Un seul fluide peut-il répondre à tous les besoins des véhicules électriques ?

Le développement des véhicules électriques (VE) évolue rapidement, mais une question demeure cruciale : un seul fluide peut-il répondre à tous les besoins de gestion thermique des VE ? Gareth Brown, responsable technologique des additifs pour transmissions chez Lubrizol, a abordé cette question lors de la 78e réunion annuelle et exposition STLE qui s’est tenue à Minneapolis, dans le Minnesota, aux États-Unis, en mai.

Malgré l’absence de moteur à combustion, les véhicules électriques à batterie (VEB) sont confrontés à d’importants problèmes de gestion thermique. Brown a souligné que les inefficacités des cellules de batterie, des moteurs et des onduleurs génèrent une chaleur importante, ce qui nécessite des solutions avancées pour maintenir des performances et une sécurité optimales.

• Contrôle de la température de la batterie : les batteries lithium-ion doivent fonctionner entre 15 °C et 35 °C. Les écarts peuvent accélérer la dégradation et augmenter les risques d’incendie.
• Refroidissement du moteur et de l’onduleur : la protection des aimants permanents contre la démagnétisation et la prévention de la corrosion et des dépôts conducteurs sont essentielles pour maintenir l’efficacité et la longévité du moteur.

Le rôle des fluides formulés

Brown a présenté des données montrant que les fluides de gestion thermique spécialement formulés surpassent considérablement les huiles de base synthétiques traditionnelles. Lors d’un test de pénétration de clou, un fluide thermique dédié a limité l’emballement thermique à une seule cellule, tandis que l’huile de base synthétique a permis à toutes les cellules de subir un emballement thermique.

• Performances améliorées : les fluides thermiques améliorés peuvent réduire les températures du moteur, améliorant ainsi la puissance de sortie continue jusqu’à 16 %.

Considérations sur l’architecture des véhicules électriques

À mesure que les architectures des véhicules électriques évoluent, on observe une tendance vers des systèmes intégrés qui combinent moteurs, onduleurs et transmissions en unités uniques. Cependant, cette intégration pose des défis en matière de gestion thermique :

• Fluides minces pour systèmes intégrés : les transmissions intégrées nécessitent des fluides qui assurent un transfert de chaleur efficace sans compromettre la protection des engrenages.
• Approches modulaires : Brown s’est demandé si la séparation de l’onduleur pour une gestion thermique autonome pourrait offrir de meilleures performances et une meilleure sécurité.

Les véhicules commerciaux, avec des cycles de service plus élevés, peuvent bénéficier d’approches alternatives telles que le refroidissement par immersion pour les batteries de grande capacité. Les véhicules tout-terrain, confrontés à des conditions intenses, peuvent nécessiter une gestion thermique distincte pour les moteurs et les onduleurs afin de gérer des cycles de service variables.

Directions futures

Les recherches de Lubrizol suggèrent que ni une approche à fluide unique ni des composants séparés ne répondent entièrement aux besoins des véhicules électriques modernes. Au lieu de cela, un scénario intermédiaire, dans lequel les fluides sont séparés par fonction (thermique ou tribologique), semble prometteur. Cette approche permet d’optimiser les propriétés thermiques des composants chauds et de protéger adéquatement les engrenages et les roulements.

Conclusion

Brown a souligné que les fabricants de fluides doivent proposer des solutions diversifiées pour donner plus de pouvoir aux ingénieurs et éviter de limiter les avancées technologiques dans le secteur des véhicules électriques. À mesure que les architectures des véhicules électriques continuent de se développer, l’avenir réserve probablement des systèmes de fluides intégrés adaptés aux besoins spécifiques des voitures particulières et des véhicules à cycle de service élevé.

Pour lire la version complète de cet article, consultez l’édition numérique du numéro du troisième trimestre 2024 du magazine F+L. (fuelsandlubes 1/07/2024)