Вести - Иновације у аутомобилским електричним кабловима: Шта је ново на тржишту?

Са брзим развојем аутомобилске индустрије, електрични каблови су постали кључне компоненте у модерним возилима. Ево неких од најновијих иновација у аутомобилским електричним кабловима:

1. Високонапонски каблови за електрична возила

Високонапонски каблови за електрична возила су кључне компоненте које се користе у електричним возилима за повезивање високонапонских батерија, инвертора, компресора клима уређаја, трофазних генератора и електромотора ради преноса електричне енергије. У поређењу са кабловима који се користе у традиционалним возилима на гориво, високонапонски каблови за електрична возила имају следеће карактеристике и захтеве:

Висок напон и велика струја: Каблови високог напона за електрична возила су дизајнирани да поднесу напон до 600VAC/900VDC (путнички аутомобили) или 1000VAC/1500VDC (комерцијална возила) и струје од 250A до 450A или чак и више. Ово је много више од 12V система који се обично користе у возилима на конвенционално гориво.

Материјал проводника: Проводници су обично направљени од жарене меке бакарне жице или калајисане бакарне жице ради побољшане проводљивости и отпорности на корозију. Бакарне жице без кисеоника (које садрже мање од 0,001% кисеоника и више од 99,99% чистоће) се широко користе у високонапонским кабловима за електрична возила због своје високе чистоће и карактеристика да нису крхки.

Материјали за изолацију и плашт: Да би се испунили захтеви високог напона и велике струје, каблови високог напона су изоловани изолационим материјалима са великом дебљином зида, као што су силиконска гума, умрежени полиетилен или умрежени полиолефин, који имају добру отпорност на топлоту и ефекат успоравања пламена, и могу издржати високе температуре веће од 150 ℃.

Заштита и оклоп: Каблови високог напона захтевају електромагнетну заштиту како би се смањила бука електромагнетног поља и електромагнетне сметње, док заштитни материјали (као што су цеви за топлотну изолацију и састављене цеви) и заптивни прстенови на спољашњем слоју каблова осигуравају да су каблови водоотпорни, отпорни на прашину и хабање у тешким условима.

Дизајн и ожичење: Пројектовање високонапонских каблова за електрична возила мора узети у обзир ограничења простора за ожичење, безбедносне захтеве (нпр. минимални размак од 100 милиметара или више између високонапонских и нисконапонских проводника), тежину и трошкове. Радијус савијања кабла, растојање до тачке причвршћивања и окружење у којем се користи (нпр. унутар или изван возила) такође ће утицати на његов дизајн и избор.

Стандарди и спецификације: Пројектовање и производња високонапонских каблова за електрична возила прате низ индустријских стандарда, као што су QC-T1037 Стандард аутомобилске индустрије за високонапонске каблове за друмска возила и TCAS 356-2019 Високонапонски каблови за возила нове енергије. Ови стандарди постављају специфичне захтеве за електричне перформансе, механичке перформансе и прилагодљивост каблова утицајима животне средине.

Примене: каблови високог напона за електрична возила се не користе само за повезивање у возилу, већ и за повезивање између порта за пуњење и батерије, унутар батерије, између батерије и мотора и других компоненти, као и уређаја за складиштење енергије батерије и других поља. Каблови морају бити у стању да издрже тешке услове као што су окружења са високим и ниским температурама, слана прскалица, електромагнетна поља, уље и хемикалије.

Развој и примена високонапонских каблова за електрична возила један је од кључних фактора у промоцији одрживе и климатски прихватљиве будућности електричне мобилности. Како технологија електричних возила наставља да напредује, перформансе и стандарди високонапонских каблова се настављају оптимизовати како би се задовољиле растуће потребе за преносом снаге и безбедносним захтевима.

2. Лагани алуминијумски каблови

Усвајање лаганих алуминијумских аутомобилских каблова један је од важних трендова у аутомобилској индустрији, посебно у аутомобилској индустрији нових енергија, у тежњи ка ка мањој тежини, енергетској ефикасности и домету. Следи детаљна анализа лаганих алуминијумских аутомобилских каблова:

Позадина и тренд

Потражња за лаганим аутомобилским деловима: са брзим развојем возила на нове енергетске потребе, потражња за лаганим аутомобилским деловима је додатно повећана. Жице и каблови, као главне компоненте аутомобилског преноса снаге, традиционално су дизајнирани да користе бакар као проводник, али каблови са бакарним језгром су скупи и тешки. Стога је развој лаганих, јефтиних алуминијумских проводних жица и каблова за аутомобиле постао неопходан избор за лагани аутомобилски дизајн.

Предност алуминијумског кабла: традиционална електроенергетска индустрија има дугу историју коришћења алуминијумских каблова, алуминијумски каблови су ниски, лагани, имају дуг век трајања, посебно су погодни за пренос енергије на велике удаљености високог напона. Кина је богата алуминијумским ресурсима, цене материјала варирају, трошкови су стабилни и лако се контролишу. У индустрији возила са новим енергетским ресурсима, употреба алуминијумских каблова уместо бакарних каблова је идеално решење за смањење тежине и трошкова.

Случајеви примене производа од алуминијумске жице

Модел аутобуса: батеријски пакет, унутрашње и спољашње ултразвучно заваривање алуминијумске жице, употреба кабла за напајање великог пречника, предност коришћења алуминијумске жице је очигледна.

Путнички аутомобил: DC сабирница користи алуминијумски кабл пресека 50 мм², који се успешно масовно производи. Употреба ултразвучног заваривања ефикасно побољшава перформансе електричног контакта спојева и ефикасно смањује квалитет ожичења у поређењу са бакарним жицама.

АЦ пиштољ за пуњење: коришћењем жице од алуминијумске легуре високе чврстоће отпорне на савијање, мале тежине, стабилних перформанси у тесту старења, постепено је почела масовна производња; жица за једносмерно пуњење за путничке аутомобиле користи алуминијумску жицу за побољшање одвођења топлоте, а ултразвучно заваривање се користи у округлом терминалу за пуњење, што значајно побољшава перформансе електричног контакта, смањује количину произведене топлоте и побољшава век трајања.

Разлике у перформансама између бакра и алуминијума

Отпорност и проводљивост: Због различите отпорности алуминијума и бакра, проводљивост алуминијумског проводника је 62% IACS. Када је површина попречног пресека алуминијумског проводника 1,6 пута већа од бакра, његове електричне перформансе су исте као и код бакра.

Однос масе: специфична тежина алуминијума је 2,7 кг/м3, специфична тежина бакра је 8,89 кг/м3, тако да је однос масе ова два (2,7 × 160%) / (8,89 × 1) ≈ 50%. То значи да је при истим електричним перформансама, маса алуминијумског проводника само 1/2 масе бакарног тела.

Тржишни простор и перспективе

Годишња стопа раста: На основу анализе тржишта, годишња стопа раста алуминијумских ваљаних лимова и екструдираног материјала биће око 30% до 2025. године, што показује огроман потенцијал алуминијума у области лаке аутомобилске конструкције.

Анализа несигурности

Фактори трошкова: Иако алуминијумски каблови имају предности у трошковима, постоји негативан фактор повећања трошкова алуминијума у односу на челик у аутомобилској индустрији, што може утицати на брзину популаризације алуминијумских каблова.

Технички изазови: Примена алуминијумских каблова у аутомобилима и даље се суочава са техничким изазовима, као што су побољшање перформанси електричних контаката спојева и оптимизација одвођења топлоте, које је потребно решити технолошким иновацијама.

Усвајање лаганих алуминијумских аутомобилских каблова је неизбежан тренд за аутомобилску индустрију у тежњи ка уштеди енергије и смањењу емисија, као и побољшању домета. Са континуираним напретком технологије и даљом оптимизацијом трошкова, примена алуминијумских каблова у аутомобилској индустрији биће све шира, што ће значајно допринети лаганој тежини аутомобила, уштеди енергије и смањењу емисија.

3. Заштићени каблови за смањење електромагнетних сметњи

Електромагнетне сметње (ЕМИ) у аутомобилима су сложен проблем, посебно у електричним и хибридним возилима због интензивне употребе електронских уређаја велике снаге. Као један од главних доприноса ЕМИ-ју, дизајн и избор материјала аутомобилских каблова је кључни за минимизирање ЕМИ-ја. Ево неких кључних тачака о томе како смањити ЕМИ у аутомобилима употребом заштићених каблова:

Како функционишу заштићени каблови: Заштићени каблови раде тако што се око проводника додаје слој металне плетенице или фолије. Ова заштита рефлектује и апсорбује електромагнетне таласе, чиме се смањује ЕМИ. Заштита је повезана са земљом, што усмерава заробљену електромагнетну енергију ка земљи и спречава је да омета друге електронске уређаје.

Врсте заштите: Постоје две главне врсте заштите: плетена метална заштита и фолијска заштита. Плетена метална заштита пружа бољу механичку чврстоћу и флексибилност, док фолијска заштита пружа бољу заштиту на нижим фреквенцијама. У аутомобилским применама, уобичајено је користити комбинацију ова два типа заштите за оптималну заштиту.

Уземљење заштите: Да би заштићени кабл био ефикасан, заштита мора бити правилно уземљена. Ако заштита није правилно уземљена, може постати антена и уместо тога повећати електромагнетне сметње. Код аутомобила је уобичајено да се заштита причврсти на метални оквир возила како би се обезбедио добар пут до уземљења.

Где се користе заштићени каблови: У аутомобилима, заштићени каблови се углавном користе за критичне сигналне и контролне водове који су подложни електромагнетним сметњама или који могу сами постати извори електромагнетних сметњи. На пример, водови који се користе за контролне јединице мотора (ECU), сигнале сензора, мреже у возилу (нпр. CAN магистрале) и забавне системе обично користе заштићене каблове.

Употреба заштићених каблова заједно са незаштићеним кабловима: У аутомобилским окружењима где је простор ограничен, високонапонски и нисконапонски каблови се често постављају у непосредној близини један другог. Да би се минимизирале електромагнетне сметње, високонапонски кабл може бити пројектован као заштићени кабл, док нисконапонски кабл може бити незаштићени. На овај начин, заштита високонапонског кабла штити нисконапонски кабл од електромагнетних сметњи.

Распоред и дизајн каблова: Поред коришћења заштићених каблова, веома је важно и правилно распоређивање каблова. Треба избегавати формирање петљи у кабловима, јер петље повећавају ЕМИ. Поред тога, каблове треба поставити што даље од извора ЕМИ-ја, као што су мотори и конвертори снаге.

Употреба филтера: Поред заштићених каблова, ЕМИ филтери се могу додати на оба краја кабла како би се додатно минимизирали ЕМИ. Филтери могу бити кондензатори или индуктори, који филтрирају шум у одређеном фреквентном опсегу.

Укратко, коришћењем заштићених каблова и њиховим комбиновањем са правим распоредом каблова и техникама филтрирања, ЕМИ у аутомобилима може се значајно смањити, чиме се побољшава поузданост и перформансе електронске опреме.

4. Каблови отпорни на високе температуре

Аутомобилски каблови отпорни на високе температуре су каблови дизајнирани за аутомобилску индустрију како би одржали стабилне перформансе у окружењима са високим температурама. Углавном су направљени од неколико специјалних материјала како би се осигурала поузданост и безбедност у подручјима са високим температурама, као што су моторни простори. Ево неколико уобичајених материјала који се користе за аутомобилске каблове отпорне на високе температуре:

ТПЕ материјали: термопластични еластомери (термопластични еластомери), укључујући стирене, олефине, диене, винил хлорид, полиестере, естре, амиде, органофлуорине, силиконе и виниле. Тренутно, еластомери на бази СЕБС (блок кополимер стирен-етилен-бутилен-стирен) су најчешће коришћени ТПЕ материјали.

ТПУ материјали: термопластични полиуретан (термопластични полиуретан), молекуларна структура је подељена на полиестерски и полиетерски тип, крутим блоком и флексибилним ланчаним сегментима. ТПУ материјали у процесу обраде бризгањем чине више од 40% екструзионог ливења, а око 35% или тако нешто, са добром еластичношћу и отпорношћу на хабање.

ПВЦ материјал: Поливинилхлорид (поливинилхлорид), додатком различитих количина пластификатора регулише се његова мекоћа, смањује се температура „стакластог прелаза“, тако да се постиже добра флексибилност и пластичност, лако се обрађује и обликује.

Силиконски материјал: високо активни адсорбентни материјал, аморфна супстанца, термореактивна гума. Силикон има одличну отпорност на топлоту и хладноћу и широк опсег радних температура, од -60°C до +180°C и више.

XLPE умрежени полиетилен: хемијским умрежавањем у термореактивне еластомере, побољшава изолациона својства, проширује се опсег отпорности кабла на температуру и побољшавају се перформансе. XLPE кабл, након сагоревања, производи угљен-диоксид и воду, што га чини релативно еколошки прихватљивим.

Избор и употреба ових материјала омогућавају кабловима отпорним на високе температуре да стабилно раде током дужег временског периода у окружењима са високом температуром, као што су моторни простори и близу издувних система, обезбеђујући нормалан рад аутомобилских електричних система. Поред тога, каблови отпорни на високе температуре такође имају предности отпорности на уље, отпорности на воду, отпорности на киселине и алкалије, отпорности на корозивне гасове, отпорности на старење итд. Погодни су за металургију, електроенергетику, петрохемију, возна средства, енергетику, гвожђе и челик, електричне машине и друге области. Приликом избора каблова отпорних на високе температуре, потребно је одабрати прави модел у складу са стварним сценаријем примене, температурним окружењем, нивоом напона и другим факторима како би се осигурало да кабл има добре перформансе и безбедност у условима високе температуре.

5. Паметни каблови са интегрисаним сензорима

Каблови паметних аутомобила са интегрисаним сензорима су саставни део модерних паметних аутомобила и играју кључну улогу у електричној и електронској архитектури возила. Каблови паметних аутомобила нису одговорни само за пренос снаге, већ, што је још важније, преносе податке и контролне сигнале, повезујући јединице микроконтролера (MCU), сензоре, актуаторе и друге електронске контролне јединице (ECU) у аутомобилу, формирајући „неуронску мрежу“ аутомобила.

Функција и значај паметних аутомобилских каблова

Пренос података: Каблови паметних аутомобила су одговорни за пренос података од сензора до микроконтролера (MCU) и команди од MCU до актуатора. Ови подаци укључују, али нису ограничени на, брзину, температуру, притисак, положај итд. и кључни су за постизање прецизне контроле возила.
Дистрибуција напајања: Кабл не само да преноси податке, већ је одговоран и за дистрибуцију напајања различитим електронским уређајима у аутомобилу како би се осигурало да они исправно раде.
Безбедност и сигурност: Кабл је дизајниран имајући у виду безбедност, као што је употреба ватроотпорних материјала и подешавање заштите од прекомерне струје, како би се осигурало да се коло може благовремено прекинути у случају квара, избегавајући потенцијалне безбедносне опасности.

Захтеви за дизајн

Дизајн каблова за паметне аутомобиле мора да испуњава следеће захтеве:

Поузданост: Каблови морају бити у стању да поуздано раде у различитим тешким условима у аутомобилу, укључујући високе температуре, ниске температуре, вибрације и влажност.
Издржљивост: Каблови морају бити довољно издржљиви да издрже дуге периоде употребе без квара.
Безбедност: Каблови треба да буду добро изоловани како би се смањио ризик од кратких спојева и да имају потребне заштитне механизме.
Лагана тежина: Са трендом ка лаким возилима, каблови такође морају бити што лакши и тањи како би се смањила укупна тежина возила.
Електромагнетна компатибилност: Каблови треба да имају добре заштитне перформансе како би се смањиле сметње сигнала.

Сценарио примене

Каблови за паметне аутомобиле се широко користе у разним системима аутомобила, укључујући, али не ограничавајући се на:

Систем управљања мотором: повезивање ЕЦУ мотора са сензорима и актуаторима ради прецизне контроле мотора.
Систем управљања каросеријом: повезивање модула управљања каросеријом (BCM) са прозорима, бравама врата, осветљењем и другим системима.
Систем помоћи возачу: повезује ADAS (Напредни системи помоћи возачу) контролер са сензорима као што су камера и радар.
Инфотејнмент систем: повезује мултимедијални центар са аудио звучницима, навигационим системом итд.

Будући трендови

Како се аутомобилска електроника и електричне архитектуре развијају, тако се развијају и каблови паметних аутомобила. Будући трендови укључују:

Централизована архитектура: Како се архитектуре аутомобилске електронике пребацују са дистрибуиране на централизовану, сложеност и дужина каблова ће се вероватно смањити, што ће помоћи у смањењу тежине возила и побољшању ефикасности протока информација.
Интелигентно управљање: Каблови ће интегрисати интелигентније компоненте, као што су уграђени сензори и паметни конектори, омогућавајући самодијагностику и извештавање о статусу.
Примена нових материјала: Да би се додатно смањила тежина и побољшале перформансе, каблови могу бити направљени од нових лаганих материјала.

Каблови паметних аутомобила су кључне компоненте које повезују аутомобилске електронске системе, а њихов дизајн и перформансе су кључни за обезбеђивање безбедности и поузданости аутомобила. Како се технологија и аутомобилска електроника убрзавају, каблови паметних аутомобила ће се наставити развијати како би задовољили потребе за већим перформансама.

6. Биоразградиви и еколошки прихватљиви каблови

У контексту тежње ка заштити животне средине и одрживом развоју, биоразградиви и еколошки прихватљиви аутомобилски каблови постају врућа тема у аутомобилској индустрији. Ови каблови не само да задовољавају потребе аутомобилске индустрије у погледу перформанси, већ показују и значајне предности у погледу заштите животне средине.

Биоразградиви изоловани каблови

Биоразградиви изоловани каблови су направљени од биоразградивих изолационих материјала, који се, под одређеним условима околине, могу постепено разградити метаболизмом микроорганизама и на крају претворити у еколошки прихватљиве мале молекуле, као што су угљен-диоксид и вода. Овај процес обично захтева одређено време и одговарајуће услове околине. Употреба биоразградивих каблова је у складу са принципима зеленог и одрживог развоја. Обезбеђује перформансе каблова уз минимизирање утицаја на животну средину и промовише развој индустрије зелених каблова.

Каблови са изолационим лаком који не загађује животну средину

Незагађујући изолациони лак за каблове користи неопасни изолациони лак као замену за изолационе материјале који садрже опасне састојке у традиционалним кабловима. Ова иновација не само да смањује загађење животне средине, већ и побољшава безбедност и поузданост каблова.

Биолошки материјали у аутомобилским кабловима

Био-базирани материјали, посебно влакна полилактичне киселине (PLA), композити и најлон, имају велики потенцијал за примену у аутомобилској индустрији због своје биоразградивости, еколошки прихватљиве производње и прераде, широког спектра извора сировина, слабог мириса и ниског садржаја испарљивих органских једињења (VOC). Са значајним повећањем производних капацитета, PLA полилактична киселина (PLA), као био-базирани полимер добијен из природних ресурса, такође је доживела свој огроман развој. PLA се хемијски синтетише из природног кукуруза. Овај материјал се може разложити на CO2 и H2O помоћу микроорганизама након одлагања, без изазивања загађења животне средине, и препознат је као нови еколошки материјал који је зелен и одржив у 21. веку.

Примена ТПУ материјала у аутомобилским кабловима

Термопластични полиуретански (ТПУ) материјали не само да нуде одличне перформансе, већ су и биоразградиви (3-5 година) и рециклабилни. Одржива и еколошки прихватљива својства ТПУ материјала нуде нову опцију за аутомобилске каблове, што помаже у смањењу утицаја на животну средину.

Изазови и перспективе

Иако биоразградиви и еколошки прихватљиви аутомобилски каблови показују многе предности, њихова примена се суочава са неким изазовима и ограничењима. На пример, на брзину и ефикасност разградње утичу услови околине, што захтева пажљиву процену и избор сценарија примене. Истовремено, перформансе и стабилност биоразградивих изолационих материјала треба континуирано побољшавати и тестирати како би се осигурала њихова поузданост и безбедност. У будућности, како технологија наставља да напредује, а еколошка свест расте, очекује се да ће биоразградиви и еколошки прихватљиви аутомобилски каблови играти већу улогу у аутомобилској индустрији, водећи целу индустрију у еколошки прихватљивијем и одрживијем правцу.