Les batteries des véhicules électriques génèrent de la chaleur lors d’une charge rapide, d’une décharge haute puissance et de longs cycles de conduite. Pour les ingénieurs et les acheteurs, choisir le bon matériaux d’interface thermique pour la gestion thermique des batteries de véhicules électriques il ne s’agit pas seulement de transfert de chaleur. Cela affecte également l’isolation électrique, l’efficacité de l’assemblage, la fiabilité à long terme et la stabilité de l’ensemble du système de batterie.
Les matériaux d’interface thermique, souvent appelés TIM, sont utilisés entre les cellules de batterie, les modules, les plaques de refroidissement, les boîtiers et les unités de commande électroniques. Leur travail consiste à réduire les entrefers et à aider la chaleur à se déplacer plus efficacement de la source de chaleur vers la structure de refroidissement. Ce guide explique les options de matériaux courantes, les facteurs de sélection clés et comment AnDa New Material peut prendre en charge les projets personnalisés de gestion thermique des batteries de véhicules électriques.
Pourquoi la gestion thermique est importante dans les batteries de véhicules électriques
Les cellules de batterie fonctionnent mieux dans une plage de température contrôlée. Si la chaleur n’est pas transférée efficacement de la cellule ou du module, les différences de température peuvent augmenter à travers le pack. Cela peut affecter la vitesse de charge, les performances de sortie, la durée de vie et les marges de conception en matière de sécurité.
Dans une batterie de véhicule électrique typique, la chaleur peut passer par plusieurs interfaces : de la cellule au cadre du module, du module à la plaque froide, de l’électronique de puissance au boîtier et du système de gestion de la batterie à son dissipateur de chaleur. Chaque interface peut créer une résistance thermique s’il existe des entrefers, des surfaces inégales ou un mauvais contact avec le matériau.
Matériaux d’interface thermique courants utilisés dans les batteries de véhicules électriques
Coussinets thermiques
Coussinets thermiques sont des feuilles préformées utilisées pour combler les espaces entre les modules de batterie, les plaques froides, les boîtiers et l’électronique de puissance. Ils sont faciles à couper, faciles à manipuler et adaptés à un assemblage reproductible. Pour les applications EV, les acheteurs recherchent souvent une bonne compressibilité, une isolation électrique, des performances ignifuges et un contact stable à long terme.
Gel thermique et remplissage d’espace
Gel thermique, également appelé bouche-trou, est inutile et peut s’écouler dans des espaces inégaux avant de se mettre en place. Ceci est utile lorsque la tolérance d’écart n’est pas cohérente sur l’ensemble de la batterie. Par rapport aux coussinets, le gel thermique peut réduire les contraintes d’assemblage et améliorer le contact avec les surfaces irrégulières.
Composé d’empotage thermique
Pâte d’enrobage thermique est utilisé lorsque les composants nécessitent à la fois une dissipation thermique et une protection de l’environnement. Dans l’électronique EV, il peut être utilisé autour de l’électronique de gestion de la batterie, des modules d’alimentation, des capteurs et des unités de contrôle. Le bon composé doit équilibrer la conductivité thermique, l’isolation, la dureté, la transformabilité et la fiabilité.
Matériaux à changement de phase
Les matériaux à changement de phase se ramollissent lorsque la température de fonctionnement augmente, contribuant ainsi à améliorer le mouillage de l’interface entre deux surfaces. Ils sont souvent envisagés pour l’électronique de puissance et les interfaces de dissipateurs de chaleur où une pression de contact stable est disponible.
Propriétés clés à prendre en compte lors de la sélection des TIM
| Propriété | Pourquoi c’est important pour les batteries EV | Options de matériaux typiques |
|---|---|---|
| Conductivité thermique | Aide à transférer la chaleur des cellules, des modules ou des composants électroniques vers la structure de refroidissement. | Coussin thermique, gel thermique, composé d’enrobage |
| Isolation électrique | Important lorsque le matériau est proche de cellules de batterie, de barres omnibus, d’assemblages de circuits imprimés ou de boîtiers métalliques. | Coussin thermique isolant, bouche-pores en silicone, composé d’enrobage |
| Compressibilité | Permet au matériau de remplir les espaces d’air et de maintenir le contact sous la pression d’assemblage. | Coussin thermique souple, remplissage d’espace à faible contrainte |
| Ignifuge | Souvent requis pour les conceptions automobiles et liées aux batteries. | Coussin thermique ignifuge ou matériau en silicone |
| Processabilité | Affecte la vitesse de distribution, de découpe, de placement, de durcissement et de production de masse. | Tampon découpé sur mesure, gel dispensable, composé d’enrobage en deux parties |
| Stabilité à long terme | Aide à réduire les changements de performances après le vieillissement, les vibrations, le cyclisme et l’exposition à l’environnement. | Matériaux d’interface thermique de qualité automobile |
Coussin thermique vs gel thermique pour les applications de batteries EV
Il n’existe pas de matériau idéal pour chaque batterie. Les coussinets thermiques conviennent lorsque l’écart est prévisible et que l’équipe d’assemblage a besoin d’un placement propre et reproductible. Le gel thermique est meilleur lorsque l’interface est inégale, que l’espace change à travers le module ou qu’une contrainte d’assemblage plus faible est préférable.
Pour de nombreux projets de véhicules électriques, les deux matériaux peuvent être utilisés dans le même système. Un coussin thermique peut être utilisé entre un module et une plaque froide, tandis qu’un gel thermique peut être utilisé autour des composants électroniques ou des structures mécaniques irrégulières. Le choix final dépend de la taille de l’espace, de la pression, du processus de distribution, des besoins en isolation et du volume de production.
Comment le nouveau matériau AnDa soutient les projets thermiques de batteries EV
AnDa New Material fournit des coussinets thermiques, des gels thermiques, des composés d’enrobage thermique, des matériaux à changement de phase, des feuilles de graphite et des matériaux thermiques électriquement isolants pour les applications de gestion thermique électroniques et automobiles. Pour les projets de batteries EV, la sélection des matériaux peut être personnalisée en fonction de l’écart, de la dureté, de l’objectif de conductivité thermique, des exigences d’isolation, des exigences ignifuges et du processus d’assemblage.
Si vous développez un module de batterie, un ensemble électronique de puissance, un chargeur, un onduleur ou un système de gestion de batterie, AnDa New Material peut vous aider à évaluer les formats de matériaux appropriés et à fournir des échantillons à tester. Pour les projets OEM, les options d’épaisseur personnalisée, de forme découpée, d’adhérence de surface et d’emballage peuvent être discutées en fonction des exigences réelles de l’application.
FAQ
Quel est le meilleur matériau d’interface thermique pour les batteries EV ?
La meilleure option dépend de la conception de l’interface. Les coussinets thermiques conviennent aux espaces contrôlés et à un assemblage propre, tandis que le gel thermique convient aux espaces inégaux et au remplissage à faible contrainte. Les composés d’enrobage sont utilisés lorsque la dissipation thermique et la protection sont toutes deux nécessaires.
Les coussinets thermiques sont-ils électriquement isolants ?
De nombreux coussinets thermiques en silicone sont conçus pour être électriquement isolants, mais les performances d’isolation doivent toujours être confirmées en fonction de la tension, de la structure et des exigences de sécurité du projet.
Quelle est la différence entre le gel thermique et le coussin thermique ?
Un coussin thermique est une feuille préformée. Le gel thermique est distribué dans l’espace et peut s’adapter aux surfaces irrégulières. Les tampons sont plus faciles à manipuler manuellement, tandis que les gels peuvent être plus adaptés à la distribution automatisée et aux interfaces inégales.
Les matériaux d’interface thermique peuvent-ils être personnalisés pour les modules de batterie ?
Oui. Les coussinets thermiques peuvent être personnalisés en fonction de leur épaisseur, de leur dureté, de leur conductivité thermique, de leur caractère collant et de leur forme découpée. Les gels thermiques et les composés d’enrobage peuvent également être sélectionnés en fonction des besoins du processus et des performances.
Conclusion
Pour la gestion thermique des batteries de véhicules électriques, le bon TIM doit équilibrer les performances thermiques, l’isolation électrique, les contraintes mécaniques, la fabricabilité et la fiabilité à long terme. Un processus pratique de sélection des matériaux doit commencer par la structure réelle du bloc de batterie, et non par la seule conductivité thermique.
Contacter AnDa Nouveau matériel pour discuter des coussinets thermiques personnalisés, des gels thermiques et des matériaux d’enrobage thermique pour les batteries de véhicules électriques, l’électronique de puissance et les projets de gestion thermique automobile.