Novice - Inovacije na področju avtomobilskih električnih kablov: kaj je novega na trgu?

Zaradi hitrega razvoja avtomobilske industrije so električni kabli postali ključni sestavni deli sodobnih vozil. Tukaj je nekaj najnovejših inovacij na področju avtomobilskih električnih kablov:

1.Visokonapetostni kabli za električna vozila

Visokonapetostni kabli za električna vozila so ključne komponente, ki se uporabljajo v električnih vozilih za povezavo visokonapetostnih baterij, inverterjev, kompresorjev klimatskih naprav, trifaznih generatorjev in elektromotorjev za prenos električne energije. V primerjavi s kabli, ki se uporabljajo v vozilih s tradicionalnim gorivom, imajo visokonapetostni kabli za električna vozila naslednje značilnosti in zahteve:

Visoka napetost in visok tok: visokonapetostni kabli EV so zasnovani za napetosti do 600VAC/900VDC (osebni avtomobili) ali 1000VAC/1500VDC (gospodarska vozila) in tokove od 250A do 450A ali celo višje. To je veliko višje od 12-voltnih sistemov, ki se običajno uporabljajo v vozilih na konvencionalno gorivo.

Material prevodnika: Prevodniki so običajno izdelani iz žarjene mehke bakrene žice ali pokositrene bakrene žice za izboljšano prevodnost in odpornost proti koroziji. Bakrene žice brez kisika (ki vsebujejo manj kot 0,001 % kisika in več kot 99,99 % čistosti) se pogosto uporabljajo v visokonapetostnih kablih EV zaradi svoje visoke čistosti in nekrhkih lastnosti.

Materiali za izolacijo in plašče: Da bi izpolnili zahteve visoke napetosti in visokega toka, so visokonapetostni kabli izolirani z izolacijskimi materiali z visoko debelino stene, kot je silikonska guma, zamreženi polietilen ali zamreženi poliolefin, ki imajo dobro toplotno odpornost in učinek zaviranja gorenja ter lahko prenese visoke temperature nad 150 ℃.

Oklop in zaščita: Visokonapetostni kabli zahtevajo elektromagnetno oklop za zmanjšanje hrupa elektromagnetnega polja in elektromagnetnih motenj, medtem ko zaščitni materiali (kot so cevi za toplotno izolacijo in sestavljene cevi) in tesnilni obroči na zunanji plasti kablov zagotavljajo, da so kabli vodoodporni, odporen proti prahu in obrabi v težkih okoljih.

Zasnova in ožičenje: Pri zasnovi visokonapetostnih kablov za električna vozila je treba upoštevati prostorske omejitve ožičenja, varnostne zahteve (npr. najmanjša razdalja 100 milimetrov ali več med visokonapetostnimi in nizkonapetostnimi vodniki), težo in ceno. Upogibni radij kabla, razdalja do pritrdilne točke in okolje, v katerem se uporablja (npr. znotraj ali zunaj vozila), bodo prav tako vplivali na njegovo zasnovo in izbiro.

Standardi in specifikacije: Oblikovanje in proizvodnja visokonapetostnih kablov za električna vozila sledita vrsti industrijskih standardov, kot sta standard avtomobilske industrije QC-T1037 za visokonapetostne kable za cestna vozila in TCAS 356-2019 visokonapetostni kabli za nova Energijska vozila. Ti standardi postavljajo posebne zahteve za električno zmogljivost, mehansko zmogljivost in okoljsko prilagodljivost kablov.

Uporaba: visokonapetostni kabli za električna vozila se ne uporabljajo samo za povezave v vozilu, ampak tudi za povezave med polnilnimi vrati in baterijo, znotraj baterije, med baterijo in motorjem ter drugimi komponentami, kot tudi za energijo baterije pomnilniške naprave in druga področja. Kabli morajo biti odporni na težke pogoje, kot so okolja z visoko in nizko temperaturo, slano pršilo, elektromagnetna polja, olje in kemikalije.

Razvoj in uporaba visokonapetostnih kablov za električna vozila je eden ključnih dejavnikov pri spodbujanju trajnostne in podnebju prijazne prihodnosti električne mobilnosti. Ker tehnologija električnih vozil še naprej napreduje, se zmogljivost in standardi visokonapetostnih kablov še naprej optimizirajo za izpolnjevanje naraščajočega povpraševanja po prenosu energije in varnostnih zahtev.

2. Lahki aluminijasti kabli

Sprejetje lahkih aluminijastih avtomobilskih kablov je eden od pomembnih trendov v avtomobilski industriji, zlasti v avtomobilski industriji z novo energijo, pri iskanju lahke teže, energetske učinkovitosti in dosega. Sledi podrobna analiza avtomobilskih kablov iz lahkega aluminija:

Ozadje in trend

Povpraševanje po lahkih avtomobilih: s hitrim razvojem novih energetskih vozil se povpraševanje po lahkih avtomobilih še povečuje. Žice in kabli, kot glavni sestavni deli avtomobilskega prenosa električne energije, so tradicionalno zasnovani za uporabo bakra kot prevodnika, vendar so kabli z bakrenim jedrom dragi in težki po kakovosti. Zato je razvoj lahke in poceni aluminijaste vodne žice in kabla za avtomobile postal nujna izbira za avtomobilsko lahko zasnovo.

Prednost aluminijastega kabla: tradicionalna elektroenergetika ima dolgo zgodovino uporabe aluminijastih kablov, aluminijastih kablov, poceni, majhne teže, dolge življenjske dobe, še posebej primerne za visokonapetostni prenos električne energije na dolge razdalje. Kitajska je bogata z viri aluminija, nihanjem cen materialov, stabilnostjo stroškov in enostavno nadzorovanjem. V industriji novih energetskih vozil je uporaba aluminijastih kablov namesto bakrenih kablov idealna rešitev za zmanjšanje teže in stroškov.

Primeri uporabe izdelkov iz aluminijaste žice

Model avtobusa: akumulatorski paket z notranjo in zunanjo ultrazvočno varilno aluminijasto varilno žico, uporaba napajalne priključne žice velikega premera, prednost uporabe aluminijaste žice je očitna.

Osebni avtomobil: zbiralka za enosmerni tok uporablja 50 mm2 aluminijast kabel, ki je bil uspešno množično proizveden. Uporaba ultrazvočnega varjenja učinkovito izboljša električno kontaktno zmogljivost spojev in učinkovito zmanjša kakovost kabelskega snopa v primerjavi z bakrenimi žicami.

AC polnilna pištola: z uporabo visoko trdne žice iz aluminijeve zlitine, odporne na upogibanje, majhne teže, stabilne zmogljivosti pri preskusu staranja, se je postopoma začela množična proizvodnja; Žica polnilnih vrat za enosmerni tok za osebne avtomobile uporablja aluminijasto žico za izboljšanje odvajanja toplote, ultrazvočno varjenje pa se uporablja v terminalu okroglih polnilnih vrat, kar znatno izboljša zmogljivost električnega kontakta, zmanjša količino proizvedene toplote in izboljša življenjsko dobo.

Razlike v zmogljivosti med bakrom in aluminijem

Upornost in prevodnost: Zaradi različne upornosti aluminija in bakra je prevodnost aluminijastega prevodnika 62 % IACS. ko je površina prečnega prereza aluminijastega prevodnika 1,6-krat večja od bakra, je njegova električna zmogljivost enaka kot pri bakru.

Masno razmerje: specifična teža aluminija je 2,7 kg/m3, specifična teža bakra je 8,89 kg/m3, tako da je masno razmerje obeh (2,7×160%)/(8,89×1)≈50%. To pomeni, da je pri enaki električni zmogljivosti masa aluminijastega prevodnika le 1/2 mase bakrenega telesa.

Tržni prostor in možnosti

Letna stopnja rasti: Na podlagi tržne analize bo letna stopnja rasti aluminijaste valjane pločevine in ekstrudiranega materiala približno 30 % do leta 2025, kar kaže na ogromen potencial aluminija na področju lahke avtomobilske industrije.

Analiza negotovosti

Stroškovni dejavniki: Čeprav imajo aluminijasti kabli stroškovne prednosti, obstaja negativen dejavnik povečanja stroškov aluminija namesto jekla v avtomobilski industriji, kar lahko vpliva na hitrost popularizacije aluminijastih kablov.

Tehnični izzivi: Uporaba aluminijastih kablov v avtomobilih se še vedno sooča s tehničnimi izzivi, kot sta izboljšanje električne kontaktne zmogljivosti spojev in optimizacija odvajanja toplote, ki jih je treba rešiti s tehnološkimi inovacijami.

Sprejetje lahkih aluminijastih avtomobilskih kablov je neizogiben trend za avtomobilsko industrijo, ki si prizadeva za varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij ter izboljšanje dosega. Z nenehnim napredkom tehnologije in nadaljnjo optimizacijo stroškov bo uporaba aluminijastih kablov v avtomobilski industriji obsežnejša, kar bo pomembno prispevalo k lahki avtomobilski opremi, varčevanju z energijo in zmanjševanju emisij.

3. Oklopljeni kabli za zmanjšanje EMI

Elektromagnetne motnje (EMI) v avtomobilih so kompleksen problem, zlasti pri električnih in hibridnih vozilih zaradi intenzivne uporabe elektronskih naprav visoke moči. Oblikovanje in izbira materialov avtomobilskih kabelskih snopov sta eden od glavnih dejavnikov EMI, zato je ključnega pomena za zmanjšanje EMI. Tukaj je nekaj ključnih točk o tem, kako zmanjšati EMI v avtomobilih z uporabo oklopljenih kablov:

Kako delujejo zaščiteni kabli: Zaščiteni kabli delujejo tako, da se okoli vodnikov doda plast kovinske pletenice ali folije. Ta oklop odbija in absorbira elektromagnetne valove ter tako zmanjša EMI. Oklop je povezan z zemljo, ki usmerja zajeto elektromagnetno energijo v tla in preprečuje, da bi motil druge elektronske naprave.

Vrste zaščite: Obstajata dve glavni vrsti zaščite: pletena kovinska zaščita in zaščita iz folije. Pletena kovinska zaščita zagotavlja boljšo mehansko trdnost in prožnost, medtem ko zaščita iz folije zagotavlja boljšo zaščito pri nižjih frekvencah. V avtomobilskih aplikacijah je za optimalno zaščito običajno uporabiti kombinacijo teh dveh vrst zaščite.

Ozemljitev oklopa: Da bi bil oklopljen kabel učinkovit, mora biti oklop pravilno ozemljen. Če ščit ni pravilno ozemljen, lahko postane antena in namesto tega poveča EMI. V avtomobilih je običajno ščit pritrditi na kovinski okvir vozila, da se zagotovi dobra pot do tal.

Kjer se uporabljajo oklopljeni kabli: V avtomobilih se oklopljeni kabli uporabljajo predvsem za kritične signalne in krmilne vode, ki so dovzetni za EMI ali ki lahko sami postanejo viri EMI. Na primer, linije, ki se uporabljajo za krmilne enote motorja (ECU), signale senzorjev, omrežja v vozilu (npr. vodila CAN) in sisteme za zabavo običajno uporabljajo oklopljene kable.

Uporaba oklopljenih kablov v povezavi z neoklopljenimi kabli: V avtomobilskih okoljih, kjer je prostor omejen, so visokonapetostni in nizkonapetostni kabli pogosto nameščeni v neposredni bližini drug drugega. Za zmanjšanje EMI je lahko visokonapetostni kabel zasnovan kot oklopljen kabel, medtem ko je nizkonapetostni kabel lahko neoklopljen. Na ta način oklop visokonapetostnega kabla ščiti nizkonapetostni kabel pred EMI.

Postavitev in zasnova kablov: Poleg uporabe oklopljenih kablov je zelo pomembna tudi pravilna postavitev kablov. Izogibati se je treba nastajanju zank v kablih, saj zanke povečujejo EMI. poleg tega morajo biti kabli nameščeni čim dlje od virov EMI, kot so motorji in pretvorniki moči.

Uporaba filtrov: poleg oklopljenih kablov lahko na obeh koncih kabla dodate filtre EMI, da dodatno zmanjšate EMI. filtri so lahko kondenzatorji ali induktorji, ki filtrirajo hrup v določenem frekvenčnem območju.

Če povzamemo, z uporabo oklopljenih kablov in njihovo kombinacijo s pravilno razporeditvijo kablov in tehnikami filtriranja je mogoče znatno zmanjšati EMI v avtomobilih in s tem izboljšati zanesljivost in učinkovitost elektronske opreme.

4. Kabli, odporni na visoke temperature

Avtomobilski kabli, odporni na visoke temperature, so kabli, zasnovani za avtomobilsko industrijo, da ohranijo stabilno delovanje v okoljih z visoko temperaturo. V glavnem so izdelani iz več posebnih materialov, ki zagotavljajo zanesljivost in varnost v visokotemperaturnih območjih, kot je motorni prostor. Tukaj je nekaj običajnih materialov, ki se uporabljajo za avtomobilske kable, odporne na visoke temperature:

TPE materiali: termoplastični elastomeri (termoplastični elastomeri), vključno s stireni, olefini, dieni, vinil kloridom, poliestri, estri, amidi, organofluorini, silikoni in vinili. Trenutno so elastomeri na osnovi SEBS (stiren-etilen-butilen-stiren blok kopolimer) najbolj razširjeni materiali TPE.

TPU materiali: termoplastični poliuretan (termoplastični poliuretan), molekularna struktura je razdeljena na poliestrski in polieterski tip s togimi bloki in fleksibilnimi verižnimi segmenti. TPU materiali v procesu obdelave brizganja so predstavljali več kot 40 % ekstrudiranje je približno 35% ali tako, z dobro elastičnostjo in odpornostjo proti obrabi.

PVC material: polivinilklorid (polivinilklorid), z dodajanjem različnih količin mehčalcev za uravnavanje njegove mehkobe, znižanje njegove temperature "prehoda stekla", tako da ima dobro prožnost in plastičnost, enostavno obdelavo oblikovanja.

Silikonski material: zelo aktiven adsorbentni material, amorfna snov, termoreaktivna guma. Silikon ima odlično toplotno in hladno odpornost ter širok razpon delovnih temperatur, od -60°C do +180°C in več.

XLPE zamrežen polietilen: s kemičnim zamreženjem v termoreaktivne elastomere, izboljšane izolacijske lastnosti, območje temperaturne odpornosti kabla je razširjeno, zmogljivost je bila izboljšana. XLPE kabel, ko pride do zgorevanja, proizvodnja ogljikovega dioksida in vode, razmeroma okolju prijazen.

Izbira in uporaba teh materialov omogočata, da avtomobilski kabli, odporni na visoke temperature, dolgo časa stabilno delujejo v okoljih z visoko temperaturo, kot so motorni prostori in v bližini izpušnih sistemov, kar zagotavlja normalno delovanje avtomobilskih električnih sistemov. Poleg tega imajo kabli, odporni na visoke temperature, tudi prednosti odpornosti na olje, vodoodpornost, odpornost na kisline in alkalije, odpornost na korozivne pline, odpornost na staranje itd. Primerni so za metalurgijo, električno energijo, petrokemično industrijo, tirna vozila, energijo, železo ter jeklo, električni stroji in druga področja. Ko izbirate kable, odporne na visoke temperature, morate izbrati pravi model glede na scenarij dejanske uporabe, temperaturno okolje, raven napetosti in druge dejavnike, da zagotovite dobro delovanje in varnost kabla pri visokih temperaturah.

5. Pametni kabli z integriranimi senzorji

Pametni avtomobilski kabli z integriranimi senzorji so sestavni del sodobnih pametnih avtomobilov in igrajo ključno vlogo v električni in elektronski arhitekturi vozila. Pametni avtomobilski kabli niso odgovorni le za prenos moči, ampak, kar je še pomembneje, prenašajo podatke in krmilne signale, povezujejo mikrokrmilniške enote (MCU), senzorje, aktuatorje in druge elektronske krmilne enote (ECU) v avtomobilu ter tvorijo avtomobilsko "nevronske mreže".

Funkcija in pomen pametnih avtomobilskih kablov

Prenos podatkov: pametni avtomobilski kabli so odgovorni za prenos podatkov od senzorjev do MCU in ukazov od MCU do aktuatorjev. Ti podatki vključujejo, vendar niso omejeni na hitrost, temperaturo, tlak, položaj itd., in so ključnega pomena za doseganje natančnega nadzora nad vozilom.
Distribucija električne energije: Kabel ne samo prenaša podatke, ampak je odgovoren tudi za distribucijo električne energije do različnih elektronskih naprav v avtomobilu, da zagotovi njihovo pravilno delovanje.
Varnost in zaščita: Kabel je zasnovan z upoštevanjem varnosti, kot je uporaba ognjevarnih materialov in nastavitev pretokovne zaščite, da se zagotovi, da se tokokrog lahko pravočasno prekine v primeru okvare in se izogne morebitnim varnostnim nevarnostim.

Zahteve za oblikovanje

Zasnova kablov za pametne avtomobile mora izpolnjevati naslednje zahteve:

Zanesljivost: Kabli morajo biti sposobni zanesljivo delovati v različnih težkih okoljih v avtomobilu, vključno z visoko temperaturo, nizko temperaturo, vibracijami in vlago.
Vzdržljivost: Kabli morajo biti dovolj trpežni, da zdržijo dolga obdobja uporabe brez napak.
Varnost: Kabli morajo biti dobro izolirani, da se zmanjša tveganje kratkega stika, in imeti potrebne zaščitne mehanizme.
Lahka: zaradi trenda k lahkim vozilom morajo biti tudi kabli čim lažji in tanjši, da se zmanjša skupna teža vozila.
Elektromagnetna združljivost: Kabli morajo imeti dobro zaščito za zmanjšanje motenj signala.

Scenarij uporabe

Pametni avtomobilski kabli se pogosto uporabljajo v različnih avtomobilskih sistemih, vključno z, vendar ne omejeno na:

Sistem za nadzor motorja: povezava ECU motorja s senzorji in aktuatorji za natančno krmiljenje motorja.
Sistem za nadzor karoserije: povezovanje krmilnega modula za karoserijo (BCM) z okni, ključavnicami vrat, osvetlitvijo in drugimi sistemi.
Sistem za pomoč voznikom: povezuje krmilnik ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) s senzorji, kot sta kamera in radar.
Infotainment sistem: povezuje multimedijski center z avdio zvočniki, navigacijskim sistemom itd.

Prihodnji trendi

Z razvojem avtomobilskih elektronskih in električnih arhitektur se razvijajo tudi pametni avtomobilski kabli. Prihodnji trendi vključujejo:

Centralizirana arhitektura: Ko se avtomobilska elektronska arhitektura preusmeri iz distribuirane v centralizirano, se bosta kompleksnost in dolžina kabla verjetno zmanjšali, kar bo pomagalo zmanjšati težo vozila in izboljšati učinkovitost pretoka informacij.
Inteligentno upravljanje: Kabli bodo vključevali več inteligentnih komponent, kot so vgrajeni senzorji in pametni priključki, ki omogočajo samodiagnostiko in poročanje o stanju.
Uporaba novih materialov: Za nadaljnje zmanjšanje teže in izboljšanje delovanja so lahko kabli izdelani iz novih lahkih materialov.

Kabli za pametne avtomobile so ključne komponente, ki povezujejo avtomobilske elektronske sisteme, njihova zasnova in zmogljivost pa sta ključnega pomena za zagotavljanje varnosti in zanesljivosti avtomobilov. Z napredkom tehnologije in pospeševanjem avtomobilske elektronike se bodo pametni avtomobilski kabli še naprej razvijali, da bodo zadostili potrebam po večji zmogljivosti.

6. Biorazgradljivi in okolju prijazni kabli

V ozadju prizadevanj za varstvo okolja in trajnostni razvoj postajajo biorazgradljivi in okolju prijazni avtomobilski kabli vroča tema v avtomobilski industriji. Ti kabli ne izpolnjujejo le potreb avtomobilske industrije v smislu zmogljivosti, ampak kažejo tudi pomembne prednosti v smislu varstva okolja.

Biorazgradljivi izolirani kabli

Biorazgradljivi izolirani kabli so izdelani iz biorazgradljivih izolacijskih materialov, ki se lahko pod določenimi okoljskimi pogoji s presnovo mikroorganizmov postopoma razgradijo in na koncu pretvorijo v okolju prijazne majhne molekule, kot sta ogljikov dioksid in voda. Ta postopek običajno zahteva določen čas in ustrezne okoljske pogoje. Uporaba biorazgradljivih kablov je v skladu z načeli zelenega in trajnostnega razvoja. Zagotavlja učinkovitost kablov, hkrati pa zmanjšuje vpliv na okolje in spodbuja razvoj zelene kabelske industrije.

Kabli z izolacijskim lakom, ki ne onesnažuje

Izolacijski lak za kable, ki ne onesnažuje, uporablja nenevaren izolacijski lak za zamenjavo izolacijskih materialov, ki vsebujejo nevarne sestavine v tradicionalnih kablih. Ta inovacija ne le zmanjšuje onesnaževanje okolja, ampak tudi izboljšuje varnost in zanesljivost kablov.

Materiali na biološki osnovi v avtomobilskih kablih

Materiali na biološki osnovi, zlasti vlakna polimlečne kisline (PLA), kompoziti in najlon, imajo velik potencial za uporabo v avtomobilski industriji zaradi svoje biorazgradljivosti, okolju prijazne proizvodnje in predelave, širokega nabora virov surovin, nizkega vonja in nizke hlapljivosti. vsebnost organskih spojin (HOS). Z znatnim povečanjem proizvodnih zmogljivosti je tudi polimlečna kislina PLA (PLA), kot polimer na biološki osnovi, pridobljen iz naravnih virov, doživela izjemen razvoj. PLA je kemično sintetiziran iz naravne koruze. Ta material lahko mikroorganizmi po zavrženju razgradijo na CO2 in H2O, ne da bi pri tem povzročil onesnaženje okolja, in je priznan kot nov eko-material, ki je zelen in trajnosten v 21. stoletju.

Uporaba TPU materialov v avtomobilskih kablih

Termoplastični poliuretanski (TPU) materiali ne ponujajo le odličnih zmogljivosti, ampak so tudi biološko razgradljivi (3-5 let) in jih je mogoče reciklirati. Trajnostne in okolju prijazne lastnosti TPU materialov ponujajo novo možnost za avtomobilske kable, ki pomaga zmanjšati vpliv na okolju.

Izzivi in obeti

Čeprav imajo biorazgradljivi in okolju prijazni avtomobilski kabli številne prednosti, se njihova uporaba sooča z nekaterimi izzivi in omejitvami. Na primer, na hitrost in učinkovitost razgradnje vplivajo okoljski pogoji, kar zahteva natančno oceno in izbiro scenarijev uporabe. Hkrati je treba delovanje in stabilnost razgradljivih izolacijskih materialov nenehno izboljševati in testirati, da se zagotovi njihova zanesljivost in varnost. V prihodnosti, ko tehnologija še naprej napreduje in se okoljska ozaveščenost povečuje, se pričakuje, da bodo biološko razgradljivi in okolju prijazni avtomobilski kabli igrali večjo vlogo v avtomobilski industriji, kar bo celotno industrijo vodilo v bolj okolju prijazno in trajnostno smer.