همانطور که فناوری خودروهای الکتریکی به رشد ادامه میدهد، تولیدکنندگان خودرو پیشرفتهای قابل توجهی در استراتژیهای مدیریت حرارتی ایجاد میکنند. روند استفاده از ولتاژهای بالاتر در خودروهای الکتریکی، به خصوص 800 ولت و بالاتر، اکنون روزافزون در میان شرکتهای خودروساز مانند GM، Hyundai، VW، و Lucid Motors شایعتر میشود. این انتقال با پیشرفتهای در فناوریها و مواد، به ویژه فلز ارگانیک کاربید سیلیسیم (SiC) (موسفت)، امکانپذیر شده است.
یکی از چالشهای اصلی در این انتقال، مدیریت بهینه گرما تولید شده توسط موسفتهای SiC است که برای اطمینان از عملکرد و طول عمر بهینه قدرت الکترونیکی بسیار حیاتی است. برای حل این چالش، شرکتهایی مانند IDTechEx راهکارهای جدید مدیریت حرارتی در حال ظهور را مد نظر قرار میدهند که از تغییر معماری حرارتی تا استفاده از متوادهای ضمیمه و مواد رابط حرارتی مختلف (TIM) متنوع است. انتظار میرود این استراتژیها باعث رشد قابل توجهی در بازار مدیریت حرارتی شوند، با ارزش بازار سالانه TIM که تا سال 2034 میلیارد دلار آمریکایی را فراتر از میکند.
مواد رابط حرارتی (TIM) نقش حیاتی در افزایش انتقال حرارت بین پایه و سینک حرارتی ایفا میکنند. با افزایش جریان حرارتی موسفتهای SiC، تقاضای TIM با هدایت حرارتی بالاتر رو به افزایش است. تا سال 2034، هدایت حرارتی نرمال TIM انتظار میرود از 5 یا 6 وات بر متر در کللوایت فراتر رود، در مقایسه با محدوده فعلی 2.5 تا 3 وات بر متر کللوایت. این افزایش در هدایت حرارتی به کاهش قیمت و ارزش بازار TIM انجامید.
جنبه دیگری از مدیریت حرارتی انتخاب مواد متصلکننده و سابستانس متصلکننده است. در حالی که آلیاژهای جوش رایج وسیع استفاده میشوند، نقرهریزی به دلیل هدایت حرارتی و الکتریکی برتر، جایگاه خود را پیدا کرده است. شرکتهای خودروساز بزرگی مانند Tesla، BYD، و Hyundai از نقرهریزی استفاده کردهاند. با این حال، هزینه نقرهریزی میتواند محدودیتی باشد و موارد جایگزین مانند نقرهریزی مس (Cu) برای ارائه عملکرد مشابه با هزینه کمتر، در نظر گرفته میشوند.
برای کاهش مشکلات گرمایی، استراتژیهای نوآورانهای چون خنککننده مایع مستقیم، خنککردن دوسویه، TIM با هدایت حرارتی بالا، و جایگزینی وابستگیهای سیمی آلومینیم با گزینههای مس مورد بررسی قرار میگیرند. این پیشرفتها اهمیت زیادی دارند زیرا انتقال از IGBT سیلیسیم (Si) به SiC MOSFET در خودروهای الکتریکی منجر به دمای شکاف افزایشی بوده که به طور پتنسیلی 200 درجه سانتیگراد را فراتر میرود.
به عنوان خلاصه، انتقال به مدیریت حرارتی با ولتاژ بالا در خودروهای الکتریکی نیازی به پیشرفتها در استراتژیهای مدیریت حرارتی دارد. از ازایی TIMهای با عملکرد بالا تا کشف دادن مواد جایگزین وسیلههای متصل شده، تولیدکنندگان خودرو و متخصصان فناوری بهطور بیوقفه نوآوری میکنند تا اطمینان از انتقال حرارت کالاهای بهینه و عملکرد بهینه در خودروهای الکتریکی حاصل شود. این پیشرفتها نهتنها کارایی را بهبود میبخشند بلکه به توسعه کلی و موفقیت آتی خودروهای الکتریکی نیز کمک میکنند.