Новини - Інновації в автомобільних електрокабелях: що нового на ринку?

У зв’язку зі швидким розвитком автомобільної промисловості електричні кабелі стали важливими компонентами сучасних автомобілів. Ось деякі з останніх інновацій в автомобільних електричних кабелях:

1. Високовольтні кабелі для електромобілів

Високовольтні кабелі для електромобілів є ключовими компонентами, які використовуються в електромобілях для підключення високовольтних акумуляторів, інверторів, компресорів кондиціонерів, трифазних генераторів і електродвигунів для здійснення передачі електричної енергії. Порівняно з кабелями, які використовуються в транспортних засобах із традиційним паливом, високовольтні кабелі для електромобілів мають такі характеристики та вимоги:

Висока напруга та високий струм: високовольтні кабелі електромобілів розроблені для роботи з напругою до 600 В змінного струму/900 В постійного струму (легкові автомобілі) або 1000 В змінного струму/1500 В постійного струму (комерційні транспортні засоби) і струмом від 250 А до 450 А або навіть вище. Це набагато вище, ніж у системах 12 В, які зазвичай використовуються в автомобілях зі звичайним паливом.

Матеріал провідника: провідники зазвичай виготовляються з відпаленого м’якого мідного дроту або лудженого мідного дроту для покращення провідності та стійкості до корозії. Дроти з безкисневої міді (з вмістом менше 0,001% кисню та чистотою понад 99,99%) широко використовуються у високовольтних кабелях електромобілів завдяки їх високій чистоті та некрихким характеристикам.

Ізоляційні та оболонкові матеріали: щоб відповідати вимогам високої напруги та високого струму, високовольтні кабелі ізольовані ізоляційними матеріалами з високою товщиною стінки, такими як силіконова гума, зшитий поліетилен або зшитий поліолефін, які мають хороші характеристики. Термостійкість і вогнезахисний ефект і можуть витримувати високі температури понад 150 ℃.

Екранування та захист: кабелі високої напруги вимагають електромагнітного екранування для зменшення шуму електромагнітного поля та електромагнітних перешкод, тоді як захисні матеріали (такі як теплоізоляційні трубки та збірні трубки) та ущільнювальні кільця на зовнішньому шарі кабелів забезпечують водонепроникність кабелів, пилонепроникний і стійкий до стирання в суворих умовах.

Конструкція та електропроводка: при проектуванні високовольтних кабелів для електромобілів необхідно враховувати обмеження щодо простору електропроводки, вимоги безпеки (наприклад, мінімальна відстань 100 міліметрів або більше між високовольтними та низьковольтними провідниками), вагу та вартість. Радіус вигину кабелю, відстань до точки кріплення та середовище, в якому він використовується (наприклад, усередині чи поза транспортним засобом), також впливатимуть на його конструкцію та вибір.

Стандарти та специфікації: проектування та виробництво високовольтних кабелів для електромобілів відповідає серії галузевих стандартів, таких як QC-T1037 Стандарт автомобільної промисловості для високовольтних кабелів для дорожніх транспортних засобів та TCAS 356-2019 Високовольтні кабелі для нових Енергетичні транспортні засоби. Ці стандарти висувають особливі вимоги до електричних характеристик, механічних характеристик і екологічності кабелів.

Застосування: високовольтні кабелі для електромобілів використовуються не лише для з’єднання в автомобілі, але й для з’єднання між зарядним портом і акумулятором, всередині акумулятора, між акумулятором і двигуном та іншими компонентами, а також для енергії акумулятора запам'ятовуючі пристрої та інші поля. Кабелі повинні витримувати такі суворі умови, як високі та низькі температури, соляні бризки, електромагнітні поля, нафта та хімікати.

Розробка та застосування високовольтних кабелів для електромобілів є одним із ключових факторів у просуванні сталого та екологічно сприятливого майбутнього для електромобільності. Оскільки технологія електромобілів продовжує розвиватися, характеристики та стандарти високовольтних кабелів продовжують оптимізуватись для задоволення зростаючого попиту на передачу електроенергії та вимог безпеки.

2. Легкі алюмінієві кабелі

Запровадження легких алюмінієвих автомобільних кабелів є однією з важливих тенденцій в автомобільній промисловості, особливо в автомобільній промисловості з новою енергією, у гонитві за легкою вагою, енергоефективністю та запасом ходу. Нижче наведено детальний аналіз легких алюмінієвих автомобільних кабелів:

Фон і тренд

Попит на легку вагу автомобіля: із швидким розвитком транспортних засобів з новою енергією попит на легку конструкцію автомобіля ще більше зростає. Дріт і кабель, як основні компоненти автомобільної передачі електроенергії, традиційно розроблені з використанням міді як провідника, але кабелі з мідною жилою є дорогими та важкими за якістю. Таким чином, розробка легкої якості, недорогих алюмінієвих провідників і кабелів для автомобілів стала необхідним вибором для автомобільної легкої конструкції.

Перевага алюмінієвого кабелю: традиційна енергетика має довгу історію використання алюмінієвих кабелів, алюмінієвих кабелів, низька вартість, легка вага, тривалий термін служби, особливо підходить для високовольтної передачі електроенергії на великі відстані. Китай багатий на алюмінієві ресурси, коливання цін на матеріали, стабільність витрат і його легко контролювати. У індустрії автомобілів з новою енергією використання алюмінієвих кабелів замість мідних є ідеальним рішенням для зменшення ваги та вартості.

Вироби з алюмінієвого дроту

Модель автобуса: акумуляторна батарея внутрішнього та зовнішнього ультразвукового зварювання алюмінієвого дроту, використання з’єднувального дроту великого діаметру, перевага використання алюмінієвого дроту очевидна.

Легковий автомобіль: шина постійного струму використовує алюмінієвий кабель 50 мм2, який успішно масово виробляється. Використання ультразвукового зварювання ефективно покращує електричні контактні характеристики з’єднань і значно знижує якість джгута проводів порівняно з мідними дротами.

Зарядний пістолет змінного струму: використання високоміцного дроту з алюмінієвого сплаву, стійкого до вигину, легка вага, стабільна продуктивність у тесті на старіння, поступово почалося масове виробництво; Провід порту заряджання постійного струму для легкових автомобілів використовує алюмінієвий дріт для покращення розсіювання тепла, а ультразвукове зварювання використовується в круглому терміналі порту заряджання, що значно покращує характеристики електричного контакту, зменшує кількість тепла, що виділяється, і збільшує термін служби.

Відмінності в продуктивності між міддю та алюмінієм

Питомий опір і провідність: через різний питомий опір алюмінію та міді провідність алюмінієвого провідника становить 62% IACS. коли площа поперечного перерізу алюмінієвого провідника в 1,6 рази перевищує площу мідного, його електричні характеристики такі ж, як у міді.

Співвідношення маси: питома вага алюмінію становить 2,7 кг/м3, питома вага міді становить 8,89 кг/м3, тому масове співвідношення двох становить (2,7×160%)/(8,89×1)≈50%. Це означає, що за однакових електричних характеристик маса алюмінієвого провідника становить лише 1/2 маси мідного тіла.

Ринок і проспект

Темпи зростання в річному вимірі: згідно з аналізом ринку, темпи зростання алюмінієвого листового прокату та екструдованого матеріалу в річному обчисленні становитимуть приблизно 30% до 2025 року, що свідчить про величезний потенціал алюмінію в галузі легких автомобілів.

Аналіз невизначеності

Фактори вартості: хоча алюмінієві кабелі мають переваги в ціні, існує негативний фактор зростання вартості алюмінію замість сталі в автомобільній промисловості, що може вплинути на швидкість популяризації алюмінієвих кабелів.

Технічні проблеми: застосування алюмінієвих кабелів в автомобілях все ще стикається з технічними проблемами, такими як покращення електричних контактних характеристик з’єднань і оптимізація розсіювання тепла, які необхідно вирішити за допомогою технологічних інновацій.

Застосування легких алюмінієвих автомобільних кабелів є неминучою тенденцією для автомобільної промисловості, спрямованої на економію енергії та скорочення викидів, а також покращення радіусу дії. З безперервним прогресом технологій і подальшою оптимізацією витрат застосування алюмінієвих кабелів в автомобільній промисловості буде більш широким, що зробить важливий внесок у легкість автомобілів, економію енергії та скорочення викидів.

3. Екрановані кабелі для зменшення електромагнітних перешкод

Електромагнітні перешкоди (EMI) в автомобілях є складною проблемою, особливо в електричних і гібридних автомобілях через інтенсивне використання потужних електронних пристроїв. Конструкція та вибір матеріалів для автомобільних джгутів проводів є одним із головних учасників електромагнітних перешкод. Ось деякі ключові моменти щодо того, як зменшити електромагнітні перешкоди в автомобілях за допомогою екранованих кабелів:

Як працюють екрановані кабелі: екрановані кабелі працюють шляхом додавання шару металевої оплетки або фольги навколо провідників. Це екранування відбиває та поглинає електромагнітні хвилі, таким чином зменшуючи електромагнітні перешкоди. Екранування підключено до землі, яка спрямовує отриману електромагнітну енергію на землю та запобігає перешкоджанню іншим електронним пристроям.

Типи екранування: існує два основних типи екранування: плетене металеве екранування та екранування з фольги. Плетене металеве екранування забезпечує кращу механічну міцність і гнучкість, а фольговане екранування забезпечує краще екранування на низьких частотах. В автомобільній промисловості зазвичай використовують комбінацію цих двох типів екранування для оптимального екранування.

Заземлення екрана: щоб екранований кабель був ефективним, екран має бути належним чином заземлений. Якщо екран не заземлений належним чином, він може стати антеною та натомість збільшити електромагнітні перешкоди. В автомобілях екран зазвичай прикріплюють до металевої рами автомобіля, щоб забезпечити хороший шлях до землі.

Де використовуються екрановані кабелі: в автомобілях екрановані кабелі в основному використовуються для критичних сигнальних і контрольних ліній, які чутливі до електромагнітних перешкод або самі можуть стати джерелами електромагнітних перешкод. Наприклад, лінії, що використовуються для блоків керування двигуном (ECU), сигналів датчиків, мереж у автомобілях (наприклад, шин CAN) і розважальних систем зазвичай використовують екрановані кабелі.

Використання екранованих кабелів у поєднанні з неекранованими кабелями: в автомобільному середовищі, де простір обмежений, високовольтні та низьковольтні кабелі часто розміщують у безпосередній близькості один від одного. Щоб мінімізувати електромагнітні перешкоди, кабель високої напруги може бути розроблений як екранований кабель, тоді як кабель низької напруги може бути неекранованим. Таким чином, екран кабелю високої напруги захищає кабель низької напруги від електромагнітних перешкод.

Розводка та конструкція кабелю: Окрім використання екранованих кабелів, також дуже важлива правильна розкладка кабелю. Слід уникати утворення петель у кабелях, оскільки петлі збільшують EMI. крім того, кабелі слід розташовувати якомога далі від джерел електромагнітних перешкод, таких як двигуни та перетворювачі електроенергії.

Використання фільтрів: на додаток до екранованих кабелів на обох кінцях кабелю можна додати фільтри електромагнітних перешкод для подальшого мінімізації електромагнітних перешкод. фільтри можуть бути конденсаторами або котушками індуктивності, які фільтрують шум у певному діапазоні частот.

Таким чином, використовуючи екрановані кабелі та поєднуючи їх із правильним розташуванням кабелів і методами фільтрації, електромагнітні перешкоди в автомобілях можна значно зменшити, тим самим підвищуючи надійність і продуктивність електронного обладнання.

4. Стійкі до високих температур кабелі

Стійкі до високих температур автомобільні кабелі — це кабелі, призначені для автомобільної промисловості для підтримки стабільної роботи в середовищі з високими температурами. Вони в основному виготовляються з кількох спеціальних матеріалів, щоб забезпечити надійність і безпеку в зонах з високою температурою, наприклад у моторних відсіках. Ось кілька поширених матеріалів, які використовуються для стійких до високих температур автомобільних кабелів:

Матеріали TPE: термопластичні еластомери (термопластичні еластомери), включаючи стирол, олефіни, дієни, вінілхлорид, поліефіри, естери, аміди, фторорганічні сполуки, силікони та вініли. В даний час еластомери на основі SEBS (стирол-етилен-бутилен-стирольний блок-сополімер) є найбільш широко використовуваними матеріалами TPE.

ТПУ матеріали: термопластичний поліуретан (термопластичний поліуретан), молекулярна структура поділяється на поліефірний і поліефірний тип, жорсткий блок і гнучкі ланцюгові сегменти. ТПУ матеріали в процесі обробки лиття під тиском становлять більше 40% екструзійне формування становить приблизно 35% або близько того, з хорошою еластичністю та зносостійкістю.

ПВХ-матеріал: полівінілхлорид (полівінілхлорид), завдяки додаванню різної кількості пластифікаторів для регулювання його м’якості, зниження температури «склування», щоб мати хорошу гнучкість і пластичність, легко обробляти формування.

Силіконовий матеріал: високоактивний адсорбуючий матеріал, аморфна речовина, термореактивна гума. Силікон має чудову термо- та морозостійкість і широкий діапазон робочих температур від -60°C до +180°C і більше.

Зшитий поліетилен XLPE: завдяки хімічному зшиванню в термореактивні еластомери покращені ізоляційні властивості, розширено діапазон термостійкості кабелю, покращено продуктивність. XLPE кабель, як тільки відбувається горіння, виробництво вуглекислого газу та води, відносно екологічно чисті.

Вибір і використання цих матеріалів дозволяє стійким до високих температур автомобільним кабелям працювати стабільно протягом тривалого періоду часу в середовищах з високою температурою, таких як моторні відсіки та поблизу вихлопних систем, забезпечуючи нормальну роботу автомобільних електричних систем. Крім того, високотемпературні кабелі також мають такі переваги, як маслостійкість, водостійкість, стійкість до кислот і лугів, стійкість до корозійних газів, стійкість до старіння тощо. Вони підходять для металургії, електроенергетики, нафтохімії, рухомого складу, енергетики, заліза і сталь, електричні машини та інші галузі. Вибираючи високотемпературні кабелі, вам потрібно вибрати правильну модель відповідно до фактичного сценарію застосування, температурного середовища, рівня напруги та інших факторів, щоб забезпечити хорошу продуктивність і безпеку кабелю за умов високої температури.

5. Розумні кабелі з інтегрованими датчиками

Розумні автомобільні кабелі з інтегрованими датчиками є невід’ємною частиною сучасних розумних автомобілів і відіграють ключову роль в електричній та електронній архітектурі автомобіля. Розумні автомобільні кабелі не тільки відповідають за передачу електроенергії, але, що більш важливо, вони передають дані та сигнали керування, з’єднуючи блоки мікроконтролерів (MCU), датчики, виконавчі механізми та інші електронні блоки керування (ECU) в автомобілі, формуючи автомобіль «нейронна мережа».

Функція та важливість розумних автомобільних кабелів

Передача даних: розумні автомобільні кабелі відповідають за передачу даних від датчиків до MCU та команд від MCU до приводів. Ці дані включають, але не обмежуються цим, швидкість, температуру, тиск, положення тощо, і є критично важливими для досягнення точного контролю автомобіля.
Розподіл живлення: кабель не тільки передає дані, але також відповідає за розподіл живлення на різні електронні пристрої в автомобілі, щоб забезпечити їх належну роботу.
Безпека та безпека: кабель розроблено з урахуванням безпеки, наприклад використання вогнетривких матеріалів і налаштування захисту від перевантаження по струму, щоб гарантувати, що ланцюг можна вчасно відключити у разі несправності, уникаючи потенційної загрози безпеці.

Вимоги до дизайну

Конструкція розумних автомобільних кабелів повинна відповідати таким вимогам:

Надійність: кабелі повинні бути здатні надійно працювати в різних важких умовах в автомобілі, включаючи високу температуру, низьку температуру, вібрацію та вологість.
Довговічність: кабелі повинні бути достатньо міцними, щоб витримувати тривалий період використання без збоїв.
Безпека: кабелі повинні бути добре ізольовані, щоб зменшити ризик короткого замикання, і мати необхідні механізми захисту.
Легкість: у зв’язку з тенденцією до легких транспортних засобів кабелі також мають бути максимально легкими та тонкими, щоб зменшити загальну вагу автомобіля.
Електромагнітна сумісність: кабелі повинні мати гарне екранування, щоб зменшити перешкоди сигналу.

Сценарій застосування

Розумні автомобільні кабелі широко використовуються в різних системах автомобілів, включаючи, але не обмежуючись:

Система керування двигуном: підключення ECU двигуна з датчиками та виконавчими механізмами для реалізації точного керування двигуном.
Система управління кузовом: з'єднання модуля управління кузовом (BCM) з вікнами, дверними замками, освітленням та іншими системами.
Система допомоги водієві: з’єднує контролер ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) із такими датчиками, як камера та радар.
Інформаційно-розважальна система: з’єднує мультимедійний центр з аудіодинаміками, навігаційною системою тощо.

Майбутні тенденції

У міру розвитку автомобільної електронної та електричної архітектури розвиваються і розумні автомобільні кабелі. Майбутні тенденції включають:

Централізована архітектура: у міру переходу автомобільної електронної архітектури від розподіленої до централізованої складність і довжина кабелю, ймовірно, зменшаться, що допоможе зменшити вагу автомобіля та підвищити ефективність потоку інформації.
Інтелектуальне керування: Кабелі будуть інтегрувати більше інтелектуальних компонентів, таких як вбудовані датчики та інтелектуальні роз’єми, що забезпечує самодіагностику та звітування про стан.
Застосування нових матеріалів: для подальшого зменшення ваги та покращення продуктивності кабелі можуть виготовлятися з нових легких матеріалів.

Розумні автомобільні кабелі є ключовими компонентами, що з’єднують автомобільні електронні системи, і їх конструкція та продуктивність мають вирішальне значення для забезпечення безпеки та надійності автомобілів. У міру розвитку технологій і прискорення розвитку автомобільної електроніки розумні автомобільні кабелі продовжуватимуть розвиватися, щоб задовольнити потреби у вищій продуктивності.

6. Біорозкладані та екологічно чисті кабелі

На тлі прагнення до захисту навколишнього середовища та сталого розвитку біологічно розкладані та екологічно чисті автомобільні кабелі стають гарячою темою в автомобільній промисловості. Ці кабелі не тільки відповідають потребам автомобільної промисловості з точки зору продуктивності, але й демонструють значні переваги з точки зору захисту навколишнього середовища.

Біорозкладані ізольовані кабелі

Біорозкладані ізольовані кабелі виготовлені з біологічно розкладаних ізоляційних матеріалів, які за певних умов навколишнього середовища можуть поступово розкладатися через метаболізм мікроорганізмів і в кінцевому підсумку перетворюватися на екологічно чисті малі молекули, такі як вуглекислий газ і вода. Цей процес зазвичай вимагає певного часу та відповідних умов навколишнього середовища. Використання біологічно розкладаних кабелів відповідає принципам екологічного та сталого розвитку. Він забезпечує ефективність кабелів, мінімізуючи вплив на навколишнє середовище та сприяє розвитку екологічної кабельної промисловості.

Кабелі з екологічно чистим ізоляційним лаком

У екологічно чистому ізоляційному лаку для кабелів використовується нешкідливий ізоляційний лак для заміни ізоляційних матеріалів, які містять небезпечні інгредієнти в традиційних кабелях. Ця інновація не тільки зменшує забруднення навколишнього середовища, але й підвищує безпеку та надійність кабелів.

Біологічні матеріали в автомобільних кабелях

Матеріали на біологічній основі, особливо волокна полімолочної кислоти (PLA), композити та нейлон, мають великий потенціал для застосування в автомобільній промисловості завдяки їх здатності до біологічного розкладання, екологічно чистому виробництву та обробці, широкому діапазону джерел сировини, слабкому запаху та низькій летючій речовині. вміст органічних сполук (ЛОС). Із значним збільшенням виробничих потужностей PLA полімолочна кислота (PLA), як полімер на біологічній основі, отриманий з природних ресурсів, також отримав величезний розвиток. PLA хімічно синтезується з натуральної кукурудзи. Цей матеріал може бути розкладений на CO2 і H2O мікроорганізмами після викидання, не спричиняючи забруднення навколишнього середовища, і визнаний новим екологічним матеріалом, який є екологічно чистим і стійким у 21 столітті.

Застосування ТПУ матеріалів в автомобільних кабелях

Термопластичні поліуретанові (TPU) матеріали не тільки забезпечують чудові характеристики, але також піддаються біологічному розкладанню (3-5 років) і переробляються. Сталі та екологічно чисті властивості матеріалів TPU пропонують новий варіант для автомобільних кабелів, який допомагає зменшити вплив на середовище.

Виклики та перспективи

Незважаючи на те, що біологічно розкладані та екологічно чисті автомобільні кабелі демонструють багато переваг, їх застосування стикається з деякими проблемами та обмеженнями. Наприклад, на швидкість і ефективність деградації впливають умови навколишнього середовища, що вимагає ретельної оцінки та вибору сценаріїв застосування. У той же час, продуктивність і стабільність ізоляційних матеріалів, що розкладаються, потребують постійного вдосконалення та тестування для забезпечення їх надійності та безпеки. У майбутньому, оскільки технології продовжують розвиватися та екологічна обізнаність зростає, очікується, що біологічно розкладані та екологічно чисті автомобільні кабелі відіграватимуть більшу роль в автомобільній промисловості, рухаючи всю галузь у більш екологічному та сталому напрямку.