Вести - Иновации во електричните кабли за автомобили: Што е ново на пазарот?

Со брзиот развој на автомобилската индустрија, електричните кабли станаа критични компоненти во современите возила. Еве некои од најновите иновации кај електричните кабли за автомобили:

1. Високонапонски кабли за електрични возила

Високонапонските кабли за електрични возила се клучни компоненти што се користат во електричните возила за поврзување на високонапонски батерии, инвертори, компресори за климатизација, трифазни генератори и електрични мотори за да се реализира пренос на електрична енергија. Во споредба со каблите што се користат во традиционалните возила на гориво, високонапонските кабли за електрични возила ги имаат следниве карактеристики и барања:

Висок напон и висока струја: Каблите за висок напон за електрични возила се дизајнирани да издржат напони до 600VAC/900VDC (патнички автомобили) или 1000VAC/1500VDC (комерцијални возила) и струи од 250A до 450A или дури и повисоки. Ова е многу повисоко од системите од 12V што обично се користат кај возилата со конвенционално гориво.

Материјал на проводник: Проводниците обично се изработени од жарена мека бакарна жица или калаисана бакарна жица за подобрена спроводливост и отпорност на корозија. Безкислородните бакарни жици (кои содржат помалку од 0,001% кислород и чистота повеќе од 99,99%) се широко користени во високонапонските кабли за електрични возила поради нивната висока чистота и некршливи карактеристики.

Материјали за изолација и обвивка: За да се задоволат барањата за висок напон и висока струја, високонапонските кабли се изолирани со изолациски материјали со голема дебелина на ѕидот, како што се силиконска гума, вкрстено поврзан полиетилен или вкрстено поврзан полиолефин, кои имаат добра отпорност на топлина и ефект на забавување на пламенот, и можат да издржат високи температури над 150℃.

Заштита и заштита: Каблите со висок напон бараат електромагнетна заштита за да се намали шумот од електромагнетното поле и електромагнетните пречки, додека заштитните материјали (како што се цевки за топлинска изолација и компилирани цевки) и заптивните прстени на надворешниот слој на каблите гарантираат дека каблите се водоотпорни, отпорни на прашина и отпорни на абење во сурови средини.

Дизајн и поврзување: Дизајнот на високонапонски кабли за електрични возила треба да ги земе предвид ограничувањата на просторот за поврзување, безбедносните барања (на пр., минимално растојание од 100 милиметри или повеќе помеѓу високонапонските и нисконапонските проводници), тежината и цената. Радиусот на свиткување на кабелот, растојанието до точката на прицврстување и околината во која се користи (на пр. внатре или надвор од возилото) исто така ќе влијаат на неговиот дизајн и избор.

Стандарди и спецификации: Дизајнот и производството на високонапонски кабли за електрични возила следат низа индустриски стандарди, како што се QC-T1037 Стандардот за автомобилска индустрија за високонапонски кабли за патни возила и TCAS 356-2019 Високонапонски кабли за возила со нова енергија. Овие стандарди поставуваат специфични барања за електричните перформанси, механичките перформанси и прилагодливоста на каблите кон животната средина.

Примени: високонапонските кабли за електрични возила не се користат само за врски во возилото, туку и за врски помеѓу приклучокот за полнење и батеријата, во батеријата, помеѓу батеријата и моторот и другите компоненти, како и уредите за складирање на енергија во батеријата и други полиња. Каблите мора да бидат способни да издржат сурови услови како што се средини со висока и ниска температура, сол во прав, електромагнетни полиња, масло и хемикалии.

Развојот и примената на високонапонски кабли за електрични возила е еден од клучните фактори во промовирањето на одржлива и климатски пријателска иднина за електрична мобилност. Како што технологијата за електрични возила продолжува да напредува, перформансите и стандардите на високонапонските кабли продолжуваат да се оптимизираат за да се задоволи растечката побарувачка за пренос на енергија и безбедносните барања.

2. Лесни алуминиумски кабли

Усвојувањето на лесни алуминиумски автомобилски кабли е еден од важните трендови во автомобилската индустрија, особено во автомобилската индустрија за нова енергија, во потрага по лесна тежина, енергетска ефикасност и автономија. Следново е детална анализа на лесни алуминиумски автомобилски кабли:

Позадина и тренд

Побарувачка за лесна автомобилска потрошувачка: со брзиот развој на возила со нова енергија, побарувачката за лесна автомобилска потрошувачка е дополнително зголемена. Жиците и кабелите, како главни компоненти на автомобилскиот пренос на енергија, традиционално се дизајнирани да користат бакар како спроводник, но каблите со бакарно јадро се скапи и со тежок квалитет. Затоа, развојот на лесна, ефтина алуминиумска спроводна жица и кабел за автомобили стана неопходен избор за лесна автомобилска потрошувачка.

Предности на алуминиумски кабли: традиционалната енергетска индустрија има долга историја на користење на алуминиумски кабли, алуминиумските кабли се ниски по цена, мала тежина, долг век на траење, особено погодни за пренос на електрична енергија со висок напон на долги растојанија. Кина е богата со алуминиумски ресурси, флуктуации на цените на материјалите, стабилност на трошоците и леснотија за контрола. Во индустријата за нови енергетски возила, употребата на алуминиумски кабли наместо бакарни кабли е идеално решение за намалување на тежината и трошоците.

Кутии за примена на производи од алуминиумска жица

Модел на автобус: батерија за внатрешно и надворешно ултразвучно заварување од алуминиумска жица, употреба на жица за поврзување со голем дијаметар, предноста на користењето на алуминиумска жица е очигледна.

Патнички автомобил: DC шината користи алуминиумски кабел од 50 mm2, кој е успешно масовно произведен. Употребата на ултразвучно заварување ефикасно ги подобрува електричните контактни перформанси на споевите и ефикасно го намалува квалитетот на кабелскиот сноп во споредба со бакарните жици.

Пиштол за полнење со наизменична струја: користејќи жица од алуминиумска легура со висока цврстина, отпорна на свиткување, мала тежина, стабилни перформанси при тест за стареење, постепено започна масовно производство; жицата за порт за полнење со еднонасочна струја за патнички автомобили користи алуминиумска жица за подобрување на дисипацијата на топлината, а ултразвучно заварување се користи во терминалот на кружниот порт за полнење, што значително ги подобрува перформансите на електричниот контакт, ја намалува количината на генерирана топлина и го подобрува работниот век.

Разлики во перформансите помеѓу бакар и алуминиум

Отпорност и спроводливост: Поради различната отпорност на алуминиумот и бакарот, спроводливоста на алуминиумскиот проводник е 62% IACS. Кога пресечната површина на алуминиумскиот проводник е 1,6 пати поголема од онаа на бакарот, неговите електрични перформанси се исти како и на бакарот.

Однос на маса: специфичната тежина на алуминиумот е 2,7 кг/м3, специфичната тежина на бакарот е 8,89 кг/м3, па односот на масата на двата е (2,7 × 160%)/(8,89 × 1) ≈50%. Ова значи дека под исти електрични перформанси, масата на алуминиумскиот проводник е само 1/2 од масата на бакарното тело.

Пазарен простор и перспектива

Годишна стапка на раст: Врз основа на анализата на пазарот, годишната стапка на раст на алуминиумските валани лимови и екструдираните материјали ќе биде околу 30% до 2025 година, што го покажува огромниот потенцијал на алуминиумот во областа на автомобилската лесна конструкција.

Анализа на неизвесност

Фактори на трошоци: Иако алуминиумските кабли имаат предности во однос на трошоците, постои негативен фактор на зголемување на цената на алуминиумот наместо на челикот во автомобилската индустрија, што може да влијае на брзината на популаризација на алуминиумските кабли.

Технички предизвици: Примената на алуминиумски кабли во автомобилите сè уште се соочува со технички предизвици, како што се подобрувањето на електричните контактни перформанси на споевите и оптимизацијата на дисипацијата на топлината, кои треба да се решат преку технолошки иновации.

Усвојувањето на лесни алуминиумски автомобилски кабли е неизбежен тренд за автомобилската индустрија во насока на заштеда на енергија и намалување на емисиите, како и подобрување на дометот. Со континуираниот напредок на технологијата и понатамошната оптимизација на трошоците, примената на алуминиумските кабли во автомобилската индустрија ќе биде пообемна, со што ќе се даде важен придонес за заштеда на енергија и намалување на емисиите во автомобилската индустрија.

3. Заштитени кабли за намалување на EMI

Електромагнетните пречки (ЕМИ) во автомобилите се сложен проблем, особено кај електричните и хибридните возила поради интензивната употреба на електронски уреди со голема моќност. Како еден од главните фактори кои придонесуваат за ЕМИ, дизајнот и изборот на материјал за автомобилските кабли се од клучно значење за минимизирање на ЕМИ. Еве неколку клучни точки за тоа како да се намалат ЕМИ во автомобилите преку употреба на заштитени кабли:

Како функционираат заштитените кабли: Заштитените кабли функционираат со додавање слој од метална плетенка или фолија околу спроводниците. Оваа заштита ги рефлектира и апсорбира електромагнетните бранови, со што се намалуваат електромагнетните бранови (EMI). Заштитата е поврзана со земјата, што ја насочува заробената електромагнетна енергија кон земјата и ја спречува да се меша со други електронски уреди.

Видови на заштита: Постојат два главни вида на заштита: заштита од плетен метал и заштита од фолија. Заштитата од плетен метал обезбедува подобра механичка цврстина и флексибилност, додека заштитата од фолија обезбедува подобра заштита при пониски фреквенции. Во автомобилската индустрија, вообичаено е да се користи комбинација од овие два вида заштита за оптимална заштита.

Заземјување на штитот: За да биде ефикасен заштитениот кабел, штитот мора да биде правилно заземјен. Ако штитот не е правилно заземјен, тој може да стане антена и наместо тоа да ги зголеми електромагнетните бранови (EMI). Кај автомобилите, вообичаено е штитот да се прикачи на металната рамка на возилото за да се обезбеди добар пат до земјата.

Каде се користат заштитени кабли: Во автомобилите, заштитените кабли главно се користат за критични сигнални и контролни линии кои се подложни на EMI или кои самите можат да станат извори на EMI. На пример, линиите што се користат за контролни единици на моторот (ECU), сензорски сигнали, мрежи во возилата (на пр., CAN магистрали) и системи за забава обично користат заштитени кабли.

Употреба на заштитени кабли во комбинација со незаштитени кабли: Во автомобилските средини каде што просторот е ограничен, високонапонските и нисконапонските кабли често се поставуваат во непосредна близина еден до друг. За да се минимизираат електромагнетните ефекти (EMI), високонапонскиот кабел може да биде дизајниран како заштитен кабел, додека нисконапонскиот кабел може да биде незаштитен. На овој начин, штитот на високонапонскиот кабел го штити нисконапонскиот кабел од електромагнетни ефекти.

Распоред и дизајн на кабли: Покрај употребата на заштитени кабли, многу е важен и правилниот распоред на каблите. Треба да се избегнува формирање на јамки во каблите, бидејќи јамките ја зголемуваат електромагнетната интерференција (ЕМИ). Покрај тоа, каблите треба да се постават што е можно подалеку од изворите на ЕМИ, како што се моторите и конверторите на енергија.

Употреба на филтри: Покрај заштитените кабли, на двата краја од кабелот може да се додадат EMI филтри за дополнително минимизирање на EMI. Филтрите можат да бидат кондензатори или индуктори, кои го филтрираат шумот во одреден фреквентен опсег.

Накратко, со користење на заштитени кабли и нивно комбинирање со правилен распоред на кабли и техники на филтрирање, електромагнетните ефекти (ЕМИ) во автомобилите може значително да се намалат, со што се подобрува сигурноста и перформансите на електронската опрема.

4. Кабли отпорни на високи температури

Автомобилските кабли отпорни на високи температури се кабли дизајнирани за автомобилската индустрија за одржување на стабилни перформанси во средини со висока температура. Тие се направени главно од неколку специјални материјали за да се обезбеди сигурност и безбедност во области со висока температура, како што се моторните простори. Еве неколку вообичаени материјали што се користат за автомобилски кабли отпорни на високи температури:

TPE материјали: термопластични еластомери (термопластични еластомери), вклучувајќи стирени, олефини, диени, винил хлорид, полиестери, естри, амиди, органофлуорини, силикони и винили. Во моментов, еластомерите базирани на SEBS (стирен-етилен-бутилен-стирен блок кополимер) се најшироко користените TPE материјали.

TPU материјали: термопластичен полиуретан (термопластичен полиуретан), молекуларната структура е поделена на полиестерски тип и полиетерски тип, според крути блокови и флексибилни синџирни сегменти. TPU материјалите во процесот на обработка на шприцова лиење учествуваат со повеќе од 40%, односно околу 35% од екструдираното лиење, со добра еластичност и отпорност на абење.

ПВЦ материјал: Поливинил хлорид (поливинил хлорид), преку додавање на различни количини на пластификатори за регулирање на неговата мекост, намалување на температурата на „стаклен премин“, со цел да се добие добра флексибилност и пластичност, лесно за обработка на калапи.

Силиконски материјал: високоактивен адсорбентен материјал, аморфна супстанца, термореактивна гума. Силиконот има одлична отпорност на топлина и студ и широк опсег на работни температури, од -60°C до +180°C и повеќе.

XLPE вкрстено поврзан полиетилен: преку хемиско вкрстено поврзување во термореактивни еластомери, подобрени се изолациските својства, опсегот на температурна отпорност на кабелот е проширен, а перформансите се подобрени. XLPE кабелот штом ќе се појави согорување, произведува јаглерод диоксид и вода, релативно еколошки.

Изборот и употребата на овие материјали им овозможува на автомобилските кабли отпорни на високи температури да работат стабилно подолг временски период во средини со висока температура, како што се моторните простори и во близина на издувните системи, обезбедувајќи нормално функционирање на автомобилските електрични системи. Покрај тоа, каблите отпорни на високи температури имаат и предности како што се отпорност на масло, отпорност на вода, отпорност на киселини и алкалии, отпорност на корозивни гасови, отпорност на стареење итн. Тие се погодни за металургија, електрична енергија, петрохемија, железнички состав, енергетика, железо и челик, електрични машини и други области. При избор на кабли отпорни на високи температури, треба да го изберете вистинскиот модел според реалното сценарио на примена, температурната средина, нивото на напон и други фактори за да се осигурате дека кабелот има добри перформанси и безбедност при услови на висока температура.

5. Паметни кабли со интегрирани сензори

Паметните кабли за автомобили со интегрирани сензори се составен дел од модерните паметни автомобили и играат клучна улога во електричната и електронската архитектура на возилото. Паметните кабли за автомобили не се одговорни само за пренос на енергија, туку, што е уште поважно, тие носат податоци и контролни сигнали, поврзувајќи микроконтролерски единици (MCU), сензори, актуатори и други електронски контролни единици (ECU) во автомобилот, формирајќи ја „невронската мрежа“ на автомобилот.

Функцијата и важноста на каблите за паметни автомобили

Пренос на податоци: Паметните кабли за автомобили се одговорни за пренесување на податоци од сензорите до микроконтролерот и команди од микроконтролерот до актуаторите. Овие податоци вклучуваат, но не се ограничени на, брзина, температура, притисок, положба итн., и се од клучно значење за постигнување прецизна контрола на возилото.
Дистрибуција на енергија: Кабелот не само што пренесува податоци, туку е одговорен и за дистрибуција на енергија до различните електронски уреди во автомобилот за да се осигури дека тие работат правилно.
Безбедност и сигурност: Кабелот е дизајниран имајќи ја предвид безбедноста, како што се употребата на противпожарни материјали и поставувањето на заштита од прекумерна струја, за да се осигури дека струјното коло може да се исклучи навреме во случај на дефект, избегнувајќи потенцијални безбедносни опасности.

Дизајнерски барања

Дизајнот на каблите за паметни автомобили мора да ги исполнува следниве барања:

Сигурност: Каблите треба да можат сигурно да работат во различни сурови средини во автомобилот, вклучувајќи висока температура, ниска температура, вибрации и влажност.
Издржливост: Каблите мора да бидат доволно издржливи за да издржат долги периоди на употреба без дефекти.
Безбедност: Каблите треба да бидат добро изолирани за да се намали ризикот од кратки споеви и да имаат потребни заштитни механизми.
Лесна тежина: Со трендот кон лесни возила, каблите треба да бидат што е можно полесни и потенки за да се намали вкупната тежина на возилото.
Електромагнетна компатибилност: Каблите треба да имаат добри перформанси на заштита за да се намалат пречките на сигналот.

Сценарио на апликација

Паметните кабли за автомобили се широко користени во различни системи на автомобили, вклучувајќи, но не ограничувајќи се на:

Систем за контрола на моторот: поврзување на ECU на моторот со сензори и актуатори за да се постигне прецизна контрола на моторот.
Систем за контрола на каросеријата: поврзување на модулот за контрола на каросеријата (BCM) со прозорци, брави на вратите, осветлување и други системи.
Систем за помош на возачот: го поврзува контролерот на ADAS (Напредни системи за помош на возачот) со сензори како што се камера и радар.
Инфозабавен систем: го поврзува мултимедијалниот центар со аудио звучници, навигациски систем итн.

Идни трендови

Како што се развиваат автомобилските електронски и електрични архитектури, така се развиваат и паметните кабли за автомобили. Идните трендови вклучуваат:

Централизирана архитектура: Како што автомобилските електронски архитектури се менуваат од дистрибуирани кон централизирани, комплексноста и должината на каблите веројатно ќе се намалат, што ќе помогне да се намали тежината на возилото и да се подобри ефикасноста на протокот на информации.
Интелигентно управување: Каблите ќе интегрираат поинтелигентни компоненти, како што се вградени сензори и паметни конектори, овозможувајќи самодијагностика и известување за статусот.
Примена на нови материјали: За понатамошно намалување на тежината и подобрување на перформансите, каблите може да се направат од нови лесни материјали.

Паметните кабли за автомобили се клучни компоненти што ги поврзуваат автомобилските електронски системи, а нивниот дизајн и перформанси се клучни за обезбедување на безбедноста и сигурноста на автомобилите. Со напредокот на технологијата и забрзувањето на автомобилската електроника, паметните кабли за автомобили ќе продолжат да се развиваат за да ја задоволат потребата за повисоки перформанси.

6. Биоразградливи и еколошки кабли

Во контекст на стремежот кон заштита на животната средина и одржлив развој, биоразградливите и еколошки автомобилски кабли стануваат жешка тема во автомобилската индустрија. Овие кабли не само што ги задоволуваат потребите на автомобилската индустрија во однос на перформансите, туку покажуваат и значајни предности во однос на заштитата на животната средина.

Биоразградливи изолирани кабли

Биоразградливите изолирани кабли се направени од биоразградливи изолациски материјали, кои, под одредени услови на животната средина, можат постепено да се разградуваат преку метаболизмот на микроорганизмите и на крајот да се претворат во еколошки мали молекули, како што се јаглерод диоксид и вода. Овој процес обично бара одредено време и соодветни услови на животната средина. Употребата на биоразградливи кабли е во согласност со принципите на зелен и одржлив развој. Тоа ги обезбедува перформансите на каблите, а воедно го минимизира влијанието врз животната средина и го промовира развојот на индустријата за зелени кабли.

Кабли со незагадувачки изолационен лак

Незагадувачкиот изолациски лак за кабли користи неопасен изолациски лак за да ги замени изолационите материјали што содржат опасни состојки во традиционалните кабли. Оваа иновација не само што го намалува загадувањето на животната средина, туку и ја подобрува безбедноста и сигурноста на каблите.

Биолошки материјали во автомобилски кабли

Биоматеријалите, особено влакната од полилактична киселина (PLA), композитите и најлонот, имаат голем потенцијал за примена во автомобилската индустрија поради нивната биоразградливост, еколошки прифатливо производство и преработка, широк спектар на извори на суровини, низок мирис и ниска содржина на испарливи органски соединенија (VOC). Со значителното зголемување на производствениот капацитет, полилактичната киселина (PLA), како био-полимер добиен од природни ресурси, исто така доживеа огромен развој. PLA се синтетизира хемиски од природна пченка. Овој материјал може да се разгради во CO2 и H2O од микроорганизми откако ќе се отфрли, без да предизвика загадување на животната средина, и е препознаен како нов екоматеријал кој е зелен и одржлив во 21 век.

Примена на TPU материјали во автомобилски кабли

Термопластичните полиуретански (TPU) материјали не само што нудат одлични перформанси, туку се и биоразградливи (3-5 години) и рециклирачки. Одржливите и еколошки својства на TPU материјалите нудат нова опција за автомобилски кабли, што помага да се намали влијанието врз животната средина.

Предизвици и перспективи

Иако биоразградливите и еколошки автомобилски кабли покажуваат многу предности, нивната примена се соочува со некои предизвици и ограничувања. На пример, брзината и ефективноста на деградацијата се под влијание на условите на животната средина, што бара внимателна евалуација и избор на сценарија за примена. Во исто време, перформансите и стабилноста на разградливите изолациски материјали треба постојано да се подобруваат и тестираат за да се обезбеди нивната сигурност и безбедност. Во иднина, како што технологијата продолжува да напредува и свеста за животната средина се зголемува, се очекува биоразградливите и еколошки автомобилски кабли да играат поголема улога во автомобилската индустрија, движејќи ја целата индустрија во поеколошка и одржлива насока.