Новости - Инновации в области автомобильных электрических кабелей: что нового на рынке?

С быстрым развитием автомобильной промышленности электрические кабели стали важнейшими компонентами современных транспортных средств. Вот некоторые из последних инноваций в области автомобильных электрических кабелей:

1. Высоковольтные кабели для электромобилей

Высоковольтные кабели для электромобилей являются ключевыми компонентами, используемыми в электромобилях для соединения высоковольтных батарей, инверторов, компрессоров кондиционеров, трехфазных генераторов и электродвигателей для передачи электроэнергии. По сравнению с кабелями, используемыми в традиционных топливных транспортных средствах, высоковольтные кабели для электромобилей имеют следующие характеристики и требования:

Высокое напряжение и большой ток: высоковольтные кабели электромобилей рассчитаны на напряжение до 600 В переменного тока/900 В постоянного тока (легковые автомобили) или 1000 В переменного тока/1500 В постоянного тока (коммерческие автомобили) и токи от 250 А до 450 А или даже выше. Это намного выше, чем 12-вольтовые системы, обычно используемые в транспортных средствах с обычным топливом.

Материал проводника: Проводники обычно изготавливаются из отожженной мягкой медной проволоки или луженой медной проволоки для улучшения проводимости и коррозионной стойкости. Провода из бескислородной меди (содержащие менее 0,001% кислорода и более 99,99% чистоты) широко используются в высоковольтных кабелях электромобилей из-за их высокой чистоты и нехрупких характеристик.

Материалы изоляции и оболочки: Для того чтобы соответствовать требованиям высокого напряжения и силы тока, высоковольтные кабели изолируются изоляционными материалами с большой толщиной стенки, такими как силиконовая резина, сшитый полиэтилен или сшитый полиолефин, которые обладают хорошей термостойкостью и огнестойкостью, а также могут выдерживать высокие температуры более 150 ℃.

Экранирование и защита: Высоковольтные кабели требуют электромагнитного экранирования для снижения уровня электромагнитного шума и электромагнитных помех, в то время как защитные материалы (такие как теплоизоляционные трубки и компаундированные трубки) и уплотнительные кольца на внешнем слое кабелей гарантируют, что кабели будут водонепроницаемыми, пыленепроницаемыми и устойчивыми к истиранию в суровых условиях.

Конструкция и проводка: Конструкция высоковольтных кабелей для электромобилей должна учитывать ограничения пространства для проводки, требования безопасности (например, минимальное расстояние в 100 миллиметров или более между высоковольтными и низковольтными проводниками), вес и стоимость. Радиус изгиба кабеля, расстояние до точки крепления и среда, в которой он используется (например, внутри или снаружи транспортного средства), также будут влиять на его конструкцию и выбор.

Стандарты и спецификации: Проектирование и производство высоковольтных кабелей для электромобилей соответствует ряду отраслевых стандартов, таких как QC-T1037 Стандарт автомобильной промышленности для высоковольтных кабелей для дорожных транспортных средств и TCAS 356-2019 Высоковольтные кабели для транспортных средств на новых источниках энергии. Эти стандарты выдвигают особые требования к электрическим характеристикам, механическим характеристикам и экологической адаптивности кабелей.

Применение: высоковольтные кабели для электромобилей используются не только для соединений в автомобиле, но и для соединений между портом зарядки и аккумулятором, внутри аккумулятора, между аккумулятором и двигателем и другими компонентами, а также с устройствами хранения энергии аккумулятора и в других областях. Кабели должны выдерживать суровые условия, такие как высокие и низкие температуры, соляной туман, электромагнитные поля, масло и химикаты.

Разработка и применение высоковольтных кабелей для электромобилей является одним из ключевых факторов в продвижении устойчивого и экологически безопасного будущего для электромобильности. По мере того, как технологии электромобилей продолжают развиваться, производительность и стандарты высоковольтных кабелей продолжают оптимизироваться для удовлетворения растущего спроса на передачу электроэнергии и требований безопасности.

2. Легкие алюминиевые кабели

Внедрение легких алюминиевых автомобильных кабелей является одной из важных тенденций в автомобильной промышленности, особенно в новой энергетической автомобильной промышленности, в стремлении к легкости, энергоэффективности и дальности. Ниже приводится подробный анализ легких алюминиевых автомобильных кабелей:

Предыстория и тенденции

Спрос на легкие автомобили: с быстрым развитием новых энергетических транспортных средств спрос на легкие автомобильные конструкции еще больше увеличивается. Провода и кабели, как основные компоненты автомобильной силовой передачи, традиционно проектируются с использованием меди в качестве проводника, но кабели с медным сердечником дороги и тяжелы по качеству. Поэтому разработка легких, недорогих алюминиевых проводников и кабелей для автомобилей стала необходимым выбором для легких автомобильных конструкций.

Преимущество алюминиевого кабеля: традиционная энергетическая промышленность имеет долгую историю использования алюминиевых кабелей, алюминиевые кабели, низкая стоимость, легкий вес, длительный срок службы, особенно подходят для передачи электроэнергии на большие расстояния высокого напряжения. Китай богат алюминиевыми ресурсами, колебаниями цен на материалы, стабильностью затрат и простотой управления. В новой энергетической автомобильной промышленности использование алюминиевых кабелей вместо медных кабелей является идеальным решением для снижения веса и стоимости.

Примеры применения алюминиевой проволоки

Модель автобуса: внутренняя и внешняя ультразвуковая сварка аккумуляторной батареи, алюминиевая проволока, использование соединительного провода большого диаметра, преимущество использования алюминиевой проволоки очевидно.

Пассажирский автомобиль: шина постоянного тока использует алюминиевый кабель 50 мм2, который успешно производится серийно. Использование ультразвуковой сварки эффективно улучшает электрические контактные характеристики соединений и эффективно снижает качество жгута проводов по сравнению с медными проводами.

Зарядный пистолет переменного тока: с использованием высокопрочной проволоки из алюминиевого сплава, устойчивой к изгибу, легкий вес, стабильные характеристики при испытании на старение, постепенно начато массовое производство; провод порта зарядки постоянного тока для легковых автомобилей использует алюминиевую проволоку для улучшения рассеивания тепла, а в круглой клемме порта зарядки используется ультразвуковая сварка, что значительно улучшает характеристики электрического контакта, снижает количество выделяемого тепла и увеличивает срок службы.

Различия в производительности между медью и алюминием

Удельное сопротивление и проводимость: Из-за разного удельного сопротивления алюминия и меди проводимость алюминиевого проводника составляет 62% IACS. Если площадь поперечного сечения алюминиевого проводника в 1,6 раза больше, чем у медного, его электрические характеристики такие же, как у меди.

Соотношение масс: удельный вес алюминия составляет 2,7 кг/м3, удельный вес меди составляет 8,89 кг/м3, поэтому соотношение масс этих двух веществ составляет (2,7×160%)/(8,89×1)≈50%. Это означает, что при одинаковых электрических характеристиках масса алюминиевого проводника составляет всего 1/2 массы медного тела.

Рыночное пространство и перспективы

Годовой темп роста: Согласно анализу рынка, к 2025 году годовой темп роста производства алюминиевого листового проката и экструдированного материала составит около 30%, что свидетельствует об огромном потенциале алюминия в области облегчения конструкции автомобиля.

Анализ неопределенности

Факторы стоимости: Хотя алюминиевые кабели имеют ценовые преимущества, существует и отрицательный фактор роста стоимости алюминия по сравнению со сталью в автомобильной промышленности, что может повлиять на скорость популяризации алюминиевых кабелей.

Технические проблемы: Применение алюминиевых кабелей в автомобилях по-прежнему сталкивается с техническими проблемами, такими как улучшение характеристик электрических контактов соединений и оптимизация отвода тепла, которые необходимо решать с помощью технологических инноваций.

Внедрение легких алюминиевых автомобильных кабелей является неизбежной тенденцией для автомобильной промышленности, направленной на экономию энергии и сокращение выбросов, а также на улучшение диапазона. С непрерывным прогрессом технологий и дальнейшей оптимизацией затрат применение алюминиевых кабелей в автомобильной промышленности будет более обширным, что внесет важный вклад в снижение веса автомобилей, экономию энергии и сокращение выбросов.

3. Экранированные кабели для снижения электромагнитных помех

Электромагнитные помехи (ЭМП) в автомобилях являются сложной проблемой, особенно в электромобилях и гибридных транспортных средствах из-за интенсивного использования мощных электронных устройств. Как один из основных факторов ЭМП, конструкция и выбор материала автомобильных жгутов проводов имеют решающее значение для минимизации ЭМП. Вот несколько ключевых моментов о том, как уменьшить ЭМП в автомобилях с помощью экранированных кабелей:

Принцип работы экранированных кабелей: Экранированные кабели работают за счет добавления слоя металлической оплетки или фольги вокруг проводников. Это экранирование отражает и поглощает электромагнитные волны, тем самым уменьшая ЭМП. Экранирование соединено с землей, которая направляет захваченную электромагнитную энергию в землю и не дает ей мешать работе других электронных устройств.

Типы экранирования: Существует два основных типа экранирования: экранирование металлической оплеткой и экранирование фольгой. Экранирование металлической оплеткой обеспечивает лучшую механическую прочность и гибкость, в то время как экранирование фольгой обеспечивает лучшее экранирование на более низких частотах. В автомобильных приложениях обычно используют комбинацию этих двух типов экранирования для оптимального экранирования.

Заземление экрана: Для того, чтобы экранированный кабель был эффективным, экран должен быть правильно заземлен. Если экран не заземлен должным образом, он может стать антенной и вместо этого увеличить электромагнитные помехи. В автомобилях экран обычно прикрепляют к металлическому каркасу транспортного средства, чтобы обеспечить хороший путь к земле.

Где используются экранированные кабели: В автомобилях экранированные кабели в основном используются для критических сигнальных и контрольных линий, которые подвержены ЭМП или которые сами могут стать источниками ЭМП. Например, линии, используемые для блоков управления двигателем (ЭБУ), сигналов датчиков, автомобильных сетей (например, CAN-шин) и развлекательных систем, обычно используют экранированные кабели.

Использование экранированных кабелей в сочетании с неэкранированными кабелями: В автомобильной среде, где пространство ограничено, высоковольтные и низковольтные кабели часто располагаются в непосредственной близости друг от друга. Чтобы минимизировать электромагнитные помехи, высоковольтный кабель может быть спроектирован как экранированный кабель, в то время как низковольтный кабель может быть неэкранированным. Таким образом, экран высоковольтного кабеля защищает низковольтный кабель от электромагнитных помех.

Разводка и проектирование кабелей: Помимо использования экранированных кабелей, также очень важна правильная разводка кабелей. Следует избегать образования петель в кабелях, поскольку петли увеличивают ЭМП. Кроме того, кабели следует располагать как можно дальше от источников ЭМП, таких как двигатели и преобразователи мощности.

Использование фильтров: в дополнение к экранированным кабелям на обоих концах кабеля можно добавить фильтры электромагнитных помех для дальнейшей минимизации электромагнитных помех. Фильтры могут представлять собой конденсаторы или индукторы, которые отфильтровывают шум в определенном диапазоне частот.

Подводя итог, можно сказать, что использование экранированных кабелей и их сочетание с правильной компоновкой кабелей и методами фильтрации позволяет значительно снизить уровень электромагнитных помех в автомобилях, тем самым повышая надежность и производительность электронного оборудования.

4. Кабели, устойчивые к высоким температурам

Высокотемпературные автомобильные кабели — это кабели, разработанные для автомобильной промышленности для поддержания стабильной работы в условиях высоких температур. Они в основном изготавливаются из нескольких специальных материалов для обеспечения надежности и безопасности в высокотемпературных зонах, таких как моторные отсеки. Вот несколько распространенных материалов, используемых для высокотемпературных автомобильных кабелей:

Материалы TPE: термопластичные эластомеры (Thermoplastic Elastomers), включая стиролы, олефины, диены, винилхлорид, полиэфиры, эфиры, амиды, фторорганические соединения, силиконы и винилы. В настоящее время наиболее широко используемыми материалами TPE являются эластомеры на основе SEBS (стирол-этилен-бутилен-стирол блок-сополимер).

Материалы ТПУ: термопластичный полиуретан (термопластичный полиуретан), молекулярная структура которого делится на полиэфирный и полиэфирный тип, с помощью жестких блочных и гибких цепных сегментов. Материалы ТПУ в процессе переработки литьем под давлением составляют более 40%, экструзионным формованием - около 35% или около того, обладают хорошей эластичностью и износостойкостью.

Материал ПВХ: поливинилхлорид (ПВХ), путем добавления различного количества пластификаторов для регулирования его мягкости, снижения его «температуры стеклования», благодаря чему он обладает хорошей гибкостью и пластичностью, легко поддается формованию.

Силиконовый материал: высокоактивный адсорбирующий материал, аморфное вещество, термореактивная резина. Силикон обладает отличной термо- и морозостойкостью и широким диапазоном рабочих температур от -60°C до +180°C и выше.

Сшитый полиэтилен XLPE: за счет химической сшивки в термореактивные эластомеры, улучшенные изоляционные свойства, расширен диапазон температурной стойкости кабеля, улучшены эксплуатационные характеристики. Кабель XLPE после сгорания выделяет углекислый газ и воду, относительно экологически чистый.

Выбор и использование этих материалов позволяет термостойким автомобильным кабелям стабильно работать в течение длительного времени в условиях высоких температур, таких как моторные отсеки и вблизи выхлопных систем, обеспечивая нормальную работу автомобильных электрических систем. Кроме того, термостойкие кабели также обладают преимуществами маслостойкости, водостойкости, кислотостойкости и щелочестойкости, коррозионной газоустойчивости, стойкости к старению и т. д. Они подходят для металлургии, электроэнергетики, нефтехимии, подвижного состава, энергетики, железа и стали, электромашиностроения и других областей. При выборе термостойких кабелей необходимо выбрать правильную модель в соответствии с фактическим сценарием применения, температурной средой, уровнем напряжения и другими факторами, чтобы гарантировать, что кабель будет иметь хорошие эксплуатационные характеристики и безопасность в условиях высоких температур.

5. Умные кабели со встроенными датчиками

Кабели для интеллектуальных автомобилей со встроенными датчиками являются неотъемлемой частью современных интеллектуальных автомобилей и играют ключевую роль в электрической и электронной архитектуре автомобиля. Кабели для интеллектуальных автомобилей не только отвечают за передачу мощности, но, что более важно, они передают данные и сигналы управления, соединяя микроконтроллерные блоки (MCU), датчики, исполнительные механизмы и другие электронные блоки управления (ECU) в автомобиле, образуя «нейронную сеть» автомобиля.

Функция и значение кабелей для интеллектуальных автомобилей

Передача данных: Кабели интеллектуальных автомобилей отвечают за передачу данных от датчиков к MCU и команд от MCU к исполнительным механизмам. Эти данные включают, помимо прочего, скорость, температуру, давление, положение и т. д. и имеют решающее значение для достижения точного управления транспортным средством.
Распределение питания: кабель не только передает данные, но и отвечает за распределение питания по различным электронным устройствам в автомобиле, гарантируя их правильную работу.
Безопасность: кабель спроектирован с учетом требований безопасности, таких как использование огнестойких материалов и установка защиты от перегрузки по току, чтобы гарантировать своевременное отключение цепи в случае неисправности, избегая потенциальных угроз безопасности.

Требования к проектированию

Конструкция кабелей для интеллектуальных автомобилей должна соответствовать следующим требованиям:

Надежность: кабели должны надежно работать в различных суровых условиях автомобиля, включая высокие и низкие температуры, вибрацию и влажность.
Долговечность: Кабели должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать длительные периоды использования без сбоев.
Безопасность: Кабели должны быть хорошо изолированы, чтобы снизить риск короткого замыкания, и иметь необходимые механизмы защиты.
Легкий вес: в связи с тенденцией к созданию облегченных транспортных средств кабели также должны быть максимально легкими и тонкими, чтобы уменьшить общий вес транспортного средства.
Электромагнитная совместимость: кабели должны обладать хорошими экранирующими характеристиками для снижения помех сигнала.

Сценарий применения

Кабели для интеллектуальных автомобилей широко используются в различных системах автомобилей, включая, помимо прочего:

Система управления двигателем: соединение электронного блока управления двигателем с датчиками и исполнительными механизмами для реализации точного управления двигателем.
Система управления кузовом: соединение модуля управления кузовом (BCM) с окнами, дверными замками, освещением и другими системами.
Система помощи водителю: соединяет контроллер ADAS (усовершенствованная система помощи водителю) с датчиками, такими как камера и радар.
Информационно-развлекательная система: соединяет мультимедийный центр с аудиосистемой, навигационной системой и т. д.

Будущие тенденции

По мере развития автомобильной электронной и электрической архитектуры развиваются и интеллектуальные автомобильные кабели. Будущие тенденции включают:

Централизованная архитектура: поскольку архитектура автомобильной электроники переходит от распределенной к централизованной, сложность и длина кабелей, вероятно, уменьшатся, что поможет снизить вес транспортного средства и повысить эффективность потока информации.
Интеллектуальное управление: кабели будут включать в себя больше интеллектуальных компонентов, таких как встроенные датчики и интеллектуальные разъемы, обеспечивающие самодиагностику и отчетность о состоянии.
Применение новых материалов: Для дальнейшего снижения веса и повышения производительности кабели могут быть изготовлены из новых легких материалов.

Кабели для смарт-автомобилей являются ключевыми компонентами, соединяющими автомобильные электронные системы, а их конструкция и производительность имеют решающее значение для обеспечения безопасности и надежности автомобилей. По мере развития технологий и ускорения автомобильной электроники кабели для смарт-автомобилей будут продолжать развиваться, чтобы удовлетворить потребность в более высокой производительности.

6. Биоразлагаемые и экологически чистые кабели

На фоне стремления к защите окружающей среды и устойчивому развитию биоразлагаемые и экологически чистые автомобильные кабели становятся горячей темой в автомобильной промышленности. Эти кабели не только отвечают потребностям автомобильной промышленности с точки зрения производительности, но и демонстрируют значительные преимущества с точки зрения защиты окружающей среды.

Биоразлагаемые изолированные кабели

Биоразлагаемые изолированные кабели изготавливаются из биоразлагаемых изоляционных материалов, которые при определенных условиях окружающей среды могут постепенно разлагаться посредством метаболизма микроорганизмов и в конечном итоге превращаться в экологически чистые малые молекулы, такие как углекислый газ и вода. Этот процесс обычно требует определенного времени и подходящих условий окружающей среды. Использование биоразлагаемых кабелей соответствует принципам зеленого и устойчивого развития. Оно обеспечивает производительность кабелей, минимизируя воздействие на окружающую среду, и способствует развитию зеленой кабельной промышленности.

Кабели с экологически чистым изоляционным лаком

Не загрязняющий окружающую среду изоляционный лак для кабелей использует безопасный изоляционный лак для замены изоляционных материалов, содержащих опасные ингредиенты в традиционных кабелях. Это нововведение не только снижает загрязнение окружающей среды, но и повышает безопасность и надежность кабелей.

Биоматериалы в автомобильных кабелях

Биоматериалы, особенно волокна полимолочной кислоты (PLA), композиты и нейлон, имеют большой потенциал для применения в автомобильной промышленности из-за их биоразлагаемости, экологически чистого производства и обработки, широкого спектра источников сырья, слабого запаха и низкого содержания летучих органических соединений (ЛОС). С существенным увеличением производственных мощностей полимолочная кислота (PLA) PLA, как биополимер, полученный из природных ресурсов, также получила огромное развитие. PLA химически синтезируется из натуральной кукурузы. Этот материал может разлагаться на CO2 и H2O микроорганизмами после утилизации, не загрязняя окружающую среду, и признан новым экологически чистым и устойчивым материалом в 21 веке.

Применение материалов ТПУ в автомобильных кабелях

Материалы из термопластичного полиуретана (ТПУ) не только обладают превосходными эксплуатационными характеристиками, но также биоразлагаемы (3–5 лет) и подлежат вторичной переработке. Устойчивые и экологически чистые свойства материалов ТПУ открывают новые возможности для автомобильных кабелей, помогая снизить воздействие на окружающую среду.

Проблемы и перспективы

Хотя биоразлагаемые и экологически чистые автомобильные кабели демонстрируют множество преимуществ, их применение сталкивается с некоторыми проблемами и ограничениями. Например, скорость и эффективность деградации зависят от условий окружающей среды, что требует тщательной оценки и выбора сценариев применения. В то же время производительность и стабильность разлагаемых изоляционных материалов должны постоянно улучшаться и тестироваться для обеспечения их надежности и безопасности. В будущем, по мере дальнейшего развития технологий и повышения осведомленности об окружающей среде, ожидается, что биоразлагаемые и экологически чистые автомобильные кабели будут играть большую роль в автомобильной промышленности, направляя всю отрасль в более экологичное и устойчивое направление.