Novinky - inovácie v elektrických kábloch automobilov: Čo je nové na trhu?

Vďaka rýchlo sa vyvíjajúcim automobilovým priemyslom sa elektrické káble stali kritickými komponentmi v moderných vozidlách. Tu sú niektoré z najnovších inovácií v elektrických kábloch CAR:

1. Vysoké káble na napätie pre EV

Vysoké napätia káble pre elektrické vozidlá sú kľúčové komponenty používané v elektrických vozidlách na spájanie vysokorýchlostných batérií, meničov, klimatizačných kompresorov, trojfázových generátorov a elektrických motorov na realizáciu prenosu elektrickej energie elektrickej energie. V porovnaní s káblami používanými v tradičných palivových vozidlách majú elektrické vozidlá s vysokým napätím vozidiel nasledujúce vlastnosti a požiadavky:

Vysoké napätie a vysoký prúd: Káble s vysokým napätím sú navrhnuté tak, aby manipulovali s napätím až do 600 VAC/900VDC (osobné automobily) alebo 1000VAC/1500VDC (úžitkové vozidlá) a prúdov od 250 do 450 A alebo dokonca vyššie. Je to oveľa vyššie ako 12V systémy, ktoré sa zvyčajne používajú v konvenčných palivových vozidlách.

Materiál vodiča: Vodiče sú typicky skonštruované z žíhaného mäkkého medeného drôtu alebo konzervovaného medeného drôtu pre zlepšenú vodivosť a odpor korózie. Medené drôty bez kyslíka (obsahujúce menej ako 0,001% kyslíka a viac ako 99,99% čistota) sa široko používajú vo vysokorýchlostných kábloch EV z dôvodu ich vysokej čistoty a neospravedlniteľných charakteristík.

Materiály izolácie a plášťa: Aby sa splnili požiadavky vysokého napätia a vysokého prúdu, vysokonapäťové káble izolované izolačnými materiálmi s vysokou hrúbkou steny, ako je silikónový gumový gumy, zosieťovaný polyetylén alebo zosieťovaný polyolefín, ktoré majú dobrý tepelný odolnosť a uvoľňujúci účinok a môžu s vysokými teplotami viac ako 150 ℃.

Štítenie a ochrana: Káble s vysokým napätím vyžadujú elektromagnetické tienenie na zníženie hluku elektromagnetického poľa a elektromagnetického rušenia, zatiaľ čo ochranné materiály (ako sú tepelné izolačné skúmavky a zostavené trubice) a tesnenie krúžkov na vonkajšej vrstve káblov zaisťujú vodotesné káble, prachom a prachom a rezistentným na olej.

Návrh a zapojenie: Dizajn vysokorýchlostných káblov pre elektrické vozidlá musí brať do úvahy obmedzenia priestorov pre zapojenie, bezpečnostné požiadavky (napr. Minimálne rozstupy 100 milimetrov alebo viac medzi vodičmi s vysokým napätím a nízkym napätím), hmotnosť a náklady. Polomer ohýbania kábla, vzdialenosť od upevňovacieho bodu a prostredie, v ktorom sa používa (napr. Vo vnútri alebo mimo vozidla), ovplyvní aj jeho návrh a výber.

Normy a špecifikácie: Návrh a výroba vysokorýchlostných káblov pre elektrické vozidlá sa riadia radom priemyselných štandardov, ako je napríklad štandard automobilového priemyslu QC-T1037 pre vysokorýchlostné káble pre cestné vozidlá a TCAS 356-2019 vysokorýchlostné káble pre nové energetické vozidlá. Tieto normy predkladajú konkrétne požiadavky na elektrický výkon, mechanický výkon a prispôsobivosť káblov v životnom prostredí.

Aplikácie: Káble s vysokým napätím pre elektrické vozidlá sa používajú nielen na pripojenie vo vozidle, ale aj na pripojenie medzi nabíjacím portom a batériou, vo vnútri batérie medzi batériou a motorom a inými komponentmi, ako aj zariadeniami na ukladanie energie batérie a ďalšie polia. Káble musia byť schopné vydržať tvrdé podmienky, ako sú prostredie s vysokou a nízkou teplotou, soľný rozprašovanie, elektromagnetické polia, olej a chemikálie.

Vývoj a aplikácia vysokorýchlostných káblov pre elektrické vozidlá je jedným z kľúčových faktorov pri podpore udržateľnej a klimatickej budúcnosti pre elektrickú mobilitu. Keďže technológia elektrických vozidiel pokračuje v rozvíjaní, výkon a štandardy vysokorýchlostných káblov sa naďalej optimalizujú tak, aby uspokojili rastúci dopyt po požiadavkách na prenos a bezpečnosť energie.

2. Ľahké hliníkové káble

Prijatie ľahkých hliníkových automobilových káblov je jedným z dôležitých trendov v automobilovom priemysle, najmä v novom automobilovom priemysle Energy Automotive, pri hľadaní ľahkej, energetickej účinnosti a rozsahu. Nasleduje podrobná analýza ľahkých hliníkových automobilových káblov:

Pozadie a trend

Automobilový ľahký dopyt: S rýchlym rozvojom nových energetických vozidiel sa ďalej zvyšuje dopyt po ľahkom dizajne automobilovej váhy. Drôty a kábel, ako hlavné komponenty prenosu automobilového výkonu, sú tradične navrhnuté tak, aby používali meď ako vodič, ale medené jadrové káble sú drahé a ťažké. Preto sa vývoj vodiča a kábla hliníkového vodiča a kábla pre automobily stal nevyhnutnou voľbou pre automobilový ľahký dizajn.

Výhoda hliníkového kábla: Tradičný energetický priemysel má dlhú históriu používania hliníkových káblov, hliníkových káblov, nízkej ceny, ľahkej hmotnosti, dlhej životnosti, najmä vhodný pre vysokonapäťový prenos energie na veľké napätie. Čína je bohatá na hliníkové zdroje, výkyvy materiálových cien, stabilitu nákladov a ľahko kontrolu. V novom priemysle energetických vozidiel je používanie hliníkových káblov namiesto medených káblov ideálnym riešením na zníženie hmotnosti a nákladov.

Prípady aplikácie hliníkového drôtu

Model zbernice: Balenie batérie Vnútorné a externé ultrazvukové zváracie hliníkový drôt, využitie vodičov s veľkým priemerom, výhoda použitia hliníkového drôtu je zrejmá.

Osobné vozidlo: DC Busbar prijíma hliníkový kábel 50 mm2, ktorý bol úspešne vyrobený hromadne. Použitie ultrazvukového zvárania účinne zlepšuje výkon elektrického kontaktu spojov a účinne znižuje kvalitu káblového zväzku v porovnaní s medenými vodičmi.

Nabíjacia pištoľ AC: Použitie vysokovýkonného drôtu zliatiny hliníka odolného voči ohýbaniu, ľahká hmotnosť, stabilný výkon pri teste starnutia sa postupne začal hmotnostná výroba; DC nabíjací port drôt pre osobné automobily používa hliníkový drôt na zlepšenie rozptylu tepla a ultrazvukové zváranie sa používa v termináli okrúhleho nabíjacieho portu, ktorý výrazne zlepšuje výkon elektrického kontaktu, znižuje množstvo generovaného tepla a zlepšuje životnosť.

Rozdiely vo výkone medzi meďou a hliníkom

Odpor a vodivosť: Vodivosť hliníkového vodiča je 62% IAC vodivosť hliníkového vodiča. Ak je prierezová plocha hliníkového vodiča 1,6-násobok oblasti medi, jej elektrický výkon je rovnaký ako v medi.

Hmotnostný pomer: Špecifická hmotnosť hliníka je 2,7 kg/m3, špecifická hmotnosť medi je 8,89 kg/m3, takže hmotnostný pomer týchto dvoch je (2,7 × 160%)/(8,89 × 1) ≈50%. To znamená, že pri rovnakom elektrickom výkone je hmotnosť hliníkového vodiča iba 1/2 tela medi.

Trhový priestor a vyhliadky

Ročná miera rastu: Na základe analýzy trhu bude ročná miera rastu hliníka valcovaného plechu a extrudovaného materiálu do roku 2025 asi 30%, čo ukazuje obrovský potenciál hliníka v oblasti automobilovej ľahkej hmotnosti.

Analýza neistoty

Nákladové faktory: Aj keď hliníkové káble majú nákladové výhody, existuje negatívny faktor zvyšovania nákladov na hliník namiesto ocele v automobilovom priemysle, čo môže ovplyvniť rýchlosť popularizácie hliníkových káblov.

Technické výzvy: Aplikácia hliníkových káblov v automobiloch stále čelí technickým výzvam, ako je zlepšenie elektrického kontaktného výkonu kĺbov a optimalizácia rozptylu tepla, ktoré je potrebné vyriešiť technologickými inováciami.

Prijatie ľahkých hliníkových automobilových káblov je nevyhnutným trendom pre automobilový priemysel na úsporu energie a znižovanie emisií a zlepšenie rozsahu. S nepretržitým pokrokom v oblasti technológie a ďalšou optimalizáciou nákladov bude aplikácia hliníkových káblov v automobilovom priemysle rozsiahlejšia, čo významne prispieva k automobilovej ľahkej váhe a úspore energie a zníženiu emisií.

3. Shielded Cable na zníženie EMI

Elektromagnetické rušenie (EMI) v automobiloch je zložitý problém, najmä v elektrických a hybridných vozidlách v dôsledku intenzívneho používania vysoko výkonných elektronických zariadení. Ako jeden z hlavných prispievateľov do EMI je pre minimalizáciu EMI rozhodujúci dizajn a výber materiálových káblových zväzkov. Tu je niekoľko kľúčových bodov o tom, ako znížiť EMI v automobiloch pomocou tienených káblov:

Ako fungujú tienené káble: tienené káble fungujú pridaním vrstvy kovového vrkoča alebo fólie okolo vodičov. Toto tienenie odráža a absorbuje elektromagnetické vlny, čím sa zníži EMI. Štiepenie je spojené so zemou, ktorá usmerňuje zachytenú elektromagnetickú energiu k zemi a zabraňuje ju v interferovaní s inými elektronickými delixmi.

Typy tienenia: Existujú dva hlavné typy tienenia: opletené kovové tienenie a tienenie fólie. Odstrážené kovové tienenie poskytuje lepšiu mechanickú pevnosť a flexibilitu, zatiaľ čo tienenie fólie poskytuje lepšie tienenie pri nižších frekvenciách. V automobilových aplikáciách je bežné používať kombináciu týchto dvoch typov tienenia na optimálne tienenie.

Uzemnenie štítu: Aby bol tienený kábel účinný, musí byť štít riadne uzemnený. Ak štít nie je správne uzemnený, môže sa stať anténou a namiesto toho zvýšiť EMI. V automobiloch je bežné pripevniť štít k kovovému rámu vozidla, aby sa zabezpečila dobrá cesta k zemi.

Tam, kde sa používajú tienené káble: v automobiloch sa tienené káble používajú hlavne pre kritické signálne a kontrolné vedenia, ktoré sú náchylné na EMI alebo ktoré sa môžu stať samotnými zdrojmi EMI. Napríklad čiary používané pre riadiace jednotky motora (ECUS), signály senzorov, siete vo vozidlách (napr. Autobusy CAN) a zábavné systémy zvyčajne používajú tienené káble.

Použitie tienených káblov v spojení s netienenými káblami: v automobilových prostrediach, kde je priestor obmedzený, sa káble s vysokým napätím a nízkym napätím často umiestnia v tesnej blízkosti. Aby sa minimalizovala EMI, vysoký napätie môže byť navrhnutý ako tienený kábel, zatiaľ čo kábel nízkeho napätia môže byť netienený. Týmto spôsobom štít vysokého napätia chráni kábel nízkeho napätia pred EMI.

Usporiadanie a dizajn kábla: Okrem použitia tienených káblov je tiež veľmi dôležité správne usporiadanie káblov. Tvorba slučiek v kábloch by sa mala vyhnúť, pretože slučky zvyšujú EMI. Káble by sa navyše mali nachádzať čo najďalej od zdrojov EMI, ako sú motory a prevodníky energie.

Použitie filtrov: Okrem tienených káblov sa môžu filtre EMI pridať na obidvoch koncoch kábla, aby sa ďalej minimalizovala EMI. Filtre môžu byť kondenzátory alebo induktory, ktoré odfiltrujú šum v špecifickom frekvenčnom rozsahu.

Stručne povedané, použitím tienených káblov a ich kombináciou so správnym usporiadaním káblov a filtrovaním sa môže EMI v automobiloch výrazne znížiť, čím sa zlepší spoľahlivosť a výkon elektronických zariadení.

4. Káble odolné voči vysokej teplote

Automobilové káble odolné voči vysokej teplote sú káble určené pre automobilový priemysel na udržanie stabilného výkonu vo vysokoteplotných prostrediach. Sú vyrobené hlavne z niekoľkých špeciálnych materiálov, aby sa zabezpečila spoľahlivosť a bezpečnosť v oblastiach s vysokou teplotou, ako sú motorové priestory. Tu je niekoľko bežných materiálov používaných pre automobilové káble odolné voči vysokej teplote:

Materiály TPE: termoplastické elastoméry (termoplastické elastoméry), vrátane styrénov, olefínov, dienov, vinylchloridu, polyestrov, esterov, amidov, organofluór, silikónov a vinylov. V súčasnosti sú elastoméry založené na SEB (styrén-etylén-butylén-styrénové blokové) najčastejšie používané materiály TPE.

Materiály TPU: Termoplastický polyuretán (termoplastický polyuretán), molekulárna štruktúra je rozdelená na polyesterové typy a polyéterového typu, pomocou tuhého bloku a flexibilného reťazového segmentov. Materiály TPU v procese spracovania v injekcii tvorili viac ako 40% extrúznej lišty, je asi 35% alebo tak, s dobrou elastickou a opotrebovanou odolnosťou.

Materiál PVC: polyvinylchlorid (polyvinylchlorid) pridaním rôznych množstiev plastifikátorov na reguláciu jeho mäkkosti, znížte teplotu „skleneného prechodu“, aby sa mala dobrá flexibilita a plasticita, ľahko spracovateľná formovanie.

Silikónový materiál: Vysoko aktívny adsorbent materiál, amorfná látka, termosetová guma. Silikón má vynikajúci odpor a studený odpor a široký rozsah prevádzkových teplôt od -60 ° C do +180 ° C a neskôr.

XLPE zosieťovaný polyetylén: Prostredníctvom chemického zosieťovania do termosetovacích elastomérov, zlepšených izolačných vlastností sa rozširuje rozsah odporu teploty kábla, zlepšil sa výkon. Kábel XLPE Akonáhle dôjde k spaľovaniu, výroba oxidu uhličitého a vody, relatívne šetrná k životnému prostrediu.

Výber a použitie týchto materiálov umožňuje automobilovým káblom odolným voči vysokej teplote, aby stabilne pracovali po dlhú dobu v prostredí s vysokou teplotou, ako sú priestory motora a v blízkosti výfukových systémov, čím sa zabezpečuje normálna prevádzka automobilových elektrických systémov. Okrem toho káble odolné voči vysokej teplote majú tiež výhody odolnosti proti oleju, odolnosti proti vode, kyseliny a alkalického odporu, korozívneho odolnosti proti plynu, odporu starnutia atď. Sú vhodné pre metalurgiu, elektrickú energiu, petrochemikálie, valcovanie, energiu, železo a oceľ, elektrické machinery a iné oblasti. Pri výbere káblov odolných voči vysokej teplote musíte zvoliť správny model podľa skutočného scenára aplikácie, teplotného prostredia, úrovne napätia a ďalších faktorov, aby ste zaistili, že kábel má dobrý výkon a bezpečnosť za podmienok vysokej teploty.

5. Inteligentné káble s integrovanými senzormi

Káble inteligentných automobilov s integrovanými senzormi sú neoddeliteľnou súčasťou moderných inteligentných automobilov a zohrávajú kľúčovú úlohu v elektrickej a elektronickej architektúre vozidla. Káble inteligentných automobilov nie sú zodpovedné iba za prenos energie, ale čo je dôležitejšie, prenášajú údaje a riadiace signály, spájajú mikrokontrolérové jednotky (MCUS), senzory, ovládače a iné elektronické riadiace jednotky (ECU) v aute a vytvárajú „neurónovú sieť CAR“.

Funkcia a dôležitosť inteligentných káblov automobilov

Prenos údajov: Káble inteligentných automobilov sú zodpovedné za prenos údajov zo senzorov do MCU a príkazy z MCU do aktivátorov. Tieto údaje zahŕňajú, ale nie sú obmedzené na rýchlosť, teplotu, tlak, polohu atď., A sú rozhodujúce pre dosiahnutie presnej kontroly vozidla.
Distribúcia energie: Kábel nielen prenáša údaje, ale je tiež zodpovedný za distribúciu energie do rôznych elektronických zariadení v aute, aby sa zabezpečilo, že fungujú správne.
Bezpečnosť a bezpečnosť: Kábel je navrhnutý s ohľadom na bezpečnosť, ako je napríklad použitie ohňostrojových materiálov a nastavenie nadprúdovej ochrany, aby sa zabezpečilo, že obvod môže byť v prípade poruchy zrušenia odrezaný, čím sa zabráni potenciálnemu bezpečnostnému rizikám.

Požiadavky na návrh

Dizajn káblov inteligentných automobilov musí spĺňať tieto požiadavky:

Spoľahlivosť: Káble musia byť schopné spoľahlivo pracovať v rôznych drsných prostrediach v aute, vrátane vysokej teploty, nízkej teploty, vibrácií a vlhkosti.
Trvanlivosť: Káble musia byť dostatočne odolné, aby odolali dlhým obdobiam používania bez zlyhania.
Bezpečnosť: Káble by sa mali dobre izolovať, aby sa znížilo riziko skratov a mali potrebné ochranu.
Ľahké: S trendom smerom k ľahkým vozidlám musia byť káble tiež čo najľahšie a najnižšie, aby sa znížila celková hmotnosť vozidla.
Elektromagnetická kompatibilita: Káble by mali mať dobrý tieniaci výkon na zníženie rušenia signálu.

Aplikačný scenár

Káble inteligentných automobilov sa bežne používajú v rôznych systémoch automobilov, vrátane, ale nielen na:

Systém riadenia motora: Spojovacie motorové ECU so senzormi a ovládačmi, aby sa uskutočnila presné riadenie motora.
Systém riadenia tela: Pripojenie modulu riadenia tela (BCM) s oknami, zámkami na dvere, osvetlením a inými systémami.
Systém asistencie vodiča: Spojuje ovládač ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) so senzormi, ako je fotoaparát a radar.
Infotainment System: spája multimediálne centrum s audio reproduktormi, navigačným systémom atď.

Budúce trendy

Ako sa vyvíjajú automobilové elektronické a elektrické architektúry, robia aj inteligentné káble automobilov. Budúce trendy zahŕňajú:

Centralizovaná architektúra: Keď sa automobilové elektronické architektúry presúvajú od distribuovaných do centralizovanej zložitosti a dĺžky káblov, pravdepodobne sa znížia, čo pomáha znižovať hmotnosť vozidla a zlepšiť efektívnosť toku informácií.
Intelligent Management: Káble integrujú inteligentnejšie komponenty, ako sú vstavané senzory a inteligentné konektory, čo umožní seba-diagnostiku a hlásenie o stave.
Aplikácia nových materiálov: Na ďalšie zníženie hmotnosti a zlepšenie výkonu môžu byť káble vyrobené z nových ľahkých materiálov.

Káble inteligentných automobilov sú kľúčové komponenty spájajúce automobilové elektronické systémy a ich dizajn a výkon sú rozhodujúce pre zabezpečenie bezpečnosti a spoľahlivosti automobilov. Keďže technologický pokrok a automobilová elektronika zrýchľuje, káble inteligentných automobilov sa budú naďalej vyvíjať, aby vyhovovali potrebe vyššieho výkonu.

6. Biologicky odbúrateľné a ekologické káble

Na pozadí snahy o ochranu životného prostredia a trvalo udržateľného rozvoja sa biologicky odbúrateľné a ekologické automobilové káble stávajú v priemysle výroby automobilov horúcou témou. Tieto káble nielen spĺňajú potreby automobilového priemyslu z hľadiska výkonu, ale tiež vykazujú významné výhody, pokiaľ ide o ochranu životného prostredia.

Biologicky odbúrateľné izolované káble

Biologicky odbúrateľné izolované káble sú vyrobené z biologicky odbúrateľných izolačných materiálov, ktoré sa za určitých podmienok prostredia môžu postupne rozkladať prostredníctvom metabolizmu mikroorganizmov a nakoniec prevedené na malé molekuly šetrné k životnému prostrediu, ako je oxid uhličitý a voda. Tento proces zvyčajne vyžaduje určité množstvo času a vhodné podmienky prostredia. Použitie biologicky odbúrateľných káblov je v súlade so zásadami zeleného a trvalo udržateľného rozvoja. Zaisťuje výkon káblov a zároveň minimalizuje vplyv na životné prostredie a podporuje rozvoj odvetvia zelených káblov.

Káble s neúspešným izolačným lakom

Izolačný lak bez znečistenia káblov využíva neohazardný izolačný lak na nahradenie izolačných materiálov, ktoré obsahujú nebezpečné prísady v tradičných kábloch. Táto inovácia nielen znižuje znečistenie životného prostredia, ale tiež zlepšuje bezpečnosť a spoľahlivosť káblov.

Materiály založené na bioplnkách v automobilových kábloch

Materiály na báze biopalov, najmä vlákna polylakčnej (PLA), kompozity a nylon, majú veľký potenciál na aplikáciu v automobilovom priemysle v dôsledku ich biologickej odbúrateľnosti, výroby a spracovania šetrnej k životnému prostrediu, širokú škálu zdrojov surovín, nízkeho zápachu a nízko prchavé organické zlúčeniny (VOC). S podstatným zvýšením výrobnej kapacity kyselina PLA polylaktová (PLA), ako polymér na báze biologického polyméru odvodený z prírodných zdrojov, tiež zaznamenal svoj obrovský vývoj. PLA je chemicky syntetizovaná z prírodnej kukurice. Tento materiál sa môže rozložiť na CO2 a H2O mikroorganizmami po vyradení bez toho, aby spôsobil znečistenie životnému prostrediu a je uznávaný ako nový eko-materiál, ktorý je v 21. storočí zelený a udržateľný.

Aplikácia materiálov TPU v automobilových kábloch

Materiály termoplastického polyuretánu (TPU) ponúkajú nielen vynikajúci výkon, ale sú tiež biologicky odbúrateľné (3-5 rokov) a recyklovateľné. Udržateľné a environmentálne vlastnosti materiálov TPU ponúkajú novú možnosť pre automobilové káble, čo pomáha znižovať vplyv na životné prostredie.

Výzvy a výhľad

Aj keď biologicky odbúrateľné a ekologické automobilové káble vykazujú veľa výhod, ich aplikácia čelí určitým výzvam a obmedzeniam. Napríklad rýchlosť a efektívnosť degradácie sú ovplyvnené podmienkami prostredia, čo si vyžaduje dôkladné vyhodnotenie a výber scenárov aplikácie. Zároveň je potrebné neustále sa zlepšovať a testovať výkon a stabilita degradovateľných izolačných materiálov, aby sa zabezpečila ich spoľahlivosť a bezpečnosť. V budúcnosti, keďže technológia pokračuje v rozvíjaní a zvyšovaní environmentálneho povedomia, sa očakáva, že biologicky odbúrateľné a ekologické automobilové káble zohrávajú väčšiu úlohu v automobilovom priemysle, čím budú celé odvetvie riadiť ekologickejším a udržateľnejším smerom.