Sähköajoneuvojen teknologian jatkaessa kehittymistään autonvalmistajat tekevät merkittäviä edistysaskeleita lämpöhallintastrategioissa. Liikkuminen kohti korkeampien jännitteiden käyttöä sähköajoneuvoissa, erityisesti 800V ja sitä korkeammalla, yleistyy jatkuvasti automotivisten OEM-valmistajien kuten GM, Hyundai, VW ja Lucid Motors joukossa. Tämä siirtymä on mahdollista edistyneiden teknologioiden ja materiaalien ansiosta, erityisesti piikarbidipohjaisten (SiC) MOSFET-komponenttien osalta.
Yksi keskeisistä haasteista tässä siirtymässä on hallita tehonkulusta SiC MOSFET-komponenteista syntyvää lämpöä, mikä on kriittistä optimaalisen suorituskyvyn ja komponenttien käyttöiän kannalta. Tämän haasteen käsittelemiseksi yritykset kuten IDTechEx huomauttavat, että ovat esiin nousemassa uusia lämpöhallintastrategioita, jotka vaihtelevat lämpötila-arkkitehtuurin muuttamisesta erilaisten ääni- ja substraattikiinnitysmateriaalien ja lämpöliitosmateriaalien hyödyntämiseen. Näiden strategioiden odotetaan ajavan merkittävää kasvua lämpöhallintamarkkinoilla, jossa lämpöliitinten vuotuinen markkina-arvo on ennustettu ylittävän 900 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuoteen 2034 mennessä.
Lämpöliitosmateriaalit (TIMs) ovat kriittisessä roolissa lämmönhallinnassa peruslevyn ja jäähdyttimen välillä. SiC MOSFET-komponenttien kasvavan lämmönsiirtotehon myötä kysyntä TIMeille, joilla on korkeampi lämmönjohtavuus, kasvaa. Vuoteen 2034 mennessä TIMeillä odotetaan tyypillisen lämmönjohtavuuden ylittävän 5 tai 6 W/mK verrattuna nykyiseen 2,5–3 W/mK:n haarukkaan. Tämä johtaa yksikköhinnan ja TIMejen markkina-arvon nousuun.
Toinen osa lämpöhallintaa on ääni- ja substraattikiinnitysmateriaalien valinta. Vaikka perinteisiä juotosseoksia on laajalti käytetty, hopean (Ag) käyttö sorminjuotettaessa on kasvattanut suosiotaan sen erinomaisen lämmön- ja sähkönjohtavuuden vuoksi. Merkittävät autoteollisuuden OEM-valmistajat kuten Tesla, BYD ja Hyundai ovat jo ottaneet käyttöön Ag-sorminjuotteen. Kuitenkin Ag-sorminjuotteen kustannukset voivat olla esteenä, ja vaihtoehtoja kuten kuparin (Cu) sorminjuotetta tutkitaan tarjoamaan samanlaista suorituskykyä edullisemmin.
Lämpöongelmien lieventämiseksi muita innovatiivisia strategioita ovat suorajäähdytys, kaksitehoinen jäähdytys, korkean lämmönjohtavuuden TIMit ja alumiinilankaliitosten korvaaminen kuparivaihtoehdoilla. Nämä edistysaskeleet ovat tärkeitä, sillä siirtyminen piin (Si) IGBT:stä SiC MOSFET-komponentteihin sähköajoneuvoissa johtaa korkeampiin liitoslämpötiloihin, jotka voivat mahdollisesti ylittää 200 °C.
Yhteenvetona voidaan todeta, että siirtyminen korkeajännitelämpöhallintaan sähköajoneuvoissa vaatii edistysaskeleita teknologiassa ja materiaaleissa. Ajoissa tehdyt kehitykset lämpötila-arkkitehtuurissa, TIMeissä ja ääni- ja substraattikiinnitysmateriaaleissa ovat välttämättömiä, jotta tehokas lämmön siirtäminen ja optimaalinen suorituskyky varmistuvat. Vaikka merkittäviä edistysaskeleita tehdään, haasteisiin kuten kustannuksiin ja ylikuumenemiseen on kiinnitettävä huomiota. Silti nämä innovaatiot edistävät sähköajoneuvojen kokonaiskehitystä ja tulevaa menestystä.