Dans un véhicule électrique, un circuit de refroidissement prévient la surchauffe. Ce circuit passe généralement à proximité des zones à haute tension et des composants sensibles. Une fuite, même minime, peut réduire considérablement le transfert de chaleur, augmenter la corrosion et, surtout, engendrer un risque d'électrocution, même à grande distance du point de fuite.

Les joints d'étanchéité thermiques des véhicules électriques assurent le refroidissement du circuit à différents endroits : joints, collecteurs, pompes, refroidisseurs, plaques de batterie et boîtiers électroniques. La situation varie considérablement d'un endroit à l'autre en raison de la combinaison du liquide de refroidissement, des variations de température, des pulsations de pression, du couple de serrage lors de l'assemblage et de l'exposition aux intempéries.

Au niveau du raccord de tuyau

Les joints toriques sont généralement utilisés grâce à une gorge usinée, assurant une lubrification optimale et une insertion contrôlée. Cependant, dans les circuits de refroidissement compacts modernes, les joints peuvent être très petits et assemblés à grande vitesse. La présence ou l'absence de torsion et de compression du joint sont des problèmes susceptibles de rester cachés même après la mise en place de la fixation.

Parker explique comment une rondelle d'étanchéité, telle qu'on la trouve dans les connecteurs des systèmes de climatisation et de refroidissement de batterie des véhicules électriques, peut être collée à une rondelle d'étanchéité métallique pour assurer l'étanchéité sans usinage de rainures. La compression de l'élastomère dépend de la géométrie intrinsèque du produit. Il s'agit d'une page de recommandations pour les fournisseurs et non d'un document de garantie du fabricant d'origine pour ce produit. [2]

Sur la plaque de refroidissement de la batterie

Le périmètre d'un système de refroidissement de batterie peut être très important ou comporter plusieurs orifices. Les plaques et les boîtiers de refroidissement peuvent être fabriqués en fines épaisseurs afin de minimiser la masse totale. De ce fait, le mouvement de la bride sera influencé par l'espacement des boulons et la dilatation thermique. Un joint doit s'adapter à l'espace sans exercer une force excessive susceptible de déformer la plaque.

Le projet de DuPont pour Renault portait sur un type de matériau d'interface thermique plutôt que sur ce type de joint en caoutchouc ; néanmoins, son contexte illustre comment le système environnant constitue une contrainte lors des choix. Une petite partie de ce matériau sera prise en sandwich entre les cellules et les plaques froides ; il doit donc conduire la chaleur de la cellule de la batterie vers la plaque froide. Il doit être déposé en grande quantité et les aspects liés à la réparation doivent être intégrés à la conception du produit. [1]

Concernant les joints d'étanchéité thermique, il est admis que le joint ne doit pas être dissocié du mécanisme de transfert de chaleur ni de l'assemblage des composants. Un joint très épais pourrait entraver le contact entre les pièces ou déséquilibrer la charge sur une pièce. Par conséquent, la conception des systèmes d'étanchéité et de refroidissement doit généralement reposer sur la même géométrie que le boîtier.

À proximité de l'onduleur

Les connecteurs d'alimentation nécessitent une étanchéité environnementale lorsqu'ils transportent une tension et un courant élevés. Le lubrifiant utilisé lors de l'assemblage peut rester en contact avec l'élastomère à des températures supérieures à celles de la cabine. La compatibilité chimique entre la graisse et le joint est essentielle à la fiabilité électrique.

DuPont rapporte un cas concernant un constructeur automobile chinois et l'utilisation de joints toriques en EPDM et en silicone autour des câbles d'alimentation des onduleurs. Son équipe a soumis des échantillons à un vieillissement accéléré de 250 heures à 85 degrés Celsius et à température ambiante, puis a comparé leurs propriétés mécaniques avec celles d'un lubrifiant témoin. [3]

Ce dispositif permet de contrôler le lubrifiant, mais ne garantit pas la durée de vie de chaque connecteur assemblé. Les joints en caoutchouc pour véhicules électriques nécessitent également des tests de compression, d'étanchéité à l'humidité, de résistance aux cycles thermiques et aux vibrations, ainsi que des tests liés au processus d'assemblage.

La composition chimique du liquide de refroidissement évolue avec le temps.

Les joints d'étanchéité du liquide de refroidissement des véhicules électriques peuvent être en contact avec des mélanges eau-glycol, des inhibiteurs, des traces d'huiles, des produits de nettoyage et l'air. La concentration de ces éléments peut varier en fonction de l'utilisation ou de la contamination lors de la fabrication. La température accélère le gonflement, l'extraction et le durcissement ; par conséquent, une immersion à température ambiante seule ne fournit que des indications limitées.

Consignez le nom du liquide de refroidissement, sa concentration, le fournisseur et la révision. Indiquez le liquide neuf et usagé si le programme d'entretien prévoit une modification de sa composition chimique. Une mention générique telle que « résistant au glycol » indique une résistance inférieure aux conditions d'essai et aux variations admissibles de volume, de dureté et de comportement à la traction.

Les variations de température déplacent l'articulation

Le métal, le plastique et le caoutchouc se dilatent à des vitesses différentes. Une charge rapide, un passage au froid et le réchauffement du liquide de refroidissement peuvent modifier la rainure et le degré de compression. Un boîtier de batterie volumineux peut également se déformer entre les boulons. Le joint doit rester en contact à l'écart minimal sans être trop comprimé à la pression maximale.

Les joints d'étanchéité thermiques des véhicules électriques nécessitent des cycles combinant température et pression. Une exposition séquentielle peut masquer certaines interactions : une pièce peut se dilater dans un liquide de refroidissement chaud, se refroidir dans une rainure comprimée, puis subir une impulsion de pression avant de retrouver sa forme initiale.

Le contexte électrique impose de nouvelles limites

La prévention des fuites est nécessaire mais insuffisante. Les matériaux situés à proximité de la haute tension peuvent être soumis à des limites de contamination ionique, d'inflammabilité, de conductivité ou de compatibilité avec les revêtements diélectriques. Ces exigences varient selon l'emplacement et ne doivent pas être appliquées à l'ensemble du véhicule.

Pour les joints du système de refroidissement de la batterie, l'analyse des défaillances doit distinguer les fuites internes de liquide de refroidissement, les infiltrations d'eau externes et la perméation. Chaque type de fuite nécessite des dispositifs de test et des critères d'acceptation spécifiques. La présence de traces de colorant ou la chute de pression peuvent aider à identifier la fuite après les cycles de charge/décharge.

Libérez la connexion complète

Utiliser des joints, des boîtiers, des fixations, un lubrifiant et un couple de serrage conformes aux spécifications de production des véhicules électriques. Tester l'étanchéité au liquide de refroidissement, les pulsations de pression, le remplissage sous vide (le cas échéant), les chocs thermiques, les vibrations et le taux de fuite. Inspecter le caoutchouc et les surfaces de contact après démontage.

Répéter les tests après stockage et après manipulations réalistes lors de l'assemblage. Un joint validé dans un nouvel appareillage de laboratoire peut être endommagé par le bord d'un connecteur de production ou déplacé lors de l'installation du tuyau. La procédure de validation doit garantir la traçabilité des cavités et des lots de matériaux.

Une seconde évaluation des joints en caoutchouc pour véhicules électriques devrait porter sur leur remplacement. Il conviendrait de préciser si le joint est réutilisable, comment nettoyer sa surface et quel lubrifiant est autorisé. Ces instructions garantissent le respect des limites thermiques et électriques établies lors de la production.

Yida peut examiner les composants en caoutchouc pour la gestion thermique lorsque le client fournit l'identité du fluide de refroidissement, sa concentration, les températures, les cycles de pression, le mouvement de la bride, la visserie, la limite de fuite et les exigences de propreté électrique. Ces informations permettent de qualifier le joint d'étanchéité de composant du circuit plutôt que de simple accessoire générique.