Polyamide haute performance pour barres conductrices Extruder d'abord, puis cintrer étroitement : voici comment obtenir des barres omnibus compactes de 800 V

Comment poser des barres conductrices dans une voiture électrique dans un espace très restreint sans que l'isolation ne se déchire ? Les polyamides spéciaux d'Ems-Grivory adhèrent directement au cuivre et à l'aluminium et résistent à des rayons de courbure très serrés, pouvant aller jusqu'à l'épaisseur même du conducteur, tout en continuant à remplir leur fonction : ils assurent l'isolation à des tensions allant jusqu'à 1 000 V et à des charges thermiques pouvant atteindre 150 °C.

La réduction des temps de recharge stimule le développement des groupes motopropulseurs électriques et fait passer les tensions du système de 400 V à 800 V, voire au-delà. Avec l’augmentation de la puissance électrique, les températures de fonctionnement des composants conducteurs de courant grimpent également. Les barres omnibus massives en cuivre ou en aluminium remplacent de plus en plus les câbles ronds classiques dans le réseau haute tension, car elles permettent de transporter des courants élevés dans un espace nettement plus réduit. Mais c’est précisément cette conception compacte qui pousse les gaines en plastique traditionnelles à leurs limites physiques en cas de chaleur et de rayons de courbure serrés.

Isolation électrique sous contrainte thermique

Dans le véhicule, les barres omnibus relient des composants centraux tels que la batterie, l'onduleur, les systèmes de liaison CC et les unités de distribution d'énergie. Dans les architectures haute tension modernes, les sections de conducteurs typiques varient entre 35 mm² et 120 mm². Lors des opérations de recharge rapide, ces barres se réchauffent brièvement jusqu’à environ 130 °C, voire jusqu’à 150 °C lors des pics de charge.

Cependant, pour de nombreux plastiques standard, la résistance volumique diminue considérablement lorsque la température augmente : sous l'effet de la chaleur, les chaînes polymères ainsi que les ions présents dans le matériau deviennent plus mobiles, ce qui entraîne souvent une chute de la résistance de plusieurs ordres de grandeur. Dans le cas de barres omnibus de 800 V et de températures pouvant atteindre 150 °C, une baisse trop importante entraîne des courants de fuite indésirables, un échauffement local de la couche isolante et, dans les cas extrêmes, une rupture diélectrique. Cela réduit la durée de vie de l'ensemble du système haute tension.

Les rayons de courbure serrés exigent adhérence et ductilité

Outre les contraintes thermiques, l'espace restreint disponible dans le bloc-batterie et au niveau de l'électronique de puissance complique la conception. Dans le véhicule, les barres conductrices suivent rarement un tracé rectiligne, mais serpentent étroitement autour des modules de batterie et des bords du boîtier. Les transformateurs enrobent d'abord les profilés métalliques de plastique par extrusion, les coupent, puis les plient pour leur donner leur géométrie tridimensionnelle définitive. Les rayons de courbure n'atteignent souvent qu'une à deux fois l'épaisseur réelle du conducteur.

Ce processus de formage post-extrusion soumet la couche de polymère à des contraintes inégales. À l'extérieur du coude, le plastique s'étire fortement, mais il ne doit ni se déchirer ni présenter une épaisseur de paroi inférieure à l'épaisseur minimale requise. Dans le même temps, des forces de compression élevées s'exercent sur la face interne ; celles-ci ne doivent pas provoquer de plis ni entraîner le décollement de la couche du métal. Si la couche se détache du métal ou présente des plis, le revêtement perd sa fonction de protection mécanique et électrique.

Polyamides pour des tensions allant jusqu'à 1 000 V

Pour ce profil d'exigences, le spécialiste suisse des polymères Ems-Grivory a développé, au sein de sa gamme Grilamid, des grades PA12-XE à adhérence modifiée, brevetés pour des applications de barres omnibus jusqu’à 1 000 V. Même dans la plage de températures critique comprise entre 100 °C et 150 °C, la résistance volumique de ces matériaux diminue nettement moins que celle des plastiques isolants classiques. Le blindage électrique reste ainsi stable, même sous des charges continues et de pointe élevées. Par ailleurs, ces polyamides offrent une excellente adhérence directement sur les surfaces en cuivre et en aluminium.

Associée à une grande ductilité, la couche isolante résiste sans dommage au cintrage ultérieur dans des espaces très restreints. Les concepteurs peuvent ainsi réaliser des parois plus fines et exploiter plus efficacement l'espace disponible dans les véhicules électriques. La réduction de l'épaisseur des couches permet à son tour de diminuer la consommation de matière, de réduire le poids des composants et de faire baisser les coûts du système. Les constructeurs automobiles européens et chinois utilisent déjà ces polyamides spéciaux dans la production en série pour leurs architectures haute tension actuelles. (mg)