La montée en popularité et l'adoption des véhicules électriques ne peuvent pas simplement être exprimées en mots; il faut regarder les données. Des recherches menées par l'International Council on Clean Transportation (ICCT) en 2017 ont déterminé que les ventes annuelles mondiales de véhicules électriques augmentaient presque à un rythme exponentiel.¹

Fin 2020, plus de 10 millions de voitures électriques sillonnaient les routes du monde.²

Les véhicules électriques séduisent les acheteurs pour de nombreuses raisons : ils produisent moins d'émissions, peuvent être utilisés à des coûts nettement inférieurs et offrent de meilleures perspectives à long terme par rapport aux voitures à essence.^3-5

Cependant, l'un des plus grands défis pour inciter davantage de personnes à se convertir aux véhicules électriques a longtemps été l'autonomie limitée qu'elles peuvent parcourir avec une seule charge.⁶ Cependant, cet obstacle est progressivement surmonté.

Les améliorations progressives de la technologie des batteries sont à la hausse et l'autonomie maximale des véhicules électriques est étendue à chaque avancée, faisant de la possession d'un véhicule électrique une option plus viable pour une future génération de conducteurs.

L'importance des systèmes de refroidissement dans les véhicules électriques

Cependant, les tentatives d'amélioration de la capacité de la batterie peuvent présenter certains défis. La principale question est liée au refroidissement. Les batteries génèrent de la chaleur lorsqu'elles se chargent et se déchargent. Par conséquent, plus une batterie stocke d'énergie et plus elle se charge ou se décharge rapidement, plus elle aura tendance à créer de la chaleur.

Les véhicules entièrement électriques sont équipés d'un système de refroidissement qui maintient des limites de température particulières dans l'électronique de puissance et les batteries du véhicule. Le rôle principal du système de refroidissement est de garantir que la température de la batterie reste dans les limites de fonctionnement sûres.

Si la température de la batterie lithium-ion dans une cellule donnée devient trop élevée, cela peut provoquer une réaction en chaîne connue sous le nom d'emballement thermique, dans laquelle la batterie complète subit une décomposition exothermique catastrophique.⁷

La prévention de la surchauffe et de l'emballement thermique est, bien sûr, essentielle. La majorité des systèmes de refroidissement des véhicules électriques visent à maintenir les batteries à leur température de fonctionnement optimale la plupart du temps.

Habituellement, cela signifie une distribution de température presque uniforme dans la plage de 15 à 35 °C.⁸ Si les températures sont autorisées à varier considérablement tout au long du pack ou à tomber en dehors de cette plage particulière, les temps de charge et l'efficacité peuvent être affectés négativement, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie de la batterie.

Technologies de refroidissement des véhicules électriques

Les véhicules électriques utilisent diverses technologies de refroidissement pour gérer la température des systèmes d'alimentation : air, ailettes et refroidissement par liquide.

Le refroidissement par ailettes est un mécanisme de refroidissement passif simple et économique qui a fait ses preuves dans le monde de l'électronique.

En effet, la construction de composants gourmands en énergie avec des ailettes et des arêtes par opposition à des faces planes augmente leur surface, améliorant ainsi la vitesse à laquelle ils peuvent dissiper la chaleur dans leur environnement.

Cependant, les ailerons ont une application limitée dans les véhicules électriques car ils peuvent augmenter considérablement le poids des systèmes d'alimentation.

Le refroidissement par air, la circulation d'air relativement frais à travers la surface d'un objet chaud, est une autre technologie relativement simple car il le refroidira plus rapidement.

Le refroidissement par air est généralement rentable et a été utilisé dans certains modèles de voitures électriques (y compris les premiers modèles de la Nissan Leaf). Cependant, ce système peut être relativement énergivore et les voitures qui dépendent du refroidissement par air peuvent rencontrer des problèmes par temps chaud.⁸

Le refroidissement liquide est le moyen le plus efficace de contrôler la température des batteries et des systèmes d'alimentation des véhicules électriques.

L'acheminement du liquide de refroidissement dans les systèmes d'alimentation facilite l'évacuation efficace de la chaleur et, bien qu'il soit relativement coûteux et complexe, il offre un contrôle plus précis de la température des systèmes électroniques et des batteries dans les véhicules électriques.

Alors que les constructeurs s'orientent vers l'installation de batteries de capacité de plus en plus élevée dans les véhicules électriques, les exigences auxquelles ces systèmes de refroidissement doivent pouvoir faire face augmentent également.

Les systèmes de refroidissement liquide deviennent de plus en plus cruciaux et complexes à mesure que les taux de charge et la capacité de la batterie augmentent.^9,10 Les systèmes de refroidissement liquide dans les véhicules électriques d'aujourd'hui peuvent nécessiter la subdivision du système de refroidissement en plusieurs circuits et un échange de chaleur entre le liquide de refroidissement de la batterie et le réfrigérant du système A/C.

Le rôle des capteurs de pression dans les systèmes de refroidissement des véhicules électriques

La pression est un paramètre clé du système de refroidissement liquide d'un véhicule électrique. Les capteurs de pression sont des composants essentiels à la fois pour la rétroaction de la régulation et de l'optimisation du système de refroidissement, ainsi que pour la détection de la perte de pression qui pourrait suggérer une fuite.

Alors que les systèmes de refroidissement liquide deviennent de plus en plus complexes, la demande de capteurs de pression précis et robustes pour les systèmes de refroidissement des véhicules électriques est désormais plus importante que jamais auparavant.

Merit Sensor Systems conçoit et fabrique une large gamme de capteurs de pression hautes performances adaptés aux applications EV exigeantes. Les capteurs de la série TR ont été développés pour offrir des mesures de pression précises dans des milieux agressifs tels que les gaz, les huiles et les réfrigérants.

Les capteurs de pression de la série TR intègrent une matrice hermétiquement scellée capable de prendre des mesures de pression par l'arrière, où le support n'entre en contact qu'avec le substrat en céramique, le verre et la soudure eutectique or-étain.

Les capteurs de la série TR offrent également une détection de pression précise, fiable et robuste dans les applications complexes de systèmes de fluides EV tout en étant conçus pour des températures de -40 °C à 150 °C.

Capteurs série TVC ont été optimisés pour mesurer des pressions moyennes à élevées dans les gaz réfrigérants jusqu'à 2,000 XNUMX kPa.

Le montage de l'élément de détection de matrice en silicium au sommet d'un port de pression en céramique signifie que les capteurs TVC ont la capacité de mesurer la pression arrière tout en séparant le support de l'électronique interne, offrant des mesures de pression fiables et robustes (pression d'éclatement 5x) sur une durée de vie prolongée, même dans les médias durs.

Avec une étanchéité et des connexions électriques simples, les capteurs de pression des séries TR et TVC ont été conçus pour une intégration transparente dans des canalisations de systèmes de fluides complexes et des connecteurs rapides grâce à une étanchéité radiale et faciale fiable.

Pour en savoir plus, contactez Merit Sensor Systems et découvrez comment ses capteurs de pression offrent une série d'avantages inégalés dans les systèmes EV.

Bibliographie

1. Lutsey, N. & Nicholas, M. Mise à jour sur les coûts des véhicules électriques aux États-Unis jusqu'en 2030. (2019).
2. Perspectives mondiales des véhicules électriques 2021 - Analyse. AIE https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2021.
3. À quel point les voitures électriques sont-elles vertes ? | Environnement | Le gardien.
4. Coûts de fonctionnement des véhicules électriques : Combien cela coûte-t-il d'acheter et de faire fonctionner une voiture électrique ? OVO Énergie. https://www.ovoenergy.com/guides/energy-guides/how-much-does-it-cost-to-charge-and-run-an-electric-car.html, https://www.ovoenergy.com/guides/energy-guides/how-much-does-it-cost-to-charge-and-run-an-electric-car.html.
5. Combien de temps avant de manquer de combustibles fossiles ? Notre monde dans les données https://ourworldindata.org/how-long-before-we-run-out-of-fossil-fuels.
6. Les vrais freins à l'adoption des véhicules électriques. MIT Sloan https://mitsloan.mit.edu/ideas-made-to-matter/real-barriers-to-electric-vehicle-adoption.
7. Feng, X., Ren, D., He, X. & Ouyang, M. Atténuation de l'emballement thermique des batteries lithium-ion. Joule 4, 743 – 770 (2020).
8. Chen, D., Jiang, J., Kim, G.-H., Yang, C. et Pesaran, A. Comparaison de différentes méthodes de refroidissement pour les cellules de batterie lithium-ion. Génie thermique appliqué 94, 846 – 854 (2016).

10. Conception de systèmes de refroidissement liquide direct et indirect pour batteries lithium-ion haute capacité et haute puissance sur JSTOR. https://www.jstor.org/stable/26169002.

Pour plus d'informations, consultez cet article sur AZOCapteurs.com