Nyheder - Innovationer inden for elektriske bilkabler: Hvad er nyt på markedet?

I takt med at bilindustrien udvikler sig hurtigt, er elektriske kabler blevet afgørende komponenter i moderne køretøjer. Her er nogle af de seneste innovationer inden for elektriske kabler til biler:

1. Højspændingskabler til elbiler

Højspændingskabler til elbiler er nøglekomponenter, der bruges i elbiler til at forbinde højspændingsbatterier, invertere, klimaanlægskompressorer, trefasede generatorer og elmotorer for at realisere transmission af elektrisk energi. Sammenlignet med de kabler, der bruges i traditionelle brændstofdrevne køretøjer, har højspændingskabler til elbiler følgende egenskaber og krav:

Højspænding og højstrøm: Højspændingskabler til elbiler er designet til at håndtere spændinger op til 600VAC/900VDC (personbiler) eller 1000VAC/1500VDC (erhvervskøretøjer) og strømme fra 250A til 450A eller endnu højere. Dette er meget højere end de 12V-systemer, der typisk bruges i konventionelle brændstofkøretøjer.

Ledermateriale: Ledere er typisk konstrueret af udglødet blød kobbertråd eller fortinnet kobbertråd for forbedret ledningsevne og korrosionsbestandighed. Iltfri kobbertråde (indeholdende mindre end 0,001% ilt og mere end 99,99% renhed) anvendes i vid udstrækning i højspændingskabler til elbiler på grund af deres høje renhed og ikke-skøre egenskaber.

Isolerings- og kappematerialer: For at opfylde kravene til højspænding og højstrøm isoleres højspændingskabler med isoleringsmaterialer med høj vægtykkelse, såsom silikonegummi, tværbundet polyethylen eller tværbundet polyolefin, som har god varmebestandighed og flammehæmmende effekt og kan modstå høje temperaturer på mere end 150 ℃.

Afskærmning og beskyttelse: Højspændingskabler kræver elektromagnetisk afskærmning for at reducere elektromagnetisk feltstøj og elektromagnetisk interferens, mens beskyttende materialer (såsom varmeisoleringsrør og sammensatte rør) og tætningsringe på kablernes ydre lag sikrer, at kablerne er vandtætte, støvtætte og slidstærke i barske miljøer.

Design og ledningsføring: Designet af højspændingskabler til elbiler skal tage hensyn til pladsbegrænsninger i ledningsføringen, sikkerhedskrav (f.eks. minimumsafstand på 100 millimeter eller mere mellem højspændings- og lavspændingsledere), vægt og omkostninger. Kablets bøjningsradius, afstanden til fastgørelsespunktet og det miljø, det anvendes i (f.eks. inde i eller uden for køretøjet) vil også påvirke dets design og valg.

Standarder og specifikationer: Design og fremstilling af højspændingskabler til elbiler følger en række industristandarder, såsom QC-T1037 Automotive Industry Standard for High-voltage Cables for Road Vehicles og TCAS 356-2019 High-voltage Cables for New Energy Vehicles. Disse standarder stiller specifikke krav til kablers elektriske ydeevne, mekaniske ydeevne og miljømæssige tilpasningsevne.

Anvendelser: Højspændingskabler til elbiler bruges ikke kun til forbindelser i køretøjer, men også til forbindelser mellem ladeporten og batteriet, inde i batteriet, mellem batteriet og motoren og andre komponenter, samt batterienergilagringsenheder og andre felter. Kablerne skal kunne modstå barske forhold såsom miljøer med høje og lave temperaturer, salttåge, elektromagnetiske felter, olie og kemikalier.

Udvikling og anvendelse af højspændingskabler til elbiler er en af nøglefaktorerne i at fremme en bæredygtig og klimavenlig fremtid for elektrisk mobilitet. I takt med at elbilteknologien fortsætter med at udvikle sig, optimeres ydeevnen og standarderne for højspændingskabler fortsat for at imødekomme den stigende efterspørgsel efter kraftoverførsel og sikkerhedskrav.

2. Letvægtskabler i aluminium

Indførelsen af letvægtskabler i aluminium til biler er en af de vigtigste tendenser i bilindustrien, især inden for den nye energisektor, i jagten på letvægt, energieffektivitet og rækkevidde. Følgende er en detaljeret analyse af letvægtskabler i aluminium til biler:

Baggrund og tendens

Efterspørgsel efter letvægtskonstruktioner i biler: Med den hurtige udvikling af nye energikøretøjer er efterspørgslen efter letvægtskonstruktioner i biler yderligere steget. Ledninger og kabler, som er hovedkomponenterne i bilers kraftoverføring, er traditionelt designet med kobber som leder, men kobberkernekabler er dyre og tunge i kvalitet. Derfor er udviklingen af letvægtskonstruktioner i aluminium til biler blevet et nødvendigt valg inden for letvægtskonstruktioner i biler.

Fordele ved aluminiumkabler: Den traditionelle energiindustri har en lang historie med at bruge aluminiumkabler. Aluminiumkabler har lave omkostninger, lette vægt og lang levetid, og er især velegnede til højspændings-kraftoverførsel over lange afstande. Kina er rigt på aluminiumressourcer, har udsving i materialepriserne, er omkostningsstabiliteten høj og er nem at kontrollere. I den nye energikøretøjsindustri er brugen af aluminiumkabler i stedet for kobberkabler en ideel løsning til at reducere vægt og omkostninger.

Anvendelsessager til aluminiumstrådprodukter

Busmodel: Batteripakke intern og ekstern ultralydssvejsning af aluminiumtråd, brug af strømtilslutningsledning med stor diameter, fordelen ved at bruge aluminiumtråd er indlysende.

Personbil: DC-samleskinne anvender 50 mm2 aluminiumkabel, som er blevet masseproduceret med succes. Brugen af ultralydssvejsning forbedrer effektivt leddenes elektriske kontaktydelse og reducerer effektivt kvaliteten af ledningsnettet sammenlignet med kobbertråde.

AC-ladepistol: Brug af højstyrke, bøjningsbestandig aluminiumslegeringstråd, let vægt, stabil ydeevne i aldringstest, er gradvist begyndt masseproduktion; DC-ladeportledning til personbiler bruger aluminiumstråd til at forbedre varmeafledningen, og ultralydssvejsning anvendes i den runde ladeportterminal, hvilket forbedrer den elektriske kontaktydelse betydeligt, reducerer mængden af varme genereret og forbedrer levetiden.

Ydelsesforskelle mellem kobber og aluminium

Modstand og ledningsevne: På grund af den forskellige modstand mellem aluminium og kobber er aluminiumlederens ledningsevne 62 % af den fælles elektricitetsgrænse (IACS). Når aluminiumlederens tværsnitsareal er 1,6 gange kobberets, er dens elektriske ydeevne den samme som kobberets.

Masseforhold: Den specifikke tyngdekraft for aluminium er 2,7 kg/m3, den specifikke tyngdekraft for kobber er 8,89 kg/m3, så masseforholdet mellem de to er (2,7 × 160%) / (8,89 × 1) ≈ 50%. Det betyder, at aluminiumlederens masse under samme elektriske ydeevne kun er 1/2 af kobberlegemets masse.

Markedsplads og udsigter

Årlig vækstrate: Baseret på markedsanalyser vil den årlige vækstrate for valset aluminiumsplade og ekstruderet materiale være omkring 30 % i 2025, hvilket viser aluminiums enorme potentiale inden for letvægtsfremstilling af biler.

Usikkerhedsanalyse

Omkostningsfaktorer: Selvom aluminiumskabler har omkostningsfordele, er der en negativ faktor, at prisen på aluminium i stedet for stål i bilindustrien stiger, hvilket kan påvirke hastigheden af populariseringen af aluminiumskabler.

Tekniske udfordringer: Anvendelsen af aluminiumskabler i biler står stadig over for tekniske udfordringer, såsom forbedring af samlingernes elektriske kontaktydeevne og optimering af varmeafledning, som skal løses gennem teknologisk innovation.

Indførelsen af letvægtskabler i aluminium til bilindustrien er en uundgåelig tendens for bilindustrien til at forfølge energibesparelser og emissionsreduktion samt forbedre rækkevidden. Med den kontinuerlige teknologiske udvikling og yderligere optimering af omkostningerne vil anvendelsen af aluminiumskabler i bilindustrien blive mere omfattende og yde et vigtigt bidrag til letvægtskabler, energibesparelser og emissionsreduktion i bilindustrien.

3. Skærmede kabler til EMI-reduktion

Elektromagnetisk interferens (EMI) i biler er et komplekst problem, især i elektriske og hybridbiler på grund af den intensive brug af højtydende elektroniske enheder. Som en af de største bidragydere til EMI er design og materialevalg af ledningsnet i biler afgørende for at minimere EMI. Her er nogle nøglepunkter om, hvordan man reducerer EMI i biler ved hjælp af afskærmede kabler:

Sådan fungerer afskærmede kabler: Afskærmede kabler fungerer ved at tilføje et lag metalflet eller folie omkring lederne. Denne afskærmning reflekterer og absorberer elektromagnetiske bølger og reducerer dermed EMI. Afskærmningen er forbundet til jorden, som leder opfanget elektromagnetisk energi til jorden og forhindrer den i at forstyrre andre elektroniske enheder.

Afskærmningstyper: Der er to hovedtyper af afskærmning: flettet metalafskærmning og folieafskærmning. Flettet metalafskærmning giver bedre mekanisk styrke og fleksibilitet, mens folieafskærmning giver bedre afskærmning ved lavere frekvenser. I bilindustrien er det almindeligt at bruge en kombination af disse to afskærmningstyper for optimal afskærmning.

Jordforbindelse af skærmen: For at et skærmet kabel kan være effektivt, skal skærmen være korrekt jordet. Hvis skærmen ikke er korrekt jordet, kan den i stedet blive til en antenne og øge EMI. I biler er det almindeligt at fastgøre skærmen til køretøjets metalramme for at give en god forbindelse til jorden.

Hvor skærmede kabler anvendes: I biler anvendes skærmede kabler primært til kritiske signal- og styreledninger, der er modtagelige for EMI, eller som selv kan blive EMI-kilder. For eksempel bruger ledninger, der anvendes til motorstyringsenheder (ECU'er), sensorsignaler, netværk i køretøjer (f.eks. CAN-busser) og underholdningssystemer, typisk skærmede kabler.

Brug af skærmede kabler i forbindelse med uskærmede kabler: I bilindustrien, hvor pladsen er begrænset, placeres højspændings- og lavspændingskabler ofte i tæt nærhed af hinanden. For at minimere EMI kan højspændingskablet designes som et skærmet kabel, mens lavspændingskablet kan være uskærmet. På denne måde beskytter højspændingskablets skærm lavspændingskablet mod EMI.

Kabellayout og -design: Ud over at bruge afskærmede kabler er korrekt kabellayout også meget vigtigt. Dannelse af sløjfer i kabler bør undgås, da sløjfer øger EMI. Derudover bør kabler placeres så langt væk som muligt fra EMI-kilder, såsom motorer og effektomformere.

Brug af filtre: Ud over afskærmede kabler kan EMI-filtre tilføjes i begge ender af kablet for yderligere at minimere EMI. Filtre kan være kondensatorer eller induktorer, som filtrerer støj fra i et specifikt frekvensområde.

Kort sagt kan EMI i biler reduceres betydeligt ved at bruge afskærmede kabler og kombinere dem med det rigtige kabellayout og filtreringsteknikker, og dermed forbedre pålideligheden og ydeevnen af elektronisk udstyr.

4. Højtemperaturbestandige kabler

Højtemperaturbestandige bilkabler er kabler designet til bilindustrien for at opretholde stabil ydeevne i miljøer med høje temperaturer. De er hovedsageligt lavet af flere specielle materialer for at sikre pålidelighed og sikkerhed i områder med høje temperaturer, såsom motorrum. Her er et par almindelige materialer, der anvendes til højtemperaturbestandige bilkabler:

TPE-materialer: termoplastiske elastomerer (termoplastiske elastomerer), herunder styrener, olefiner, diener, vinylchlorid, polyestere, estere, amider, organofluorider, silikoner og vinyler. I øjeblikket er SEBS-baserede elastomerer (styren-ethylen-butylen-styren-blokcopolymer) de mest anvendte TPE-materialer.

TPU-materialer: Termoplastisk polyurethan (termoplastisk polyurethan). Den molekylære struktur er opdelt i polyester og polyether, og de er opdelt i stive blok- og fleksible kædesegmenter. Mere end 40% af TPU-materialer i sprøjtestøbningsprocessen, hvilket svarer til ca. 35% af ekstruderingsstøbningen, og har god elasticitet og slidstyrke.

PVC-materiale: Polyvinylchlorid (polyvinylchlorid), ved at tilsætte forskellige mængder blødgørere for at regulere dets blødhed, reducere dets "glasovergangs"-temperatur, hvilket giver god fleksibilitet og plasticitet, og det er nemt at forarbejde og støbe.

Silikonemateriale: et meget aktivt absorberende materiale, amorft stof, termohærdende gummi. Silikone har fremragende varme- og kuldebestandighed og et bredt område af driftstemperaturer, fra -60°C til +180°C og derover.

XLPE-tværbundet polyethylen: Gennem kemisk tværbinding til termohærdende elastomerer forbedres isoleringsegenskaberne, kablets temperaturmodstandsområde udvides og ydeevnen forbedres. XLPE-kabel producerer kuldioxid og vand, når forbrændingen finder sted, hvilket er relativt miljøvenligt.

Udvælgelsen og brugen af disse materialer gør det muligt for højtemperaturbestandige bilkabler at fungere stabilt i lange perioder i miljøer med høje temperaturer, såsom motorrum og nær udstødningssystemer, hvilket sikrer normal drift af bilens elektriske systemer. Derudover har højtemperaturbestandige kabler også fordelene ved oliebestandighed, vandbestandighed, syre- og alkalibestandighed, modstandsdygtighed over for ætsende gasser, ældningsbestandighed osv. De er velegnede til metallurgi, elkraft, petrokemikalier, rullende materiel, energi, jern og stål, elektriske maskiner og andre områder. Når du vælger højtemperaturbestandige kabler, skal du vælge den rigtige model i henhold til det faktiske anvendelsesscenarie, temperaturmiljøet, spændingsniveauet og andre faktorer for at sikre, at kablet har god ydeevne og sikkerhed under høje temperaturforhold.

5. Smarte kabler med integrerede sensorer

Smarte bilkabler med integrerede sensorer er en integreret del af moderne smarte biler, og de spiller en nøglerolle i køretøjets elektriske og elektroniske arkitektur. Smarte bilkabler er ikke kun ansvarlige for transmission af strøm, men endnu vigtigere, de bærer data- og styresignaler, forbinder mikrocontrollerenheder (MCU'er), sensorer, aktuatorer og andre elektroniske styreenheder (ECU'er) i bilen og danner bilens "neurale netværk".

Funktionen og vigtigheden af smarte bilkabler

Datatransmission: Smarte bilkabler er ansvarlige for at transmittere data fra sensorer til MCU'en og kommandoer fra MCU'en til aktuatorer. Disse data omfatter, men er ikke begrænset til, hastighed, temperatur, tryk, position osv., og er afgørende for at opnå præcis kontrol over køretøjet.
Strømfordeling: Kablet overfører ikke kun data, men er også ansvarligt for at fordele strøm til de forskellige elektroniske enheder i bilen for at sikre, at de fungerer korrekt.
Sikkerhed: Kablet er designet med sikkerhed i tankerne, såsom brug af brandsikre materialer og indstilling af overstrømsbeskyttelse, for at sikre, at kredsløbet kan afbrydes i tide i tilfælde af en funktionsfejl og dermed undgå potentielle sikkerhedsfarer.

Designkrav

Designet af smarte bilkabler skal opfylde følgende krav:

Pålidelighed: Kabler skal kunne fungere pålideligt i en række barske miljøer i bilen, herunder høje temperaturer, lave temperaturer, vibrationer og fugtighed.
Holdbarhed: Kabler skal være holdbare nok til at modstå lange perioder med brug uden at svigte.
Sikkerhed: Kabler bør være godt isolerede for at reducere risikoen for kortslutninger og have de nødvendige beskyttelsesmekanismer.
Letvægt: Med tendensen mod lette køretøjer skal kabler også være så lette og tynde som muligt for at reducere køretøjets samlede vægt.
Elektromagnetisk kompatibilitet: Kabler skal have god afskærmningsevne for at reducere signalinterferens.

Applikationsscenarie

Smarte bilkabler bruges i vid udstrækning i forskellige bilsystemer, herunder, men ikke begrænset til:

Motorstyringssystem: Forbinder motorens ECU med sensorer og aktuatorer for at opnå præcis styring af motoren.
Karosseristyringssystem: tilslutning af karosseristyringsmodul (BCM) med vinduer, dørlåse, belysning og andre systemer.
Førerassistentsystem: Forbinder ADAS-controlleren (Advanced Driver Assistance Systems) med sensorer som kamera og radar.
Infotainmentsystem: Forbinder multimediecentret med højttalere, navigationssystem osv.

Fremtidige tendenser

I takt med at elektroniske og elektriske arkitekturer i biler udvikler sig, gør smarte bilkabler det også. Fremtidige tendenser omfatter:

Centraliseret arkitektur: Efterhånden som elektroniske arkitekturer i bilindustrien skifter fra distribuerede til centraliserede, vil kabelkompleksiteten og -længden sandsynligvis falde, hvilket vil bidrage til at reducere køretøjets vægt og forbedre effektiviteten af informationsstrømmen.
Intelligent styring: Kabler vil integrere mere intelligente komponenter, såsom indbyggede sensorer og smarte stik, hvilket muliggør selvdiagnosticering og statusrapportering.
Anvendelse af nye materialer: For yderligere at reducere vægten og forbedre ydeevnen kan kabler fremstilles af nye letvægtsmaterialer.

Smarte bilkabler er nøglekomponenter, der forbinder bilelektroniske systemer, og deres design og ydeevne er afgørende for at sikre bilers sikkerhed og pålidelighed. I takt med at teknologien udvikler sig og bilelektronikken accelererer, vil smarte bilkabler fortsætte med at udvikle sig for at imødekomme behovet for højere ydeevne.

6. Biologisk nedbrydelige og miljøvenlige kabler

På baggrund af bestræbelserne på miljøbeskyttelse og bæredygtig udvikling er bionedbrydelige og miljøvenlige bilkabler ved at blive et varmt emne i bilindustrien. Disse kabler opfylder ikke kun bilindustriens behov med hensyn til ydeevne, men udviser også betydelige fordele med hensyn til miljøbeskyttelse.

Bionedbrydelige isolerede kabler

Biologisk nedbrydelige isolerede kabler er lavet af bionedbrydelige isoleringsmaterialer, som under visse miljøforhold gradvist kan nedbrydes gennem mikroorganismers metabolisme og i sidste ende omdannes til miljøvenlige små molekyler, såsom kuldioxid og vand. Denne proces kræver normalt en vis tid og passende miljøforhold. Brugen af bionedbrydelige kabler er i overensstemmelse med principperne for grøn og bæredygtig udvikling. Det sikrer kablers ydeevne, samtidig med at det minimerer miljøpåvirkningen og fremmer udviklingen af den grønne kabelindustri.

Kabler med ikke-forurenende isolerende lak

Ikke-forurenende isoleringslak til kabler bruger ufarlig isoleringslak til at erstatte de isoleringsmaterialer, der indeholder farlige ingredienser i traditionelle kabler. Denne innovation reducerer ikke kun miljøforurening, men forbedrer også kablers sikkerhed og pålidelighed.

Biobaserede materialer i bilkabler

Biobaserede materialer, især polymælkesyre (PLA) fibre, kompositter og nylon, har et stort potentiale for anvendelse i bilindustrien på grund af deres bionedbrydelighed, miljøvenlige produktion og forarbejdning, brede vifte af råmaterialekilder, lav lugt og lavt indhold af flygtige organiske forbindelser (VOC). Med den betydelige stigning i produktionskapaciteten har PLA polymælkesyre (PLA), som en biobaseret polymer udvundet af naturressourcer, også oplevet en enorm udvikling. PLA syntetiseres kemisk fra naturlig majs. Dette materiale kan nedbrydes til CO2 og H2O af mikroorganismer efter at være blevet kasseret uden at forårsage forurening af miljøet og er anerkendt som et nyt miljømateriale, der er grønt og bæredygtigt i det 21. århundrede.

Anvendelse af TPU-materialer i bilkabler

Termoplastiske polyurethanmaterialer (TPU) tilbyder ikke kun fremragende ydeevne, men er også bionedbrydelige (3-5 år) og genanvendelige. TPU-materialernes bæredygtige og miljøvenlige egenskaber tilbyder en ny mulighed for bilkabler, hvilket hjælper med at reducere miljøpåvirkningen.

Udfordringer og fremtidsudsigter

Selvom bionedbrydelige og miljøvenlige bilkabler har mange fordele, står deres anvendelse over for nogle udfordringer og begrænsninger. For eksempel påvirkes nedbrydningens hastighed og effektivitet af miljøforhold, hvilket kræver omhyggelig evaluering og udvælgelse af anvendelsesscenarier. Samtidig skal ydeevnen og stabiliteten af nedbrydelige isoleringsmaterialer løbende forbedres og testes for at sikre deres pålidelighed og sikkerhed. I fremtiden, i takt med at teknologien fortsætter med at udvikle sig, og miljøbevidstheden stiger, forventes bionedbrydelige og miljøvenlige bilkabler at spille en større rolle i bilindustrien og drive hele industrien i en mere miljøvenlig og bæredygtig retning.