Wiadomości - Innowacje w kablach elektrycznych samochodów: co nowego na rynku?

Ponieważ przemysł motoryzacyjny szybko się rozwija, kable elektryczne stały się kluczowymi elementami współczesnych pojazdów. Oto niektóre z najnowszych innowacji w kablach elektrycznych samochodów:

1. Kable o napięciu dla EVS

Kable wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych są kluczowymi elementami stosowanymi w pojazdach elektrycznych do łączenia akumulatorów wysokiego napięcia, falowników, sprężarki klimatyzacji, trójfazowych generatorów i silników elektrycznych w celu realizacji transmisji energii elektrycznej. W porównaniu z kablami stosowanymi w tradycyjnych pojazdach paliwowych kable wysokiego napięcia pojazdu elektrycznego mają następujące cechy i wymagania:

Kable wysokiego napięcia o wysokim napięciu: EV są zaprojektowane do obsługi napięcia do 600 VAC/900VDC (samochody pasażerskie) lub 1000VAC/1500VDC (pojazdy użytkowe) i prądów od 250a do 450A lub nawet wyższych. Jest to znacznie wyższe niż systemy 12V zwykle stosowane w konwencjonalnych pojazdach paliwowych.

Materiał przewodnika: Przewody są zwykle konstruowane z wyżarzonego miękkiego drutu miedzianego lub cynowanego drutu miedzianego w celu poprawy przewodności i odporności na korozję. Druty miedziane bez tlenu (zawierające mniej niż 0,001% tlenu i ponad 99,99% czystości) są szeroko stosowane w kablach wysokiego napięcia EV ze względu na ich cechy o wysokiej czystości i nie brzeg.

Materiały izolacyjne i osłony: w celu spełnienia wymagań wysokiego napięcia i wysokiego prądu, kable wysokiego napięcia są izolowane materiałami izolacyjnymi o wysokiej grubości ściany, takim jak guma silikonowa, usieciowany polietylen lub krzyżowa poliolefina, które mają dobrą odporność na ciepło i efekt opóźniający płomień, i mogą pobierać wysokie temperatury więcej niż 150 ℃.

Oszczędność i ochrona: Kable wysokiego napięcia wymagają ochrony elektromagnetycznej w celu zmniejszenia szumu pola elektromagnetycznego i zakłóceń elektromagnetycznych, podczas gdy materiały ochronne (takie jak rurki izolacyjne i kompilowane rurki) i uszczelniające pierścienie na zewnętrznej warstwie kabli, zapewniają, że kable są wodoodporne, odporne na śmieci i odchurze.

Projektowanie i okablowanie: Projektowanie kabli wysokiego napięcia dla pojazdów elektrycznych musi uwzględnić ograniczenia przestrzeni okablowania, wymagania bezpieczeństwa (np. Minimalne odstępy 100 milimetrów lub więcej między przewodami wysokiego napięcia i niskiego napięcia), wagą i kosztami. Promień zginania kabla, odległość do punktu mocowania i środowiska, w którym jest używany (np. Wewnątrz pojazdu lub poza pojazdem) również wpłynie na jego projekt i selekcję.

Standardy i specyfikacje: Projektowanie i produkcja kabli wysokiego napięcia dla pojazdów elektrycznych są zgodne z szeregiem standardów branżowych, takich jak standard branży motoryzacyjnej QC-T1037 dla kabli wysokiego napięcia dla pojazdów drogowych i TCAS 356-2019 Kabry wysokiego napięcia dla nowych pojazdów energetycznych. Standardy te przedstawiają określone wymagania dotyczące wydajności elektrycznej, wydajności mechanicznej i możliwości adaptacji środowiskowej kabli.

Zastosowania: Kable wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych są używane nie tylko do połączeń w pojazdach, ale także do połączeń między portem ładującym a baterią, wewnątrz akumulatora, między akumulatorem a silnikiem i innymi komponentami, a także urządzeń do magazynowania energii akumulatora i innych pól. Kable muszą być w stanie wytrzymać trudne warunki, takie jak środowiska o wysokiej i niskiej temperaturze, spray solne, pola elektromagnetyczne, olej i chemikalia.

Opracowanie i zastosowanie kabli wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych jest jednym z kluczowych czynników w promowaniu zrównoważonej i przyjaznej dla klimatu przyszłości mobilności elektrycznej. Ponieważ technologia pojazdów elektrycznych nadal rozwija się, wydajność i standardy kabli wysokiego napięcia są nadal zoptymalizowane w celu zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na wymagania dotyczące przesyłania i bezpieczeństwa energii.

2. Lekkie kable aluminiowe

Przyjęcie lekkich aluminiowych kabli samochodowych jest jednym z ważnych trendów w branży motoryzacyjnej, szczególnie w nowym przemyśle motoryzacyjnym energetycznym, w dążeniu do lekkiej, efektywności energetycznej i zasięgu. Poniżej znajduje się szczegółowa analiza lekkich aluminiowych kabli samochodowych:

Tło i trend

Lekkie zapotrzebowanie samochodowe: Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych popyt na lekką konstrukcję motoryzacyjną jest dodatkowo zwiększona. Drut i kabel, jako główne elementy motoryzacyjnej skrzyni biegów mocy, są tradycyjnie zaprojektowane do używania miedzi jako przewodu, ale kable rdzeń miedzianych są drogie i ciężkie. Dlatego rozwój jakości światła, niedrogiego przewodu przewodnika i kabla do samochodów stało się koniecznym wyborem do lekkiej konstrukcji motoryzacyjnej.

Aluminiowe przewaga kablowa: Tradycyjny przemysł energetyczny ma długą historię korzystania z kabli aluminiowych, kabli aluminiowych, niskiej, lekkiej, długiej żywotności, szczególnie odpowiednich do transmisji mocy na duże napięcia. Chiny są bogate w zasoby aluminiowe, fluktuacje cen materialnych, stabilność kosztów i łatwa do kontrolowania. W nowej branży pojazdów energetycznych stosowanie kabli aluminiowych zamiast miedzianych kabli jest idealnym rozwiązaniem do zmniejszenia wagi i kosztów.

Aluminiowe przypadki aplikacji produktu

Model magistrali: Wewnętrzne i zewnętrzne ultradźwiękowe drut aluminiowy, zużycie przewodu łączącego o dużej średnicy, zaleta używania drutu aluminiowego jest oczywista.

Samochód pasażerski: DC Busbar przyjmuje kabel aluminiowy 50 mm2, który został pomyślnie produkowany masowo. Zastosowanie spawania ultradźwiękowego skutecznie poprawia wydajność kontaktu elektrycznego połączeń i skutecznie zmniejsza jakość wiązki przewodów w porównaniu do przewodów miedzianych.

Pistolet ładowania prądu przemiennego: Zastosowanie opornego na zginanie drutu stopu aluminiowego, lekką, stabilną wydajnością w teście starzenia, stopniowo rozpoczął produkcję masy; DC Port do ładowania dla samochodów pasażerskich wykorzystuje drut aluminiowy w celu poprawy rozpraszania ciepła, a spawanie ultradźwiękowe jest używane w okrągłym terminalu portu ładującego, co znacznie poprawia wydajność kontaktu elektrycznego, zmniejsza ilość generowanego ciepła i poprawia żywotność usług.

Różnice w wydajności między miedzią a aluminium

Oporność i przewodność: Ze względu na różną oporność glinu i miedzi przewodność przewodu glinu wynosi 62% IAC. Gdy obszar przekroju przewodu aluminiowego wynosi 1,6 razy większy niż miedź, jego wydajność elektryczna jest taka sama jak miedź.

Stosunek masy: ciężar właściwy aluminium wynosi 2,7 kg/m3, ciężar właściwy miedzi wynosi 8,89 kg/m3, więc stosunek masy tych dwóch wynosi (2,7 × 160%)/(8,89 × 1) ≈50%. Oznacza to, że przy tej samej wydajności elektrycznej masa przewodu aluminiowego wynosi tylko 1/2 masy ciała miedzi.

Powierzchnia rynkowa i perspektywa

Roczna stopa wzrostu: Na podstawie analizy rynkowej roczna stopa wzrostu prześcieradła aluminiowego i materiału wytłaczonego wyniesie około 30% do 2025 r., Co pokazuje ogromny potencjał aluminium w dziedzinie lekkiej motoryzacji.

Analiza niepewności

Czynniki kosztowe: Chociaż kable aluminiowe mają zalety kosztów, istnieje ujemny czynnik rosnących kosztów aluminium zamiast stali w branży motoryzacyjnej, co może wpływać na szybkość popularyzacji kabli aluminiowych.

Wyzwania techniczne: Zastosowanie kabli aluminiowych w samochodach nadal stoi przed wyzwaniami technicznymi, takimi jak poprawa wydajności kontaktu elektrycznego połączeń i optymalizacja rozpraszania ciepła, które należy rozwiązać poprzez innowacje technologiczne.

Przyjęcie lekkich aluminiowych kabli motoryzacyjnych jest nieuniknionym trendem dla przemysłu motoryzacyjnego do realizacji oszczędności energii i redukcji emisji oraz poprawy zasięgu. Wraz z ciągłym postępem technologii i dalszą optymalizacją kosztów zastosowanie kabli aluminiowych w branży motoryzacyjnej będzie bardziej obszerne, co wpływa na motoryzację lekkiej i oszczędności energii i redukcji emisji.

3. Kable osłonięte do redukcji EMI

Zatrzymania elektromagnetyczne (EMI) w samochodach jest złożonym problemem, szczególnie w pojazdach elektrycznych i hybrydowych ze względu na intensywne stosowanie urządzeń elektronicznych o dużej mocy. Jako jeden z głównych czynników przyczyniających się do EMI, projekt i wybór materiału wiązek przewodów samochodowych ma kluczowe znaczenie dla minimalizacji EMI. Oto kilka kluczowych punktów na temat zmniejszenia EMI w samochodach za pomocą kabli osłonowych:

Jak działają kable osłonięte: Kable ekranowane działają poprzez dodanie warstwy metalowego warkocza lub folii wokół przewodów. Ogólowanie to odbija i pochłania fale elektromagnetyczne, zmniejszając w ten sposób EMI. Oszywanie jest podłączone do ziemi, która kieruje przechwyconą energię elektromagnetyczną do ziemi i zapobiega jej interferowaniu innych odstępstw elektronicznych.

Rodzaje ekranowania: Istnieją dwa główne rodzaje ekranowania: tarcze zaplecone i ekranowanie folii. Pletające się ekranowanie metalowe zapewnia lepszą wytrzymałość mechaniczną i elastyczność, podczas gdy ekranowanie folii zapewnia lepsze ekranowanie przy niższych częstotliwościach. W aplikacjach motoryzacyjnych często stosuje się kombinację tych dwóch typów ekranowania do optymalnego ekranowania.

Uziemienie tarczy: Aby ekranowany kabel był skuteczny, tarcza musi być odpowiednio uziemiona. Jeśli tarcza nie jest odpowiednio uziemiona, może stać się anteną i zamiast tego zwiększyć EMI. W samochodach często przymocowanie tarczy do metalowej ramy pojazdu zapewniają dobrą ścieżkę do uziemienia.

Tam, gdzie używane są kable osłonięte: w samochodach kable ekranowe są używane głównie do krytycznych linii sygnałowych i kontrolnych, które są podatne na EMI lub które mogą stać się źródłami EMI. Na przykład linie używane do jednostek sterujących silnikami (ECU), sygnałów czujników, sieci w pojazdach (np. Autobusy CAN) i systemów rozrywki zwykle wykorzystują kable osłonięte.

Korzystanie z kabli ekranowanych w połączeniu z nietypowymi kablami: w środowiskach motoryzacyjnych, w których przestrzeń jest ograniczona, kable wysokiego i niskiego napięcia są często umieszczane w bliskiej odległości od siebie. Aby zminimalizować EMI, kabel wysokiego napięcia może być zaprojektowany jako kabel osłonięty, podczas gdy kabel o niskim napięciu można nie wystawiać. W ten sposób tarcza kabla wysokiego napięcia chroni kabel niskiego napięcia przed EMI.

Układ i konstrukcja kabla: Oprócz korzystania z kabli ekranowanych, właściwy układ kabla jest również bardzo ważny. Należy unikać tworzenia pętli w kablach, ponieważ pętle zwiększają EMI. Ponadto kable powinny znajdować się jak najdalej od źródeł EMI, takich jak silniki i konwertery energii.

Korzystanie z filtrów: Oprócz kabli ekranowanych filtry EMI można dodać na obu końcach kabla, aby dodatkowo zminimalizować EMI. Filtry mogą być kondensatorami lub induktorami, które odfiltrowały szum w określonym zakresie częstotliwości.

Podsumowując, używając kabli ekranowanych i łącząc je z odpowiednim układem kabla i technikami filtrowania, EMI w samochodach można znacznie zmniejszyć, a tym samym poprawiając niezawodność i wydajność sprzętu elektronicznego.

4. Kable odporne na wysoką temperaturę

Odporne na wysoką temperaturę kable motoryzacyjne to kable zaprojektowane dla przemysłu motoryzacyjnego w celu utrzymania stabilnej wydajności w środowiskach o wysokiej temperaturze. Są one głównie wykonane z kilku specjalnych materiałów, aby zapewnić niezawodność i bezpieczeństwo w obszarach wysokotemperaturowych, takich jak przedziały silnikowe. Oto kilka typowych materiałów używanych do kabli samochodowych w wysokiej temperaturze:

Materiały TPE: Elastomery termoplastyczne (elastomery termoplastyczne), w tym styren, olefiny, dienes, chlorek winylu, poliestry, estry, amidy, organofluoryny, silikony i winyle. Obecnie elastomery oparte na kopolimerach blokowych blokowych SEBS (styren-etylen-butylen-styren) są najczęściej stosowanymi materiałami TPE.

Materiały TPU: termoplastyczna poliuretan (termoplastyczna poliuretan), struktura molekularna jest podzielona na typ poliestrowy i polieterski typu, przez sztywne blok i elastyczne segmenty łańcucha. Materiały TPU w procesie przetwarzania formowania wtrysku stanowi ponad 40% formowania wytłaczania.

Materiał PVC: chlorek poliwinylu (chlorek poliwinylu), poprzez dodanie różnych ilości plastyfikatorów w celu regulacji jego miękkości, zmniejszenie temperatury „szklanej przejścia”, aby mieć dobrą elastyczność i plastyczność, łatwe do przetwarzania formowania.

Materiał silikonowy: wysoce aktywny materiał adsorbentowy, substancja amorficzna, guma termoutwardzalna. Silikon ma doskonałą odporność na ciepło i zimno oraz szeroki zakres temperatur roboczych, od -60 ° C do +180 ° C i więcej.

Polietylen usieciowany XLPE: poprzez chemiczne sieciowanie do elastomerów termoutwardzalnych, poprawa właściwości izolacji, zakres odporności na temperaturę kabla jest rozszerzony, wydajność została ulepszona. Kabel XLPE po wystąpieniu spalania, produkcja dwutlenku węgla i wody, stosunkowo przyjazna dla środowiska.

Wybór i zużycie tych materiałów umożliwiają stabilne kable motoryzacyjne o wysokiej temperaturze przez długi czas w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak przedziały silnikowe i bliskie układy wydechowe, zapewniając normalne działanie motoryzacyjnych układów elektrycznych. Ponadto kable oporne na wysoką temperaturę mają również zalety oporności na olej, odporność na wodę, odporność na kwas i alkalia, odporność na gaz korozyjną, odporność na starzenie się itp. Są odpowiednie do metalurgii, energii elektrycznej, petrochemikaliów, bułki, energii, żelaza i stali, maszyn elektrycznych i innych pól. Wybierając kable odporne na wysoką temperaturę, musisz wybrać odpowiedni model zgodnie z faktycznym scenariuszem aplikacji, środowiskiem temperatury, poziomem napięcia i innymi czynnikami, aby zapewnić, że kabel ma dobrą wydajność i bezpieczeństwo w warunkach wysokiej temperatury.

5. Inteligentne kable ze zintegrowanymi czujnikami

Smart Carbles ze zintegrowanymi czujnikami są integralną częścią nowoczesnych inteligentnych samochodów i odgrywają kluczową rolę w architekturze elektrycznej i elektronicznej pojazdu. Kable inteligentnych samochodów są nie tylko odpowiedzialne za transmisję energii, ale co ważniejsze, przenoszą sygnały danych i sterowania, łącząc jednostki mikrokontrolerów (MCU), czujniki, siłowniki i inne elektroniczne jednostki kontrolne (ECU) w samochodzie, tworząc „sieć neuronową” samochodu.

Funkcja i znaczenie inteligentnych kabli samochodowych

Transmisja danych: Smart Carbles są odpowiedzialne za przesyłanie danych z czujników do MCU i poleceń z MCU do siłowników. Dane te obejmują między innymi prędkość, temperaturę, ciśnienie, pozycję itp., I mają kluczowe znaczenie dla osiągnięcia precyzyjnej kontroli pojazdu.
Rozkład mocy: kabel nie tylko przesyła dane, ale jest również odpowiedzialny za dystrybucję zasilania na różne urządzenia elektroniczne w samochodzie, aby upewnić się, że działają one prawidłowo.
Bezpieczeństwo i bezpieczeństwo: Kabel został zaprojektowany z myślą o bezpieczeństwie, takich jak użycie materiałów ognioodpornych i ustawienie ochrony nadprądowej, aby zapewnić, że obwód można odciąć w czasie w przypadku awarii, unikając potencjalnych zagrożeń bezpieczeństwa.

Wymagania projektowe

Projektowanie kabli inteligentnych samochodów musi spełniać następujące wymagania:

Niezawodność: Kable muszą być w stanie niezawodnie pracować w różnych trudnych środowiskach w samochodzie, w tym w wysokiej temperaturze, niskiej temperaturze, wibracji i wilgotności.
Trwałość: Kable muszą być wystarczająco trwałe, aby wytrzymać długie okresy użytkowania bez awarii.
Bezpieczeństwo: Kable powinny być dobrze izolowane, aby zmniejszyć ryzyko zwarć i mieć niezbędne mechanizmy ochrony.
Lekka: z trendem w kierunku lekkich pojazdów, kable muszą być również tak lekkie i cienkie, jak to możliwe, aby zmniejszyć ogólną wagę pojazdu.
Kompatybilność elektromagnetyczna: Kable powinny mieć dobrą wydajność ekranowania, aby zmniejszyć zakłócenia sygnału.

Scenariusz aplikacji

Smart Carbles są szeroko stosowane w różnych systemach samochodów, w tym między innymi:

System sterowania silnikiem: Podłączanie ECU silnika z czujnikami i siłownikami w celu realizacji precyzyjnej kontroli silnika.
System kontroli nadwozia: łączenie modułu sterowania nadwoziem (BCM) z oknami, zamkami drzwi, oświetleniem i innymi systemami.
System wspomagania sterownika: Łączy kontroler ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) z czujnikami takimi jak aparat i radar.
System informacyjno -rozrywkowy: Łączy centrum multimedialne z głośnikami audio, systemem nawigacji itp.

Przyszłe trendy

W miarę ewolucji architektur elektronicznych i elektrycznych samochodowych, podobnie jak inteligentne kable samochodów. Przyszłe trendy obejmują:

Scentralizowana architektura: Gdy architektury elektroniczne samochodowe przesuwają się z rozproszonych na scentralizowane, złożoność i długość kabla prawdopodobnie spadną, pomagając zmniejszyć masę pojazdu i poprawić wydajność przepływu informacji.
Inteligentne zarządzanie: Kable zintegrują bardziej inteligentne komponenty, takie jak wbudowane czujniki i inteligentne złącza, umożliwiając autodiagnostykę i raportowanie statusu.
Zastosowanie nowych materiałów: Aby jeszcze bardziej zmniejszyć wagę i poprawić wydajność, kable mogą być wykonane z nowych lekkich materiałów.

Kable inteligentnych samochodów to kluczowe elementy łączące samochodowe systemy elektroniczne, a ich projektowanie i wydajność mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności samochodów. W miarę przyspieszenia technologii i motoryzacyjnej elektroniki, inteligentne kable samochodowe będą nadal ewoluować, aby zaspokoić potrzebę wyższej wydajności.

6. Kable biodegradowalne i ekologiczne

Na tle dążenia do ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju biodegradowalne i przyjazne dla środowiska kable motoryzacyjne stają się gorącym tematem w branży produkcyjnej motoryzacyjnej. Kable te spełniają potrzeby branży motoryzacyjnej pod względem wydajności, ale także wykazują znaczące zalety pod względem ochrony środowiska.

Biodegradowalne kable izolowane

Biodegradowalne kable izolowane są wykonane z biodegradowalnych materiałów izolacyjnych, które w określonych warunkach środowiskowych można stopniowo rozłożyć poprzez metabolizm mikroorganizmów i ostatecznie przekształcane w małe cząsteczki przyjazne dla środowiska, takie jak dwutlenek węgla i woda. Proces ten zwykle wymaga pewnego czasu i odpowiednich warunków środowiskowych. Zastosowanie kabli biodegradowalnych jest zgodne z zasadami zielonego i zrównoważonego rozwoju. Zapewnia wydajność kabli, jednocześnie minimalizując wpływ na środowisko i promuje rozwój branży zielonej kablowej.

Kable z niepełnym lakierem izolacyjnym

Nieplekający lakier izolacyjny dla kabli wykorzystuje nieograniczone lakier izolacyjny do wymiany materiałów izolacyjnych zawierających niebezpieczne składniki w tradycyjnych kablach. Ta innowacja nie tylko zmniejsza zanieczyszczenie środowiska, ale także poprawia bezpieczeństwo i niezawodność kabli.

Materiały biologiczne w kablach motoryzacyjnych

Materiały na bazie biologicznej, zwłaszcza włókna kwasu polilaktycznego (PLA), kompozyty i nylon, mają ogromny potencjał do zastosowania w branży motoryzacyjnej ze względu na ich biodegradowalność, produkcję i przetwarzanie środowiska, szeroką gamę źródeł surowców, niski zapach i niskimi lotnymi związkami organicznymi (LZO). Przy znacznym wzroście zdolności produkcyjnych kwas PLA PLALACTIN (PLA), jako polimer na bazie biologicznej pochodzący z zasobów naturalnych, również odnotował jego ogromny rozwój. PLA jest chemicznie syntetyzowany z naturalnej kukurydzy. Materiał ten można rozłożyć na CO2 i H2O przez mikroorganizmy po odrzuceniu, bez powodowania zanieczyszczenia środowisku, i jest uznawany za nowy ekologiczny materiał, który jest zielony i zrównoważony w XXI wieku.

Zastosowanie materiałów TPU w kablach motoryzacyjnych

Materiały termoplastyczne poliuretanowe (TPU) oferują nie tylko doskonałą wydajność, ale także biodegradowalne (3-5 lat) i recyklingowe. Zrównoważone i przyjazne dla środowiska właściwości materiałów TPU oferują nową opcję dla kabli motoryzacyjnych, co pomaga zmniejszyć wpływ na środowisko.

Wyzwania i perspektywy

Chociaż biodegradowalne i ekologiczne kable motoryzacyjne wykazują wiele zalet, ich aplikacja stoi przed pewnymi wyzwaniami i ograniczeniami. Na przykład na szybkość i skuteczność degradacji wpływają warunki środowiskowe, wymagające starannej oceny i wyboru scenariuszy aplikacji. Jednocześnie wydajność i stabilność degradowalnych materiałów izolacyjnych muszą być stale ulepszane i testowane, aby zapewnić ich niezawodność i bezpieczeństwo. W przyszłości, wraz ze wzrostem technologii i zwiększa się świadomość środowiska, oczekuje się, że biodegradowalne i ekologiczne kable motoryzacyjne będą odgrywać większą rolę w branży motoryzacyjnej, prowadząc całą branżę w bardziej przyjaznym i zrównoważonym kierunku.