Nyheter - Innovasjoner innen elektriske bilkabler: Hva er nytt på markedet?

Med bilindustrien i rask utvikling har elektriske kabler blitt kritiske komponenter i moderne kjøretøy. Her er noen av de nyeste innovasjonene innen elektriske bilkabler:

1. Høyspenningskabler for elbiler

Høyspenningskabler for elektriske kjøretøy er nøkkelkomponenter som brukes i elektriske kjøretøy for å koble til høyspenningsbatterier, omformere, klimaanleggskompressorer, trefasegeneratorer og elektriske motorer for å realisere overføring av elektrisk energi. Sammenlignet med kablene som brukes i tradisjonelle drivstoffdrevne kjøretøy, har høyspenningskabler for elektriske kjøretøy følgende egenskaper og krav:

Høyspenning og høystrøm: Høyspenningskabler for elbiler er konstruert for å håndtere spenninger opptil 600 VAC/900 VDC (personbiler) eller 1000 VAC/1500 VDC (nyttekjøretøy) og strømmer fra 250 A til 450 A eller enda høyere. Dette er mye høyere enn 12 V-systemene som vanligvis brukes i konvensjonelle kjøretøy med drivstoff.

Ledermateriale: Ledere er vanligvis konstruert av glødet myk kobbertråd eller fortinnet kobbertråd for forbedret konduktivitet og korrosjonsbestandighet. Oksygenfrie kobbertråder (som inneholder mindre enn 0,001 % oksygen og mer enn 99,99 % renhet) er mye brukt i høyspenningskabler for elbiler på grunn av deres høye renhet og ikke-sprø egenskaper.

Isolasjons- og mantelmaterialer: For å oppfylle kravene til høyspenning og høystrøm, er høyspenningskabler isolert med isolasjonsmaterialer med høy veggtykkelse, som silikongummi, tverrbundet polyetylen eller tverrbundet polyolefin, som har god varmebestandighet og flammehemmende effekt, og tåler høye temperaturer på over 150 ℃.

Skjerming og beskyttelse: Høyspenningskabler krever elektromagnetisk skjerming for å redusere elektromagnetisk feltstøy og elektromagnetisk interferens, mens beskyttende materialer (som varmeisolasjonsrør og sammensatte rør) og tetningsringer på det ytre laget av kablene sikrer at kablene er vanntette, støvtette og slitesterk i tøffe miljøer.

Design og kabling: Design av høyspentkabler for elektriske kjøretøy må ta hensyn til plassbegrensninger for kabling, sikkerhetskrav (f.eks. minimumsavstand på 100 millimeter eller mer mellom høyspent- og lavspentledere), vekt og kostnad. Kabelens bøyeradius, avstanden til festepunktet og miljøet den brukes i (f.eks. inne i eller utenfor kjøretøyet) vil også påvirke design og valg.

Standarder og spesifikasjoner: Design og produksjon av høyspentkabler for elektriske kjøretøy følger en rekke industristandarder, som QC-T1037 Automotive Industry Standard for High-voltage Cables for Road Vehicles og TCAS 356-2019 High-voltage Cables for New Energy Vehicles. Disse standardene stiller spesifikke krav til elektrisk ytelse, mekanisk ytelse og miljøtilpasningsevne for kabler.

Bruksområder: Høyspenningskabler for elektriske kjøretøy brukes ikke bare til tilkoblinger i kjøretøy, men også til tilkoblinger mellom ladeporten og batteriet, inne i batteriet, mellom batteriet og motoren og andre komponenter, samt batterilagringsenheter og andre felt. Kablene må tåle tøffe forhold som miljøer med høy og lav temperatur, saltspray, elektromagnetiske felt, olje og kjemikalier.

Utvikling og bruk av høyspentkabler for elektriske kjøretøy er en av nøkkelfaktorene for å fremme en bærekraftig og klimavennlig fremtid for elektrisk mobilitet. Etter hvert som teknologien for elektriske kjøretøy fortsetter å utvikle seg, fortsetter ytelsen og standardene til høyspentkabler å optimaliseres for å møte den økende etterspørselen etter kraftoverføring og sikkerhetskrav.

2. Lette aluminiumskabler

Bruken av lette aluminiumskabler til bilindustrien er en av de viktigste trendene i bilindustrien, spesielt i den nye energibransjen for biler, i jakten på lettvekt, energieffektivitet og rekkevidde. Følgende er en detaljert analyse av lette aluminiumskabler til bil:

Bakgrunn og trend

Etterspørsel etter lettvektsdesign i bilindustrien: Med den raske utviklingen av nye energikjøretøyer øker etterspørselen etter lettvektsdesign i bilindustrien ytterligere. Ledninger og kabler, som hovedkomponenter i kraftoverføring i biler, er tradisjonelt designet med kobber som leder, men kobberkjernekabler er dyre og tunge i kvalitet. Derfor har utviklingen av lettvektsledere og -kabler i aluminium av lav kvalitet for biler blitt et nødvendig valg for lettvektsdesign i bilindustrien.

Fordeler med aluminiumskabel: Den tradisjonelle kraftindustrien har en lang historie med bruk av aluminiumskabler. Aluminiumskabler er lave kostnader, lette i vekt og har lang levetid, og er spesielt egnet for høyspennings kraftoverføring over lange avstander. Kina er rikt på aluminiumressurser, med svingninger i materialprisene, stabile kostnader og enkel kontroll. I den nye energikjøretøyindustrien er bruk av aluminiumskabler i stedet for kobberkabler en ideell løsning for å redusere vekt og kostnader.

Bruksområder for aluminiumstrådprodukter

Bussmodell: batteripakke intern og ekstern ultralydsveising av aluminiumstråd, bruk av strømtilkoblingsledning med stor diameter, fordelen med å bruke aluminiumstråd er åpenbar.

Personbil: DC-samleskinne bruker 50 mm2 aluminiumskabel, som har blitt masseprodusert med suksess. Bruken av ultralydsveising forbedrer effektivt den elektriske kontaktytelsen til skjøtene og reduserer effektivt kvaliteten på ledningsnettet sammenlignet med kobbertråder.

AC-ladepistol: Bruk av høyfast bøyebestandig aluminiumslegeringstråd, lett vekt, stabil ytelse i aldringstest, har gradvis startet masseproduksjon; DC-ladeporttråd for personbiler bruker aluminiumstråd for å forbedre varmespredning, og ultralydsveising brukes i den runde ladeportterminalen, noe som forbedrer den elektriske kontaktytelsen betydelig, reduserer mengden varme som genereres og forbedrer levetiden.

Ytelsesforskjeller mellom kobber og aluminium

Resistivitet og konduktivitet: På grunn av den forskjellige resistiviteten til aluminium og kobber, er konduktiviteten til en aluminiumleder 62 % av den interne elektrisitetskonstant- ...

Masseforhold: Den spesifikke tyngdekraften til aluminium er 2,7 kg/m3, den spesifikke tyngdekraften til kobber er 8,89 kg/m3, så masseforholdet mellom de to er (2,7 × 160 %) / (8,89 × 1) ≈50 %. Dette betyr at med samme elektriske ytelse er massen til aluminiumlederen bare 1/2 av kobberlegemets masse.

Markedsplass og prospekter

Årlig vekstrate: Basert på markedsanalyser vil den årlige vekstraten for valset aluminiumsplate og ekstrudert materiale være omtrent 30 % innen 2025, noe som viser det enorme potensialet aluminium har innen lettvekt i bilindustrien.

Usikkerhetsanalyse

Kostnadsfaktorer: Selv om aluminiumskabler har kostnadsfordeler, er det en negativ faktor at prisen på aluminium i stedet for stål i bilindustrien øker, noe som kan påvirke hastigheten på populariseringen av aluminiumskabler.

Tekniske utfordringer: Bruken av aluminiumskabler i biler står fortsatt overfor tekniske utfordringer, som forbedring av elektrisk kontaktytelse i skjøter og optimalisering av varmespredning, som må løses gjennom teknologisk innovasjon.

Bruken av lette aluminiumskabler i bilindustrien er en uunngåelig trend for bilindustrien å satse på energisparing og utslippsreduksjon, og forbedre rekkevidden. Med kontinuerlig teknologisk utvikling og ytterligere kostnadsoptimalisering vil bruken av aluminiumskabler i bilindustrien bli mer omfattende, noe som vil gi et viktig bidrag til lettvekt, energisparing og utslippsreduksjon i bilindustrien.

3. Skjermede kabler for EMI-reduksjon

Elektromagnetisk interferens (EMI) i biler er et komplekst problem, spesielt i elektriske og hybridbiler på grunn av intensiv bruk av elektroniske enheter med høy effekt. Som en av de viktigste bidragsyterne til EMI er design og materialvalg av ledningsnett i biler avgjørende for å minimere EMI. Her er noen viktige punkter for hvordan man kan redusere EMI i biler ved bruk av skjermede kabler:

Slik fungerer skjermede kabler: Skjermede kabler fungerer ved å legge et lag med metallflette eller folie rundt lederne. Denne skjermingen reflekterer og absorberer elektromagnetiske bølger, og reduserer dermed EMI. Skjermingen er koblet til jord, som leder fanget elektromagnetisk energi til jord og forhindrer at den forstyrrer andre elektroniske enheter.

Typer skjerming: Det finnes to hovedtyper skjerming: flettet metallskjerming og folieskjerming. Flettet metallskjerming gir bedre mekanisk styrke og fleksibilitet, mens folieskjerming gir bedre skjerming ved lavere frekvenser. I bilindustrien er det vanlig å bruke en kombinasjon av disse to skjermingstypene for optimal skjerming.

Jording av skjermen: For at en skjermet kabel skal være effektiv, må skjermen være skikkelig jordet. Hvis skjermen ikke er skikkelig jordet, kan den bli en antenne og øke EMI i stedet. I biler er det vanlig å feste skjermen til metallrammen på kjøretøyet for å gi god vei til jord.

Der skjermede kabler brukes: I biler brukes skjermede kabler hovedsakelig til kritiske signal- og kontrolllinjer som er utsatt for EMI, eller som selv kan bli EMI-kilder. For eksempel bruker linjer som brukes til motorstyringsenheter (ECU-er), sensorsignaler, nettverk i kjøretøy (f.eks. CAN-busser) og underholdningssystemer vanligvis skjermede kabler.

Bruk av skjermede kabler i forbindelse med uskjermede kabler: I bilmiljøer der plassen er begrenset, plasseres ofte høyspennings- og lavspenningskabler i nærheten av hverandre. For å minimere EMI kan høyspenningskabelen utformes som en skjermet kabel, mens lavspenningskabelen kan være uskjermet. På denne måten beskytter skjermen på høyspenningskabelen lavspenningskabelen mot EMI.

Kabeloppsett og design: I tillegg til å bruke skjermede kabler, er riktig kabeloppsett også svært viktig. Dannelse av løkker i kabler bør unngås, da løkker øker EMI. I tillegg bør kabler plasseres så langt unna EMI-kilder som mulig, for eksempel motorer og kraftomformere.

Bruk av filtre: I tillegg til skjermede kabler kan EMI-filtre legges til i begge ender av kabelen for å minimere EMI ytterligere. Filtre kan være kondensatorer eller induktorer, som filtrerer ut støy i et bestemt frekvensområde.

Kort sagt, ved å bruke skjermede kabler og kombinere dem med riktig kabellayout og filtreringsteknikker, kan EMI i biler reduseres betydelig, og dermed forbedre påliteligheten og ytelsen til elektronisk utstyr.

4. Høytemperaturbestandige kabler

Høytemperaturbestandige bilkabler er kabler designet for bilindustrien for å opprettholde stabil ytelse i høytemperaturmiljøer. De er hovedsakelig laget av flere spesielle materialer for å sikre pålitelighet og sikkerhet i høytemperaturområder som motorrom. Her er noen vanlige materialer som brukes til høytemperaturbestandige bilkabler:

TPE-materialer: termoplastiske elastomerer (termoplastiske elastomerer), inkludert styrener, olefiner, diener, vinylklorid, polyestere, estere, amider, organofluoriner, silikoner og vinyler. For tiden er SEBS-baserte elastomerer (styren-etylen-butylen-styren-blokk-kopolymer) de mest brukte TPE-materialene.

TPU-materialer: termoplastisk polyuretan (termoplastisk polyuretan). Den molekylære strukturen er delt inn i polyester og polyeter, og deles inn i stive blokker og fleksible kjedesegmenter. Mer enn 40 % av TPU-materialene i ekstruderingsprosessen, eller omtrent 35 %, utgjør mer enn 40 % av sprøytestøpingen. Dette har god elastisitet og slitestyrke.

PVC-materiale: Polyvinylklorid (polyvinylklorid), ved å tilsette forskjellige mengder myknere for å regulere mykheten, reduseres "glassovergangstemperaturen", slik at det blir god fleksibilitet og plastisitet, og det er lett å bearbeide støpe.

Silikonmateriale: et svært aktivt absorberende materiale, amorft stoff, herdeplast. Silikon har utmerket varme- og kuldebestandighet og et bredt spekter av driftstemperaturer, fra -60 °C til +180 °C og over.

XLPE-tverrbundet polyetylen: Gjennom kjemisk tverrbinding til termoherdende elastomerer forbedres isolasjonsegenskapene, kabelens temperaturmotstandsområde utvides og ytelsen forbedres. XLPE-kabelen produserer karbondioksid og vann når forbrenning skjer, noe som er relativt miljøvennlig.

Valg og bruk av disse materialene gjør at høytemperaturbestandige bilkabler kan fungere stabilt over lengre tid i høytemperaturmiljøer som motorrom og nær eksosanlegg, noe som sikrer normal drift av bilelektriske systemer. I tillegg har høytemperaturbestandige kabler også fordelene med oljebestandighet, vannbestandighet, syre- og alkalibestandighet, motstand mot korrosive gasser, aldringsbestandighet, etc. De er egnet for metallurgi, elektrisk kraft, petrokjemi, rullende materiell, energi, jern og stål, elektriske maskiner og andre felt. Når du velger høytemperaturbestandige kabler, må du velge riktig modell i henhold til det faktiske bruksscenarioet, temperaturmiljøet, spenningsnivået og andre faktorer for å sikre at kabelen har god ytelse og sikkerhet under høye temperaturforhold.

5. Smarte kabler med integrerte sensorer

Smartbilkabler med integrerte sensorer er en integrert del av moderne smartbiler, og de spiller en nøkkelrolle i kjøretøyets elektriske og elektroniske arkitektur. Smartbilkabler er ikke bare ansvarlige for overføring av kraft, men enda viktigere, de bærer data- og kontrollsignaler, og kobler sammen mikrokontrollerenheter (MCU-er), sensorer, aktuatorer og andre elektroniske kontrollenheter (ECU-er) i bilen, og danner bilens «nevrale nettverk».

Funksjonen og viktigheten av smarte bilkabler

Dataoverføring: Smartbilkabler er ansvarlige for å overføre data fra sensorer til MCU-en og kommandoer fra MCU-en til aktuatorer. Disse dataene inkluderer, men er ikke begrenset til, hastighet, temperatur, trykk, posisjon osv., og er avgjørende for å oppnå presis kontroll over kjøretøyet.
Strømfordeling: Kabelen overfører ikke bare data, men er også ansvarlig for å fordele strøm til de forskjellige elektroniske enhetene i bilen for å sikre at de fungerer som de skal.
Sikkerhet og trygghet: Kabelen er utformet med tanke på sikkerhet, som bruk av brannsikre materialer og innstilling av overstrømsvern, for å sikre at kretsen kan kuttes i tide ved funksjonsfeil, og dermed unngå potensielle sikkerhetsfarer.

Designkrav

Utformingen av smarte bilkabler må oppfylle følgende krav:

Pålitelighet: Kabler må kunne fungere pålitelig i en rekke tøffe miljøer i bilen, inkludert høy temperatur, lav temperatur, vibrasjon og fuktighet.
Holdbarhet: Kabler må være slitesterke nok til å tåle lange perioder med bruk uten å svikte.
Sikkerhet: Kabler bør være godt isolert for å redusere risikoen for kortslutning og ha nødvendige beskyttelsesmekanismer.
Lettvekt: Med trenden mot lette kjøretøy, må også kabler være så lette og tynne som mulig for å redusere kjøretøyets totale vekt.
Elektromagnetisk kompatibilitet: Kabler bør ha god skjermingsytelse for å redusere signalforstyrrelser.

Søknadsscenario

Smarte bilkabler er mye brukt i ulike bilsystemer, inkludert, men ikke begrenset til:

Motorstyringssystem: Kobler motorens ECU til sensorer og aktuatorer for å oppnå presis kontroll over motoren.
Karosserikontrollsystem: kobling av karosserikontrollmodul (BCM) med vinduer, dørlåser, belysning og andre systemer.
Førerassistansesystem: kobler ADAS-kontrolleren (Advanced Driver Assistance Systems) til sensorer som kamera og radar.
Infotainmentsystem: kobler multimediesenteret til høyttalere, navigasjonssystem osv.

Fremtidige trender

Etter hvert som elektroniske og elektriske arkitekturer i bilindustrien utvikler seg, gjør også smarte bilkabler det. Fremtidige trender inkluderer:

Sentralisert arkitektur: Etter hvert som elektroniske arkitekturer i bilindustrien går fra distribuerte til sentraliserte, vil kabelkompleksiteten og -lengden sannsynligvis reduseres, noe som bidrar til å redusere kjøretøyets vekt og forbedre effektiviteten i informasjonsflyten.
Intelligent administrasjon: Kabler vil integrere mer intelligente komponenter, som innebygde sensorer og smarte kontakter, noe som muliggjør selvdiagnostikk og statusrapportering.
Bruk av nye materialer: For å redusere vekten ytterligere og forbedre ytelsen, kan kabler lages av nye lette materialer.

Smarte bilkabler er viktige komponenter som kobler sammen bilelektroniske systemer, og design og ytelse er avgjørende for å sikre bilers sikkerhet og pålitelighet. Etter hvert som teknologien utvikler seg og bilelektronikken akselererer, vil smarte bilkabler fortsette å utvikle seg for å møte behovet for høyere ytelse.

6. Biologisk nedbrytbare og miljøvennlige kabler

Med tanke på arbeidet med miljøvern og bærekraftig utvikling er biologisk nedbrytbare og miljøvennlige bilkabler i ferd med å bli et hett tema i bilindustrien. Disse kablene oppfyller ikke bare bilindustriens behov når det gjelder ytelse, men viser også betydelige fordeler når det gjelder miljøvern.

Biologisk nedbrytbare isolerte kabler

Biologisk nedbrytbare isolerte kabler er laget av biologisk nedbrytbare isolasjonsmaterialer, som under visse miljøforhold gradvis kan brytes ned gjennom metabolismen til mikroorganismer og til slutt omdannes til miljøvennlige små molekyler, som karbondioksid og vann. Denne prosessen krever vanligvis en viss tid og passende miljøforhold. Bruken av biologisk nedbrytbare kabler er i tråd med prinsippene for grønn og bærekraftig utvikling. Det sikrer kablenes ytelse samtidig som det minimerer miljøpåvirkningen og fremmer utviklingen av den grønne kabelindustrien.

Kabler med ikke-forurensende isolerende lakk

Forurensningsfri isolasjonslakk for kabler bruker ufarlig isolasjonslakk for å erstatte isolasjonsmaterialene som inneholder farlige ingredienser i tradisjonelle kabler. Denne innovasjonen reduserer ikke bare miljøforurensning, men forbedrer også sikkerheten og påliteligheten til kabler.

Biobaserte materialer i bilkabler

Biobaserte materialer, spesielt polymelkesyre (PLA)-fibre, kompositter og nylon, har et stort potensial for anvendelse i bilindustrien på grunn av deres biologiske nedbrytbarhet, miljøvennlige produksjon og prosessering, brede utvalg av råmaterialer, lav lukt og lavt innhold av flyktige organiske forbindelser (VOC). Med den betydelige økningen i produksjonskapasiteten har PLA polymelkesyre (PLA), som en biobasert polymer utvunnet fra naturressurser, også sett en enorm utvikling. PLA syntetiseres kjemisk fra naturlig mais. Dette materialet kan brytes ned til CO2 og H2O av mikroorganismer etter å ha blitt kastet, uten å forårsake forurensning av miljøet, og er anerkjent som et nytt miljømateriale som er grønt og bærekraftig i det 21. århundre.

Bruk av TPU-materialer i bilkabler

Termoplastiske polyuretanmaterialer (TPU) tilbyr ikke bare utmerket ytelse, men er også biologisk nedbrytbare (3–5 år) og resirkulerbare. De bærekraftige og miljøvennlige egenskapene til TPU-materialer gir et nytt alternativ for bilkabler, noe som bidrar til å redusere miljøpåvirkningen.

Utfordringer og fremtidsutsikter

Selv om biologisk nedbrytbare og miljøvennlige bilkabler har mange fordeler, står bruken av dem overfor noen utfordringer og begrensninger. For eksempel påvirkes hastigheten og effektiviteten av nedbrytningen av miljøforhold, noe som krever nøye evaluering og valg av bruksscenarier. Samtidig må ytelsen og stabiliteten til nedbrytbare isolasjonsmaterialer kontinuerlig forbedres og testes for å sikre deres pålitelighet og sikkerhet. I fremtiden, etter hvert som teknologien fortsetter å utvikle seg og miljøbevisstheten øker, forventes biologisk nedbrytbare og miljøvennlige bilkabler å spille en større rolle i bilindustrien, og drive hele industrien i en mer miljøvennlig og bærekraftig retning.