Guarnizioni termiche in silicone per la gestione termica delle batterie dei veicoli elettrici e il raffreddamento dell’elettronica di potenza

Perché la gestione termica è fondamentale nei veicoli elettrici e nell’elettronica di potenza

Con il continuo sviluppo dei veicoli elettrici (EV) e dell’elettronica di potenza, una gestione termica efficace è diventata sempre più importante. Le celle delle batterie, i moduli di potenza, gli IGBT e altri componenti elettronici generano calore durante il funzionamento. Senza un’adeguata dissipazione del calore, temperature eccessive possono compromettere le prestazioni dei componenti, ridurne la durata utile e aumentare i rischi per la sicurezza.

I cuscinetti termici in silicone sono ampiamente utilizzati come materiali di interfaccia termica (TIM) per migliorare il trasferimento di calore tra i componenti che generano calore e le strutture di raffreddamento. Riempiono piccoli spazi e irregolarità superficiali, contribuendo a ridurre la resistenza termica di contatto pur mantenendo l’isolamento elettrico.

Rispetto ai materiali di interfaccia termica rigidi, i cuscinetti in silicone morbidi offrono maggiore flessibilità e comprimibilità. Ciò li rende particolarmente adatti ai sistemi batteria dei veicoli elettrici (EV) e all’elettronica di potenza, dove devono essere considerati vibrazioni, superfici non uniformi e variazioni nei giochi di montaggio.

Perché scegliere i cuscinetti termici in silicone per le applicazioni EV?

I cuscinetti termici in silicone offrono diversi vantaggi per le applicazioni automobilistiche e industriali ad alta potenza:

· Riempimento efficace degli spazi vuoti: La loro struttura flessibile si adatta a superfici irregolari e riempie gli spazi d’aria tra celle della batteria, componenti elettronici e piastre di raffreddamento, migliorando il contatto termico.

· Isolamento elettrico: Garantiscono isolamento elettrico pur trasferendo calore, contribuendo a isolare i componenti elettronici dagli alloggiamenti metallici e dalle strutture di raffreddamento.

· Resistenza alle vibrazioni: Le loro proprietà morbide ed elastiche aiutano a mantenere il contatto tra i componenti in presenza di vibrazioni e movimenti meccanici, rendendoli adatti agli ambienti automobilistici.

· Montaggio e manutenzione agevoli: I cuscinetti preformati sono semplici da posizionare e installare. Non richiedono alcun processo di polimerizzazione e consentono un montaggio più pulito e una sostituzione più facile durante la manutenzione.

· Spessore e progettazione flessibili: È possibile selezionare diversi spessori, forme e gradi di materiale per adattarsi a specifiche disposizioni dei componenti e ai requisiti di gestione termica.

Requisiti chiave di prestazione per il raffreddamento di veicoli elettrici ed elettronica di potenza

Nella scelta di un pad termico in silicone, gli ingegneri devono considerare diversi fattori importanti.

Conduttività termica: I diversi componenti elettronici generano livelli di calore differenti. La conducibilità termica va selezionata in base al carico termico del componente e alla progettazione del sistema di raffreddamento.

Temperatura di funzionamento: Le applicazioni automobilistiche richiedono materiali che mantengano prestazioni stabili su un ampio intervallo di temperature. I normali pad termici in silicone VOLSUN operano da -40 °C a +200 °C, mentre la versione GP1002-SI supporta temperature fino a -60 °C.

Ritardanza della fiamma: La resistenza alla fiamma è un altro aspetto importante nelle applicazioni elettriche e automobilistiche. I pad termici in silicone VOLSUN possono soddisfare la classificazione ignifuga V-0.

Isolamento Elettrico: I cuscinetti termici devono garantire sia il trasferimento di calore che l’isolamento elettrico. I cuscinetti termici VOLSUN presentano una resistività volumetrica ≥10¹² Ω·cm.

Applicazioni tipiche nei veicoli elettrici (EV) e nell’elettronica di potenza

I cuscinetti termici in silicone vengono impiegati in diverse parti dei veicoli elettrici e dei sistemi elettronici di potenza per migliorare il trasferimento di calore e proteggere i componenti sensibili.

Come scegliere la conduttività termica appropriata?

La scelta della conduttività termica adeguata è fondamentale per bilanciare dissipazione del calore, flessibilità del materiale e requisiti applicativi.

· 1,5–3,0 W/m·K: Adatti a pacchi batteria per EV e moduli elettronici generici, dove è richiesta una dissipazione termica moderata e una buona flessibilità.

· 4,0–6,0 W/m·K: Consigliati per IGBT e componenti elettronici ad alta potenza che generano maggiore calore. I modelli VOLSUN GP4001 e GP6001 sono disponibili in queste classi di conduttività.

· Applicazioni a bassa temperatura: Per i sistemi EV che operano in climi freddi o per apparecchiature esposte a temperature estremamente basse, GP1002-SI offre una soluzione ultra-morbida con una classe di temperatura fino a -60 °C e una durezza inferiore a 10 Shore OO.

Per applicazioni che prevedono spazi di montaggio ristretti o superfici di componenti irregolari, la morbidezza e la comprimibilità del materiale sono fattori di selezione altrettanto importanti.

I cuscinetti termici in silicone svolgono un ruolo fondamentale nella gestione termica delle batterie EV e nel raffreddamento dell’elettronica di potenza. Combinando conduttività termica, isolamento elettrico, flessibilità e capacità di riempimento degli interstizi, contribuiscono a creare interfacce termiche affidabili tra i componenti elettronici e le strutture di raffreddamento.

Contattare VOLSUN per discutere le proprie esigenze di gestione termica e richiedere campioni.