour garantir l'intégrité et la continuité de leur fonctionnement.
Contrôle du système de freinage
Ce type de capteurs, ainsi que d'autres catégories, font partie des systèmes situés à l'extérieur de la cabine passagers qui génèrent de la chaleur.
Défi : Une dissipation thermique rapide et efficace de ces systèmes est cruciale pour le bon fonctionnement et la sécurité de tout véhicule.
E-mobilité
L'essor d'entreprises comme Tesla La pandémie a contraint les constructeurs automobiles à redéfinir leurs stratégies et à s'adapter à une demande du marché dictée par les nouvelles préférences des consommateurs. La demande croissante de véhicules électriques (VE) et de véhicules hybrides électriques (VHE) engendre de nouveaux défis de conception pour les constructeurs : réduire les coûts de production, augmenter l'autonomie des batteries, alléger les véhicules et améliorer la sécurité et la fiabilité.
À l'instar des moteurs à combustion interne, les groupes motopropulseurs sont essentiels aux véhicules électriques. Leurs principaux composants sont la batterie, le moteur électrique et le système de conversion de puissance. L'un des plus grands défis de la conception des véhicules électriques est d'optimiser la puissance tout en minimisant la taille et le poids de la batterie. Une stratégie consiste à intégrer le système de conversion de puissance et le moteur électrique en une seule unité, tout en réduisant la taille de chaque composant. Si cette approche améliore la densité de puissance et le rendement du groupe motopropulseur, elle accroît le risque de panne du moteur due à une surchauffe. La gestion thermique de ces deux composants devient donc cruciale.
Moteurs électriques
Ils convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique et constituent l'un des principaux composants des groupes motopropulseurs des véhicules électriques.
Défi : La chaleur peut réduire la puissance d'un moteur et raccourcir sa durée de vie ; il est donc essentiel d'évacuer rapidement et efficacement la chaleur du moteur.
Systèmes de conversion de puissance
L'électronique de puissance du véhicule constitue la partie du groupe motopropulseur électrique qui contrôle et distribue l'énergie électrique aux autres systèmes, et qui régule également la vitesse et le couple du moteur. Elle se compose de trois principaux éléments électroniques : le chargeur embarqué (OBC), le système d'onduleur (modules IGBT) et le convertisseur CC/CC. Afin de gagner de la place et de réduire le poids total, et par conséquent d'accroître l'autonomie, la stratégie de conception s'est concentrée sur la miniaturisation et l'intégration des composants.
Défi : Ces composants fonctionnent à haute tension et consomment beaucoup d'énergie, ce qui contribue à réduire le temps de charge. Cependant, la chaleur générée devient difficile à réguler car la taille réduite des composants offre une surface de dissipation thermique moindre.
Systèmes de batterie
La conception de ces systèmes a un impact considérable sur l'autonomie, la densité de puissance, le temps de charge et les performances à long terme d'un véhicule électrique.
Défi : Comme pour tous les composants électroniques, plus les batteries sont petites, plus la gestion thermique devient complexe. Outre la gestion thermique, l'intégrité structurelle des liaisons entre les cellules et entre les cellules et la batterie doit également être garantie.
Solutions de gestion thermique pour l'automobile
Pour relever ces multiples défis de conception et offrir des options à nos partenaires OEM, MG Chemicals a développé une large gamme de solutions avancées. matériaux thermiques, y compris thermique Remplisseurs d'espace, pâtes thermiques, adhésifs thermoconducteurs (ATC)et composés d'enrobage thermique.
Nos pâtes thermiques et nos produits de remplissage d'espace chassent l'air à l'interface composant/dissipateur thermique pour favoriser la dissipation de la chaleur. Nos produits de remplissage d'espace thermique, qui possèdent l'une des conductivités thermiques les plus élevées du marché, constituent une solution prometteuse pour évacuer efficacement la chaleur des cellules de batterie hors des modules et des packs de batteries.
Les TCA remplissent une fonction similaire, mais renforcent l'intégrité structurelle en créant une liaison permanente à l'interface des surfaces de contact. Elles sont largement utilisées dans les systèmes d'infodivertissement, de conduite autonome et d'aide à la conduite (ADAS) des véhicules. Dans les véhicules électriques, elles servent couramment à l'assemblage cellule-cellule et cellule-pack, garantissant ainsi l'intégrité structurelle et le refroidissement des packs.
Enfin, nos composés d'enrobage thermique contribuent à prévenir la surchauffe des composants tout en offrant une protection exceptionnelle contre les chocs, les impacts et autres agressions environnementales. Leur efficacité est prouvée pour la gestion thermique des capteurs d'ECU et des feux LED. Dans les véhicules électriques, ce sont des matériaux de gestion thermique fiables qui permettent aux constructeurs de concevoir des moteurs électriques plus compacts, plus fiables et à densité de puissance supérieure.
