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

Med bilindustrien i hastig udvikling, er elektriske kabler blevet kritiske komponenter i moderne køretøjer. Her er nogle af de seneste innovationer inden for el-kabler til biler:

1.Højspændingskabler til elbiler

Højspændingskabler til elektriske køretøjer er nøglekomponenter, der bruges i elektriske køretøjer til at forbinde højspændingsbatterier, invertere, klimakompressorer, trefasede generatorer og elektriske motorer for at realisere transmissionen af elektrisk energi. Sammenlignet med de kabler, der bruges i traditionelle brændstofkøretøjer, har højspændingskabler til elektriske køretøjer følgende egenskaber og krav:

Højspænding og højstrøm: EV højspændingskabler 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 kobberledninger (indeholdende mindre end 0,001 % oxygen og mere end 99,99 % renhed) er meget udbredt i EV højspændingskabler på grund af deres høje renhed og ikke-skøre egenskaber.

Isolerings- og kappematerialer: For at opfylde kravene til højspænding og højstrøm er højspændingskabler isoleret med isoleringsmaterialer med høj vægtykkelse, såsom silikonegummi, tværbundet polyethylen eller tværbundet polyolefin, som har gode 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 kompilerede rør) og tætningsringe på det ydre lag af kablerne sikrer, at kablerne er vandtætte, støvtæt og slidstærkt i barske miljøer.

Design og ledninger: Designet af højspændingskabler til elektriske køretøjer skal tage højde for ledningspladsbegrænsninger, sikkerhedskrav (f.eks. minimumsafstand på 100 millimeter eller mere mellem højspændings- og lavspændingsledere), vægt og omkostninger. Kablets bøjningsradius, afstanden til fikseringspunktet og det miljø, det bruges i (f.eks. inde i eller uden for køretøjet), vil også påvirke dets design og valg.

Standarder og specifikationer: Designet og fremstillingen af højspændingskabler til elektriske køretøjer 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 Energikøretøjer. Disse standarder fremsætter specifikke krav til kablers elektriske ydeevne, mekaniske ydeevne og miljøtilpasningsevne.

Anvendelser: højspændingskabler til elektriske køretøjer 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 batterienergi lagerenheder og andre områder. Kablerne skal kunne modstå barske forhold som høj- og lavtemperaturmiljøer, saltspray, elektromagnetiske felter, olie og kemikalier.

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

2. Letvægts aluminiumskabler

Indførelsen af lette bilkabler i aluminium er en af de vigtige tendenser i bilindustrien, især i den nye energibilindustri, i jagten på letvægt, energieffektivitet og rækkevidde. Følgende er en detaljeret analyse af letvægts aluminiums bilkabler:

Baggrund og trend

Efterspørgsel efter letvægtsbiler: Med den hurtige udvikling af nye energikøretøjer øges efterspørgslen efter letvægtsdesign til biler yderligere. Tråd og kabel, som hovedkomponenterne i motorkrafttransmission, er traditionelt designet til at bruge kobber som leder, men kobberkernekabler er dyre og tunge i kvalitet. Derfor er udviklingen af let-kvalitet, billige aluminiumsledertråde og -kabler til biler blevet et nødvendigt valg til letvægtsdesign til biler.

Aluminiumkabelfordel: Den traditionelle elindustri har en lang historie med at bruge aluminiumskabler, aluminiumskabler, lave omkostninger, let vægt, lang levetid, især velegnet til højspændings-langdistance-strømtransmission. Kina er rig på aluminiumressourcer, materialeprisudsving, omkostningsstabilitet og let at kontrollere. I den nye energikøretøjsindustri er brugen af aluminiumskabler i stedet for kobberkabler en ideel løsning til at reducere vægt og omkostninger.

Påføringskasser af aluminiumtråd

Busmodel: batteripakke intern og ekstern ultralydssvejsning af aluminiumstråd, strømforbindelsesledning med stor diameter, fordelen ved at bruge aluminiumstråd er indlysende.

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

AC opladningspistol: Brug af højstyrke bøjningsbestandig aluminiumslegeringstråd, let vægt, stabil ydeevne i ældningstest, er gradvist begyndt masseproduktion; DC ladeporttråd til personbiler bruger aluminiumstråd til at forbedre varmeafledningen, og ultralydssvejsning bruges i den runde ladeportterminal, hvilket væsentligt forbedrer den elektriske kontaktydelse, reducerer mængden af genereret varme og forbedrer levetiden.

Ydelsesforskelle mellem kobber og aluminium

Resistivitet og ledningsevne: På grund af den forskellige resistivitet af aluminium og kobber er ledningsevnen af aluminiumsleder 62% IACS. når tværsnitsarealet af aluminiumsleder er 1,6 gange kobbers, er dens elektriske ydeevne den samme som kobbers.

Masseforhold: aluminiums vægtfylde er 2,7 kg/m3, kobbers vægtfylde er 8,89 kg/m3, så masseforholdet mellem de to er (2,7×160%)/(8,89×1)≈50%. Dette betyder, at under den samme elektriske ydeevne er massen af aluminiumsleder kun 1/2 af kobberlegemets.

Markedsplads og udsigter

Årlig vækstrate: Baseret på markedsanalyse vil den årlige vækstrate for aluminiumsvalsede plader og ekstruderet materiale være omkring 30% i 2025, hvilket viser det enorme potentiale af aluminium inden for automotive letvægtning.

Usikkerhedsanalyse

Omkostningsfaktorer: Selvom aluminiumskabler har omkostningsfordele, er der en negativ faktor med stigende omkostninger på aluminium i stedet for stål i bilindustrien, hvilket kan påvirke hastigheden af popularisering af aluminiumskabler.

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

Indførelsen af lette bilkabler i aluminium er en uundgåelig tendens for bilindustrien til at forfølge energibesparelser og emissionsreduktion og forbedre rækkevidden. Med den fortsatte teknologiske udvikling og yderligere optimering af omkostningerne vil anvendelsen af aluminiumskabler i bilindustrien blive mere omfattende, hvilket giver et vigtigt bidrag til bilindustriens letvægt og energibesparelse og emissionsreduktion.

3. Afskærmede kabler til EMI-reduktion

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

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

Typer af afskærmning: 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 bilapplikationer er det almindeligt at bruge en kombination af disse to afskærmningstyper for optimal afskærmning.

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

Hvor der anvendes skærmede kabler: I biler bruges skærmede kabler hovedsageligt til kritiske signal- og kontrolledninger, der er modtagelige for EMI, eller som selv kan blive EMI-kilder. For eksempel bruger linjer, der bruges 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 bilmiljøer, hvor pladsen er begrænset, placeres højspændings- og lavspændingskabler ofte i umiddelbar 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 skærmede kabler er korrekt kabellayout også meget vigtigt. Dannelse af løkker i kabler bør undgås, da løkker øger EMI. desuden skal kabler placeres så langt væk som muligt fra EMI-kilder, såsom motorer og strømomformere.

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

Sammenfattende kan EMI i biler reduceres betydeligt ved at bruge skærmede kabler og kombinere dem med det rigtige kabellayout og filtreringsteknikker og derved forbedre pålideligheden og ydeevnen af elektronisk udstyr.

4. Højtemperaturbestandige kabler

Højtemperaturbestandige bilkabler er kabler designet til bilindustrien for at opretholde stabil ydeevne i højtemperaturmiljøer. 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 bruges til højtemperaturbestandige bilkabler:

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

TPU-materialer: termoplastisk polyurethan (termoplastisk polyurethan), den molekylære struktur er opdelt i polyester-type og polyether-type, af den stive blok og fleksible kædesegmenter.TPU-materialer i forarbejdningsprocessen for sprøjtestøbning tegnede sig for mere end 40% af ekstruderingsstøbning er omkring 35% eller deromkring, med god elasticitet og slidstyrke.

PVC-materiale: Polyvinylchlorid (Polyvinylchlorid), gennem tilsætning af forskellige mængder blødgøringsmidler for at regulere dets blødhed, reducere dets "glasovergangs"-temperatur, for at have god fleksibilitet og plasticitet, let at behandle støbning.

Silikonemateriale: et højaktivt adsorberende materiale, amorft stof, termohærdende gummi. Silikone har fremragende varme- og kuldebestandighed og en bred vifte af driftstemperaturer, fra -60°C til +180°C og derover.

XLPE tværbundet polyethylen: gennem kemisk tværbinding til termohærdende elastomerer, forbedrede isoleringsegenskaber, kabeltemperaturmodstandsområdet udvides, ydeevnen er blevet forbedret. XLPE-kabel, når forbrændingen opstår, produktionen af kuldioxid og vand, relativt miljøvenlig.

Udvælgelsen og brugen af disse materialer gør det muligt for højtemperaturbestandige bilkabler at arbejde stabilt i lange perioder i miljøer med høje temperaturer såsom motorrum og nær udstødningssystemer, hvilket sikrer normal drift af elektriske bilsystemer. Derudover har højtemperaturbestandige kabler også fordelene ved oliebestandighed, vandbestandighed, syre- og alkalibestandighed, korrosiv gasmodstand, ældningsmodstand osv. De er velegnede til metallurgi, elektrisk kraft, 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, temperaturmiljø, spændingsniveau og andre faktorer for at sikre, at kablet har god ydeevne og sikkerhed under høje temperaturforhold.

5. Smarte kabler med integrerede sensorer

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

Funktionen og vigtigheden af smarte bilkabler

Datatransmission: Smart bilkabler er ansvarlige for at overføre data fra sensorer til MCU'en og kommandoer fra MCU'en til aktuatorer. Disse data inkluderer, men er ikke begrænset til, hastighed, temperatur, tryk, position osv., og er afgørende for at opnå præcis kontrol over køretøjet.
Strømfordeling: Kablet transmitterer ikke kun data, men er også ansvarlig for at fordele strøm til de forskellige elektroniske enheder i bilen for at sikre, at de fungerer korrekt.
Sikkerhed og sikkerhed: Kablet er designet med sikkerhed for øje, såsom brug af brandsikre materialer og indstilling af overstrømsbeskyttelse, for at sikre, at kredsløbet kan afbrydes i tide i tilfælde af en funktionsfejl, hvilket undgår potentielle sikkerhedsrisici.

Designkrav

Designet af smarte bilkabler skal opfylde følgende krav:

Pålidelighed: Kabler skal kunne fungere pålideligt i en række barske miljøer i bilen, herunder høj temperatur, lav temperatur, vibrationer og luftfugtighed.
Holdbarhed: Kabler skal være holdbare nok til at modstå lange perioder med brug uden fejl.
Sikkerhed: Kabler skal være godt isolerede for at mindske 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 afskærmningsydelse for at reducere signalinterferens.

Applikationsscenario

Smart bilkabler er meget udbredt i forskellige bilsystemer, herunder men ikke begrænset til:

Motorkontrolsystem: forbinder motorens ECU med sensorer og aktuatorer for at opnå præcis kontrol af motoren.
Kropskontrolsystem: forbinder kropskontrolmodul (BCM) med vinduer, dørlåse, belysning og andre systemer.
Driver Assistance System: forbinder ADAS-controlleren (Advanced Driver Assistance Systems) med sensorer som kamera og radar.
Infotainmentsystem: forbinder multimediecenteret med lydhøjttalere, navigationssystem osv.

Fremtidige tendenser

Efterhånden som bilindustriens elektroniske og elektriske arkitekturer udvikler sig, gør smarte bilkabler det også. Fremtidige tendenser inkluderer:

Centraliseret arkitektur: Efterhånden som elektroniske bilarkitekturer skifter fra distribueret til centraliseret, vil kabelkompleksitet og -længde sandsynligvis falde, hvilket hjælper med 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 selvdiagnostik og statusrapportering.
Anvendelse af nye materialer: For yderligere at reducere vægten og forbedre ydeevnen kan kabler være lavet af nye letvægtsmaterialer.

Smarte bilkabler er nøglekomponenter, der forbinder bilers elektroniske systemer, og deres design og ydeevne er afgørende for at sikre bilers sikkerhed og pålidelighed. Efterhånden som 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 stræben efter 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 viser også betydelige fordele med hensyn til miljøbeskyttelse.

Biologisk nedbrydelige isolerede kabler

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

Kabler med ikke-forurenende isolerende lak

Ikke-forurenende isoleringslak til kabler bruger ikke-farlig isoleringslak til at erstatte de isoleringsmaterialer, der indeholder farlige ingredienser i traditionelle kabler. Denne innovation reducerer ikke kun miljøforurening, men forbedrer også kablernes 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 biologiske nedbrydelighed, miljøvenlige produktion og forarbejdning, bred vifte af råmaterialekilder, lav lugt og lavt flygtigt indhold. indhold af organiske forbindelser (VOC). Med den betydelige stigning i produktionskapaciteten har PLA polymælkesyre (PLA), som en biobaseret polymer afledt af naturressourcer, også oplevet sin enorme udvikling. PLA er kemisk syntetiseret 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 økomateriale, der er grønt og bæredygtigt i det 21. århundrede.

Anvendelse af TPU-materialer i bilkabler

Termoplastiske polyurethan-materialer (TPU) giver ikke kun fremragende ydeevne, men er også biologisk nedbrydelige (3-5 år) og genanvendelige. TPU-materialernes bæredygtige og miljøvenlige egenskaber giver en ny mulighed for bilkabler, som hjælper med at reducere påvirkningen af miljø.

Udfordringer og Outlook

Selvom bionedbrydelige og miljøvenlige bilkabler udviser 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, efterhånden som teknologien fortsætter med at udvikle sig og miljøbevidstheden øges, forventes bionedbrydelige og miljøvenlige bilkabler at spille en større rolle i bilindustrien og drive hele industrien i en mere miljøvenlig og bæredygtig retning.