Новини - Иновации в автомобилните електрически кабели: Какво е новото на пазара?

С бързото развитие на автомобилната индустрия, електрическите кабели са се превърнали в критични компоненти в съвременните превозни средства. Ето някои от най-новите иновации в автомобилните електрически кабели:

1. Високоволтови кабели за електрически превозни средства

Високоволтовите кабели за електрически превозни средства са ключови компоненти, използвани в електрическите превозни средства за свързване на високоволтови батерии, инвертори, компресори за климатици, трифазни генератори и електрически двигатели за осъществяване на пренос на електрическа енергия. В сравнение с кабелите, използвани в традиционните превозни средства с гориво, високоволтовите кабели за електрически превозни средства имат следните характеристики и изисквания:

Високо напрежение и висок ток: Високоволтовите кабели за електрически превозни средства са проектирани да работят с напрежения до 600VAC/900VDC (лекински автомобили) или 1000VAC/1500VDC (търговски превозни средства) и токове от 250A до 450A или дори по-високи. Това е много по-високо от 12V системите, обикновено използвани в превозни средства с конвенционално гориво.

Материал на проводника: Проводниците обикновено са изработени от отгрята мека медна тел или калайдисана медна тел за подобрена проводимост и устойчивост на корозия. Безкислородните медни проводници (съдържащи по-малко от 0,001% кислород и чистота над 99,99%) се използват широко във високоволтови кабели за електрически превозни средства поради високата им чистота и некрехкост.

Изолационни и обвивни материали: За да отговарят на изискванията за високо напрежение и висок ток, кабелите за високо напрежение се изолират с изолационни материали с голяма дебелина на стената, като силиконов каучук, омрежен полиетилен или омрежен полиолефин, които имат добра топлоустойчивост и огнеупорен ефект и могат да издържат на високи температури над 150 ℃.

Екраниране и защита: Високоволтовите кабели изискват електромагнитно екраниране, за да се намали шумът от електромагнитното поле и електромагнитните смущения, докато защитните материали (като топлоизолационни тръби и сглобяеми тръби) и уплътнителните пръстени на външния слой на кабелите гарантират, че кабелите са водоустойчиви, прахоустойчиви и устойчиви на износване в тежки условия.

Проектиране и окабеляване: Проектирането на високоволтови кабели за електрически превозни средства трябва да вземе предвид ограниченията в пространството за окабеляване, изискванията за безопасност (напр. минимално разстояние от 100 милиметра или повече между високоволтовите и нисковолтовите проводници), теглото и цената. Радиусът на огъване на кабела, разстоянието до точката на закрепване и средата, в която се използва (напр. вътре или извън превозното средство), също ще повлияят на неговия проект и избор.

Стандарти и спецификации: Проектирането и производството на високоволтови кабели за електрически превозни средства следват серия от индустриални стандарти, като например QC-T1037 Автомобилен индустриален стандарт за високоволтови кабели за пътни превозни средства и TCAS 356-2019 Високоволтови кабели за превозни средства с нова енергия. Тези стандарти поставят специфични изисквания за електрическите характеристики, механичните характеристики и екологичната адаптивност на кабелите.

Приложения: Високоволтовите кабели за електрически превозни средства се използват не само за връзки в превозното средство, но и за връзки между зарядния порт и батерията, вътре в батерията, между батерията и двигателя и други компоненти, както и за устройства за съхранение на енергия в батерията и други полета. Кабелите трябва да могат да издържат на тежки условия като високи и ниски температури, солен спрей, електромагнитни полета, масло и химикали.

Разработването и прилагането на високоволтови кабели за електрически превозни средства е един от ключовите фактори за насърчаване на устойчиво и климатично съобразено бъдеще на електрическата мобилност. С развитието на технологиите за електрически превозни средства, производителността и стандартите на високоволтовите кабели продължават да се оптимизират, за да отговорят на нарастващото търсене на пренос на енергия и изискванията за безопасност.

2. Леки алуминиеви кабели

Въвеждането на леки алуминиеви автомобилни кабели е една от важните тенденции в автомобилната индустрия, особено в новата енергийна автомобилна индустрия, в стремежа към леко тегло, енергийна ефективност и обхват. Следва подробен анализ на леките алуминиеви автомобилни кабели:

Предистория и тенденция

Търсене на леки автомобилни конструкции: с бързото развитие на превозните средства с нови енергийни източници, търсенето на леки автомобилни конструкции се увеличава допълнително. Кабелите и проводниците, като основни компоненти на автомобилната преносна система, традиционно са проектирани да използват мед като проводник, но медните кабели са скъпи и тежки по качество. Следователно, разработването на леки и евтини алуминиеви проводници и кабели за автомобили се е превърнало в необходим избор за лекия автомобилен дизайн.

Предимство на алуминиевите кабели: традиционната енергийна индустрия има дълга история на използване на алуминиеви кабели. Те са ниски, леки и имат дълъг експлоатационен живот, особено подходящи за пренос на енергия на дълги разстояния с високо напрежение. Китай е богат на алуминиеви ресурси, цените на материалите са колебателни, цените са стабилни и лесни за управление. В индустрията за нови енергийни превозни средства използването на алуминиеви кабели вместо медни е идеално решение за намаляване на теглото и разходите.

Случаи на приложение на продукти от алуминиева тел

Модел на автобус: батерия, вътрешна и външна ултразвукова заваръчна алуминиева тел, използване на захранващ кабел с голям диаметър, предимството на използването на алуминиева тел е очевидно.

Пътнически автомобил: DC шината използва алуминиев кабел с 50 мм2, който е успешно произведен масово. Използването на ултразвуково заваряване ефективно подобрява електрическите контактни характеристики на съединенията и намалява качеството на окабеляването в сравнение с медните проводници.

Пистолет за зареждане с променлив ток: използва високоякостна, устойчива на огъване алуминиева сплав, лека, стабилна производителност при тест за стареене, постепенно започва масово производство; DC кабелът за зареждане на леки автомобили използва алуминиева тел за подобряване на разсейването на топлината, а в кръглия терминал на зарядния порт се използва ултразвуково заваряване, което значително подобрява електрическите контактни характеристики, намалява количеството генерирана топлина и подобрява експлоатационния живот.

Разлики в производителността между мед и алуминий

Съпротивление и проводимост: Поради различното съпротивление на алуминия и медта, проводимостта на алуминиевия проводник е 62% от IACS. Когато площта на напречното сечение на алуминиевия проводник е 1,6 пъти по-голяма от тази на медта, електрическите му характеристики са същите като тези на медта.

Съотношение на масите: специфичното тегло на алуминия е 2,7 kg/m3, специфичното тегло на медта е 8,89 kg/m3, така че съотношението на масите на двете е (2,7 × 160%) / (8,89 × 1) ≈ 50%. Това означава, че при същите електрически характеристики масата на алуминиевия проводник е само 1/2 от тази на медното тяло.

Пазарно пространство и перспективи

Годишен темп на растеж: Въз основа на пазарен анализ, годишният темп на растеж на алуминиевите валцувани листове и екструдирани материали ще бъде около 30% до 2025 г., което показва огромния потенциал на алуминия в областта на олекотяването на автомобилната индустрия.

Анализ на неопределеността

Фактори на цената: Въпреки че алуминиевите кабели имат предимства по отношение на цената, съществува отрицателен фактор за увеличаване на цената на алуминия в сравнение със стоманата в автомобилната индустрия, което може да повлияе на скоростта на популяризиране на алуминиевите кабели.

Технически предизвикателства: Приложението на алуминиеви кабели в автомобилите все още е изправено пред технически предизвикателства, като например подобряване на електрическите контактни характеристики на съединенията и оптимизиране на разсейването на топлината, които трябва да бъдат решени чрез технологични иновации.

Въвеждането на леки алуминиеви автомобилни кабели е неизбежна тенденция за автомобилната индустрия, която се стреми към пестене на енергия и намаляване на емисиите, както и към подобряване на пробега. С непрекъснатия напредък на технологиите и по-нататъшната оптимизация на разходите, приложението на алуминиеви кабели в автомобилната индустрия ще бъде по-широко, което ще допринесе значително за леките автомобили, пестенето на енергия и намаляването на емисиите.

3. Екранирани кабели за намаляване на електромагнитните смущения

Електромагнитните смущения (EMI) в автомобилите са сложен проблем, особено в електрическите и хибридните превозни средства, поради интензивното използване на високомощни електронни устройства. Като един от основните фактори за EMI, дизайнът и изборът на материали за автомобилните кабелни снопове са от решаващо значение за минимизиране на EMI. Ето някои ключови моменти за това как да се намали EMI в автомобилите чрез използването на екранирани кабели:

Как работят екранираните кабели: Екранираните кабели работят чрез добавяне на слой метална оплетка или фолио около проводниците. Това екраниране отразява и абсорбира електромагнитните вълни, като по този начин намалява електромагнитните смущения. Екранирането е свързано със земята, което насочва уловената електромагнитна енергия към земята и ѝ предотвратява смущения в други електронни устройства.

Видове екраниране: Има два основни вида екраниране: плетено метално екраниране и фолио екраниране. Плетеното метално екраниране осигурява по-добра механична здравина и гъвкавост, докато фолиото осигурява по-добро екраниране при по-ниски честоти. В автомобилните приложения е обичайно да се използва комбинация от тези два вида екраниране за оптимално екраниране.

Заземяване на екрана: За да бъде ефективен екранираният кабел, екранът трябва да бъде правилно заземен. Ако екранът не е правилно заземен, той може да се превърне в антена и вместо това да увеличи електромагнитните смущения. В автомобилите е обичайно екранът да се прикрепя към металната рамка на превозното средство, за да се осигури добър път към земята.

Къде се използват екранирани кабели: В автомобилите екранираните кабели се използват главно за критични сигнални и управляващи линии, които са податливи на електромагнитни смущения или които самите те могат да станат източници на електромагнитни смущения. Например, линии, използвани за управляващи блокове на двигателя (ECU), сензорни сигнали, бордови мрежи (напр. CAN шини) и развлекателни системи, обикновено използват екранирани кабели.

Използване на екранирани кабели заедно с неекранирани кабели: В автомобилни среди, където пространството е ограничено, кабелите за високо и ниско напрежение често се поставят в непосредствена близост един до друг. За да се минимизират електромагнитните смущения (EMI), кабелът за високо напрежение може да бъде проектиран като екраниран кабел, докато кабелът за ниско напрежение може да бъде неекраниран. По този начин екранирането на кабела за високо напрежение предпазва кабела за ниско напрежение от EMI.

Разположение и дизайн на кабелите: В допълнение към използването на екранирани кабели, правилното разположение на кабелите също е много важно. Трябва да се избягва образуването на примки в кабелите, тъй като примките увеличават електромагнитните смущения. Освен това, кабелите трябва да бъдат разположени възможно най-далеч от източници на електромагнитни смущения, като например двигатели и силови преобразуватели.

Използване на филтри: В допълнение към екранираните кабели, EMI филтри могат да се добавят и в двата края на кабела, за да се минимизират допълнително EMI. Филтрите могат да бъдат кондензатори или индуктори, които филтрират шума в определен честотен диапазон.

В обобщение, чрез използване на екранирани кабели и комбинирането им с правилното разположение на кабелите и техниките за филтриране, електромагнитните смущения в автомобилите могат да бъдат значително намалени, като по този начин се подобри надеждността и производителността на електронното оборудване.

4. Кабели, устойчиви на високи температури

Автомобилните кабели, устойчиви на високи температури, са кабели, предназначени за автомобилната индустрия, за да поддържат стабилна производителност в среда с високи температури. Те са изработени главно от няколко специални материала, за да се гарантира надеждност и безопасност във високотемпературни зони, като например двигателните отделения. Ето няколко често използвани материала за автомобилни кабели, устойчиви на високи температури:

TPE материали: термопластични еластомери (термопластични еластомери), включително стирени, олефини, диени, винилхлорид, полиестери, естери, амиди, органофлуорини, силикони и винили. В момента еластомерите на базата на SEBS (блоков съполимер стирен-етилен-бутилен-стирен) са най-широко използваните TPE материали.

TPU материали: термопластичен полиуретан (термопластичен полиуретан), молекулната структура е разделена на полиестерен тип и полиетер, чрез твърди блокове и гъвкави верижни сегменти. TPU материалите в процеса на обработка чрез шприцване представляват повече от 40% от екструдираното формоване, а около 35% - около това, с добра еластичност и износоустойчивост.

PVC материал: Поливинилхлорид (поливинилхлорид), чрез добавяне на различни количества пластификатори за регулиране на мекотата му, намаляване на температурата на „стъклен преход“, така че да има добра гъвкавост и пластичност, лесен за обработка чрез формоване.

Силиконов материал: високоактивен адсорбентен материал, аморфно вещество, термореактивна гума. Силиконът има отлична устойчивост на топлина и студ и широк диапазон от работни температури, от -60°C до +180°C и повече.

XLPE омрежен полиетилен: чрез химическо омрежване в термореактивни еластомери, изолационните свойства се подобряват, температурният диапазон на кабела се разширява, а производителността се подобрява. След изгаряне XLPE кабелът отделя въглероден диоксид и вода, което го прави сравнително екологично чист.

Изборът и използването на тези материали позволяват на високотемпературните автомобилни кабели да работят стабилно за дълги периоди от време във високотемпературни среди, като например двигателните отделения и близо до изпускателните системи, осигурявайки нормалната работа на автомобилните електрически системи. Освен това, високотемпературните кабели имат предимствата на маслоустойчивост, водоустойчивост, устойчивост на киселини и основи, устойчивост на корозивни газове, устойчивост на стареене и др. Те са подходящи за металургията, електроенергетиката, нефтохимическата промишленост, подвижния състав, енергетиката, черната стомана, електрическите машини и други области. При избора на високотемпературни кабели е необходимо да се избере правилният модел според действителния сценарий на приложение, температурната среда, нивото на напрежение и други фактори, за да се гарантира, че кабелът има добри характеристики и безопасност при високотемпературни условия.

5. Умни кабели с вградени сензори

Кабелите за интелигентни автомобили с интегрирани сензори са неразделна част от съвременните интелигентни автомобили и играят ключова роля в електрическата и електронната архитектура на превозното средство. Кабелите за интелигентни автомобили не само отговарят за предаването на енергия, но по-важното е, че пренасят данни и управляващи сигнали, свързвайки микроконтролери (MCU), сензори, изпълнителни механизми и други електронни управляващи устройства (ECU) в автомобила, образувайки „невронната мрежа“ на автомобила.

Функцията и значението на интелигентните автомобилни кабели

Предаване на данни: Кабелите за интелигентни автомобили са отговорни за предаването на данни от сензорите към микроконтролера (MCU) и команди от MCU към изпълнителните механизми. Тези данни включват, но не се ограничават до, скорост, температура, налягане, позиция и др. и са от решаващо значение за постигане на прецизен контрол на превозното средство.
Разпределение на захранването: Кабелът не само предава данни, но и е отговорен за разпределението на захранването към различните електронни устройства в автомобила, за да се гарантира, че те работят правилно.
Безопасност и сигурност: Кабелът е проектиран с мисъл за безопасността, като например използването на огнеупорни материали и настройката на защита от свръхток, за да се гарантира, че веригата може да бъде прекъсната навреме в случай на неизправност, като се избегнат потенциални опасности за безопасността.

Изисквания за дизайн

Дизайнът на кабелите за интелигентни автомобили трябва да отговаря на следните изисквания:

Надеждност: Кабелите трябва да могат да работят надеждно в различни тежки условия в автомобила, включително висока температура, ниска температура, вибрации и влажност.
Издръжливост: Кабелите трябва да са достатъчно издръжливи, за да издържат на дълги периоди на употреба без повреди.
Безопасност: Кабелите трябва да бъдат добре изолирани, за да се намали рискът от късо съединение, и да имат необходимите защитни механизми.
Леко тегло: С тенденцията към леки превозни средства, кабелите също трябва да бъдат възможно най-леки и тънки, за да се намали общото тегло на превозното средство.
Електромагнитна съвместимост: Кабелите трябва да имат добри екраниращи характеристики, за да се намалят смущенията в сигнала.

Сценарий на приложение

Кабелите за интелигентни автомобили се използват широко в различни системи на автомобили, включително, но не само:

Система за управление на двигателя: свързване на ECU на двигателя със сензори и изпълнителни механизми за осъществяване на прецизен контрол на двигателя.
Система за управление на каросерията: свързване на модула за управление на каросерията (BCM) с прозорци, ключалки на врати, осветление и други системи.
Система за подпомагане на водача: свързва контролера ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) със сензори като камера и радар.
Инфотейнмънт система: свързва мултимедийния център с аудио високоговорители, навигационна система и др.

Бъдещи тенденции

С развитието на автомобилната електроника и електричество се развиват и интелигентните автомобилни кабели. Бъдещите тенденции включват:

Централизирана архитектура: С преминаването на автомобилните електронни архитектури от разпределени към централизирани, сложността и дължината на кабелите вероятно ще намалеят, което ще спомогне за намаляване на теглото на превозното средство и подобряване на ефективността на информационния поток.
Интелигентно управление: Кабелите ще интегрират по-интелигентни компоненти, като например вградени сензори и интелигентни конектори, което ще позволи самодиагностика и отчитане на състоянието.
Приложение на нови материали: За допълнително намаляване на теглото и подобряване на производителността, кабелите могат да бъдат изработени от нови леки материали.

Интелигентните автомобилни кабели са ключови компоненти, свързващи автомобилните електронни системи, а техният дизайн и производителност са от решаващо значение за гарантиране на безопасността и надеждността на автомобилите. С ускоряването на технологичния напредък и автомобилната електроника, интелигентните автомобилни кабели ще продължат да се развиват, за да отговорят на необходимостта от по-висока производителност.

6. Биоразградими и екологични кабели

На фона на стремежа към опазване на околната среда и устойчиво развитие, биоразградимите и екологично чисти автомобилни кабели се превръщат в гореща тема в автомобилната индустрия. Тези кабели не само отговарят на нуждите на автомобилната индустрия по отношение на производителност, но и показват значителни предимства по отношение на опазването на околната среда.

Биоразградими изолирани кабели

Биоразградимите изолирани кабели са изработени от биоразградими изолационни материали, които при определени условия на околната среда могат постепенно да се разградят чрез метаболизма на микроорганизми и в крайна сметка да се превърнат в екологично чисти малки молекули, като въглероден диоксид и вода. Този процес обикновено изисква определено време и подходящи условия на околната среда. Използването на биоразградими кабели е в съответствие с принципите на зеленото и устойчиво развитие. То гарантира производителността на кабелите, като същевременно минимизира въздействието върху околната среда и насърчава развитието на индустрията за зелени кабели.

Кабели с незамърсяващ изолационен лак

Незамърсяващият изолационен лак за кабели използва неопасен изолационен лак, за да замени изолационните материали, които съдържат опасни съставки в традиционните кабели. Тази иновация не само намалява замърсяването на околната среда, но и подобрява безопасността и надеждността на кабелите.

Биобазирани материали в автомобилните кабели

Биобазираните материали, особено влакната, композитите и найлона от полимлечна киселина (PLA), имат голям потенциал за приложение в автомобилната индустрия поради своята биоразградимост, екологично производство и обработка, широка гама от суровини, ниска миризма и ниско съдържание на летливи органични съединения (ЛОС). Със значителното увеличение на производствения капацитет, PLA полимлечната киселина (PLA), като биобазиран полимер, получен от природни ресурси, също претърпя своето огромно развитие. PLA се синтезира химически от естествена царевица. Този материал може да се разложи на CO2 и H2O от микроорганизми след изхвърляне, без да се замърсява околната среда, и е признат за нов екологичен материал, който е зелен и устойчив през 21-ви век.

Приложение на TPU материали в автомобилни кабели

Термопластичните полиуретанови (TPU) материали не само предлагат отлична производителност, но също така са биоразградими (3-5 години) и рециклируеми. Устойчивите и екологични свойства на TPU материалите предлагат нова възможност за автомобилни кабели, която помага за намаляване на въздействието върху околната среда.

Предизвикателства и перспективи

Въпреки че биоразградимите и екологични автомобилни кабели показват много предимства, тяхното приложение е изправено пред някои предизвикателства и ограничения. Например, скоростта и ефективността на разграждане се влияят от условията на околната среда, което изисква внимателна оценка и избор на сценарии на приложение. В същото време, производителността и стабилността на биоразградимите изолационни материали трябва непрекъснато да се подобряват и тестват, за да се гарантира тяхната надеждност и безопасност. В бъдеще, с развитието на технологиите и повишаването на екологичната осведоменост, се очаква биоразградимите и екологични автомобилни кабели да играят по-голяма роля в автомобилната индустрия, насочвайки цялата индустрия в по-екологична и устойчива посока.