Qu’est-ce qui disparaît avec le moteur à combustion ? Qu’est-ce qui reste et quelles nouvelles interfaces contrôlent désormais le choix des élastomères ?

Supprimer le moteur à combustion ne supprime pas le caoutchouc du véhicule. Cela modifie simplement les zones d'interaction du caoutchouc et la gravité des défaillances. La consommation de carburant et d'huile moteur diminue avec une motorisation électrique à batterie, tandis que l'allongement du périmètre de la batterie, les circuits de refroidissement et les connecteurs haute tension créent de nouvelles interfaces d'étanchéité.

Le choix des composants en caoutchouc pour véhicules électriques doit tenir compte de la sécurité électrique, de la gestion thermique, du contrôle de l'humidité et des nouvelles méthodes d'assemblage. Certaines exigences automobiles classiques demeurent, notamment la résistance aux projections de la route, à l'ozone, aux vibrations, au liquide de frein, à la température de l'habitacle et aux longues périodes de stockage.

Des exigences qui diminuent

Un véhicule électrique à batterie comporte moins de joints d'huile moteur, de carburant et d'échappement qu'un véhicule à moteur thermique. Les fournisseurs qui reprennent une ancienne liste de composants pour le compartiment moteur risquent de surdimensionner certains éléments et d'omettre les nouvelles exigences en matière de liquide de refroidissement ou de système électrique.

Les joints d'étanchéité pour véhicules électriques doivent être conçus en fonction de leur fonction. Un joint d'essieu ou de frein ne devient pas une pièce spécifique aux véhicules électriques simplement parce que le véhicule est électrique. Ce changement est pertinent lorsque la tension, la chimie de la batterie, la chaleur de charge, les fluides diélectriques ou l'exposition du boîtier de la batterie modifient son rôle.

Des exigences qui deviennent plus importantes

Les joints d'étanchéité des boîtiers de batterie peuvent couvrir un périmètre bien plus important que celui d'un capot moteur. Les joints longs présentent des variations de planéité des brides, de hauteur des bourrelets et d'entraxe des boulons. Les couvercles en aluminium ou en composite peuvent se dilater ou se contracter sous l'effet des variations de température, et l'accès pour maintenance peut nécessiter le remplacement ou la réfection du joint.

L'enceinte doit résister à l'eau et à la poussière tout en permettant une ventilation contrôlée lors des variations de pression. Les tests d'étanchéité doivent distinguer le périmètre, les traversées électriques, les évents et les connexions de refroidissement afin qu'un résultat de chute de pression ne masque pas le véritable chemin d'écoulement.

La haute tension change la conséquence

Les joints d'étanchéité des connecteurs haute tension protègent les conducteurs contre l'humidité et les contaminants. Un joint endommagé peut entraîner de la corrosion, des problèmes d'isolation ou des erreurs de diagnostic. Le lubrifiant de montage, les mouvements du câble et la force de verrouillage du connecteur contribuent à l'étanchéité du système.

DuPont rapporte un cas concernant un constructeur automobile et l'utilisation de joints toriques en EPDM et en silicone dans les connexions d'alimentation des onduleurs fonctionnant à des températures allant jusqu'à 120 degrés Celsius. Le lubrifiant a été comparé par des tests de vieillissement sur des échantillons d'élastomère avant d'être choisi par le client. [2]

Ce boîtier garantit la compatibilité avec les lubrifiants, mais pas la durée de vie du connecteur final. L'étanchéité des connecteurs haute tension nécessite des tests d'infiltration d'eau, de cycles thermiques et de vibrations, ainsi que des tests d'accouplement et de désaccouplement réalisés avec des composants destinés à la production et la quantité réelle de lubrifiant.

Le refroidissement devient un réseau

La batterie, l'onduleur, le moteur et le chargeur peuvent partager ou séparer les circuits de refroidissement. Les élastomères des véhicules électriques peuvent être en contact avec des liquides de refroidissement à base d'eau glycolée, des additifs, des huiles de compresseur ou des fluides diélectriques. L'indication « résistant au liquide de refroidissement » est incomplète sans la mention du fluide et de l'historique des températures.

Les composants en caoutchouc pour véhicules électriques situés à proximité d'une boucle de refroidissement subissent également des pulsations de pression, un remplissage sous vide et des variations rapides de température. Le gonflement peut modifier la force d'insertion ou le remplissage des rainures. L'extraction et le durcissement peuvent réduire la force d'étanchéité après un maintien prolongé.

Le silence révèle d'autres bruits

Une fois le bruit du moteur disparu, les bruits provenant de la pompe, de la transmission, de l'onduleur et de la route deviennent plus distincts. Parfois, un caoutchouc plus souple ne suffit pas ; il faut modifier la rigidité des supports, des œillets et des silentblocs pour obtenir un comportement dynamique différent. Les fréquences de commutation électrique sont suffisamment élevées pour faire vibrer les carters et les supports.

Pour un isolateur de vibrations, il est crucial d'adapter correctement la masse et le spectre de fréquence du moteur électrique. De plus, avec le temps et le vieillissement du matériau, la précharge appliquée et la température ambiante influent sur la réponse dynamique. Autrement dit, la dureté d'une pièce statique ne détermine pas son efficacité en matière d'isolation phonique dans une cabine.

Les classifications des matériaux ont des limites.

La norme SAE J2884 propose une méthode normalisée pour définir les caractéristiques des composés de caoutchouc thermodurcissable vulcanisé adaptés aux applications automobiles. Cette norme concerne les caoutchoucs thermodurcissables à haute consistance et renvoie le lecteur à plusieurs normes alternatives pour les élastomères thermoplastiques (TPE), les silicones liquides et les matériaux formés sur place (FIP). [1]

En définitive, une classification des matériaux est utile pour décrire leur nature et leurs caractéristiques, mais elle ne doit en aucun cas être considérée comme une garantie qu'un matériau donné convient à un composant spécifique d'une voiture électrique. Par exemple, il convient de déterminer si le matériau est adapté à une batterie, un connecteur ou un liquide de refroidissement. Les plans préciseront également les exigences relatives au vieillissement des matériaux, à leur propreté, à leurs caractéristiques électriques et à leurs performances fonctionnelles.

La nouvelle liste de contrôle de validation

Concernant les joints d'étanchéité des boîtiers de batterie, il convient de prendre en compte les facteurs suivants : tolérance des brides, ordre de fixation, cycles thermiques, infiltration d'eau, égalisation de la pression et démontage pour maintenance. Pour les pièces d'étanchéité assurant le refroidissement, il est également nécessaire de considérer le type de fluide, les pulsations de pression et l'exposition au vide. Enfin, pour les connecteurs, il faut tenir compte des cycles d'accouplement et de la lubrification.

Les joints d'étanchéité utilisés dans l'électrification automobile doivent faire l'objet d'une traçabilité complète, du lot de matériau à l'assemblage, en passant par la cavité et la post-cuisson. Lorsqu'un test non concluant révèle des problèmes potentiels avec ces joints, ces enregistrements permettent non seulement d'identifier la cause du problème, mais aussi de cibler les modifications à apporter aux composants ou au processus, plutôt que de rejeter systématiquement l'ensemble des matériaux.

D’après la documentation de Parker EV qui sera publiée en 2025, l’étanchéité sera combinée à la gestion thermique. Dans ce cadre, la fonction d’étanchéité sera partagée avec le blindage EMI et les exigences relatives au boîtier électronique. Bien que ces fonctions et leurs interfaces soient prises en compte dans ce regroupement, chaque performance annoncée restera soumise à sa propre spécification d’application et à sa fiche technique. [3]