¿Cómo los materiales LCP empoderan los módulos de control electrónico de PCU de potencia híbrida?

La industria automotriz se encuentra actualmente en una era de transformación. En el contexto de problemas ambientales globales cada vez más severos, las regulaciones de ahorro de energía y emisiones limpias son cada vez más estrictos. Para enfrentar estos desafíos, los principales fabricantes de automóviles están acelerando el desarrollo de vehículos eléctricos híbridos, vehículos eléctricos puros, vehículos de celdas de combustible y otros sistemas de transmisión para reemplazar los motores de combustión internos tradicionales. Entre ellos, los vehículos eléctricos híbridos (HEV) con motores de gasolina y motores de transmisión como fuentes de energía han tomado la delantera en la comercialización y la popularización.

Como el mayor proveedor de piezas automotrices con Honda Motor Co., Ltd., Keihin Corporation ha tomado la iniciativa de la investigación y el desarrollo de componentes del sistema de accionamiento de próxima generación como proveedor de soluciones integrales del sistema de gestión de energía. Ya en octubre de 2015 en el Salón del Automóvil de Tokio, Keihin lanzó su nueva unidad de control de energía desarrollada independientemente (PCU), una unidad de motor para controlar la generación de energía y conducir en vehículos híbridos. En noviembre del mismo año, comenzó la producción en masa del componente central, el módulo de potencia inteligente (IPM), que se ha instalado en "Odyssey Hybrid" de Honda.

La miniaturización y el alto rendimiento de IPM han promovido la miniaturización general y el peso ligero de PCU. Una de las tecnologías clave que respalda este avance es el material de resina LAPEROS® LCP S135 de Polyplastics.

Ⅰ. Principios de trabajo de PCU e IPM

Como el núcleo de la regulación de la potencia en los vehículos híbridos, la PCU puede convertir el voltaje de la batería en el voltaje de trabajo del motor de accionamiento, regular la fuerza impulsora del motor durante el crucero y la aceleración, y es responsable de la conversión de corriente de CC cuando el generador cobra la batería, así como la energía de recuperación generada durante la desaceleración. Su estructura incluye un transformador de refuerzo, accionamiento de motor y controlador de retroalimentación, módulo de energía inteligente, etc.

Como el componente compuesto de semiconductores centrales de la PCU, Keihin ha logrado la densidad de salida de potencia más alta de la PCU al reducir la pérdida térmica de IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) y diodos de retroalimentación, combinados con el diseño de una estructura de enfriamiento resistente a alta temperatura y miniaturizada. El IPM está ubicado en el centro de la PCU, con un sustrato de transmisión de puerta montado arriba y una chaqueta refrigerada por agua a continuación. El tamaño de su carcasa determina directamente el volumen general de la PCU - Keihin ha logrado la miniaturización general de la PCU a través de la innovación tecnológica de los componentes IPM.

Ⅱ. Avances tecnológicos de Laperos® LCP S135 en la carcasa de IPM

Excelente resistencia al calor de soldadura de soldadura

Durante la fabricación de IPM, la carcasa debe resistir las altas temperaturas del proceso de soldadura de soldadura. El grado reforzado con fibra de vidrio de LAPEROS® LCP S135 se ha convertido en un material clave en la industria para lograr la miniaturización de IPM y la alta potencia debido a su resistencia al calor superior: su rendimiento asegura que la superficie de resina permanezca estable durante los procesos de alta temperatura, evitando la deformación o el daño.

Equilibrio de alta fluidez y resistencia a la fusión

Como el producto moldeado más grande hecho de resina LCP Laperos®, la carcasa IPM debe cumplir con los requisitos de fluidez para el moldeo a gran escala al tiempo que logran los estándares de precisión de componentes intrincados, como los conectores. Las láminas de cobre de la barra colectiva densamente dispuestas en la carcasa deben moldearse integralmente con la resina sin adhesivos, lo que plantea desafíos extremadamente altos para el proceso de moldeo. A través del soporte de datos de análisis de flujo del Centro de Tecnología TSC de Polyplastics y el intercambio de datos tripartitos entre Keihin y los fabricantes de moldeo, el problema de las grietas de calefacción en la zona de fusión finalmente se superó.

Estabilidad dimensional y control de la deformación

El IPM debe montarse en una chaqueta refrigerada por agua, y su precisión de forma afecta directamente el efecto de enfriamiento. LAPEROS® LCP S135 ha controlado efectivamente la deformación a través de la optimización de datos de análisis de flujo y la experiencia del proceso de los fabricantes de moldeo, asegurando que no hay brechas entre el IPM y la chaqueta refrigerada por agua para garantizar el rendimiento de la disipación de calor.

Ventajas integrales de resistencia y confiabilidad del calor

Aunque los materiales LCP tienen costos más altos y mayores dificultades de moldeo, en la fabricación de IPM, otros materiales son propensos a problemas como el abultamiento, mientras que Laperos® S135 se destaca en resistencia y confiabilidad al calor, convirtiéndose en la única opción. A medida que las PCU se actualizan hacia un tamaño más pequeño y un mayor rendimiento, los requisitos para la resistencia al calor del material en IPM aumentarán aún más, y las ventajas de los materiales LCP continuarán siendo resaltándose.

Ⅲ. Principio de amortiguación de vibración de los materiales LCP

Las moléculas de polímero de Laperos® tienen una estructura interna fuertemente orientada, y esta orientación forma una disposición en capas en el producto moldeado. Cuando el producto moldeado se somete a vibración, la fricción entre las estructuras en capas disipa rápidamente la energía de vibración, mejorando significativamente su rendimiento de amortiguación de vibraciones.

Ⅳ. Extensión tecnológica y aplicaciones futuras

Como componente compuesto de semiconductores, la fabricación de IPM debe completarse en una sala súper limpia. Keihin ha construido una sala limpia de clase 10,000 en su segunda planta de fabricación de Miyagi, introduciendo nuevas líneas de montaje de chips y tecnologías de análisis avanzadas para promover la expansión de la aplicación de IPM en sistemas de energía de nueva generación, como vehículos híbridos, vehículos eléctricos y vehículos de celdas de combustible, proporcionando soporte técnico central para la electrificación de automóviles.