Новости - Инновации в автомобильных электрокабелях: что нового на рынке?

В условиях быстрого развития автомобильной промышленности электрические кабели стали важнейшими компонентами современных автомобилей. Вот некоторые из последних новинок в области автомобильных электрических кабелей:

1. Высоковольтные кабели для электромобилей.

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

Высокое напряжение и большой ток: кабели высокого напряжения для 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 до 450 А или даже выше. Это намного выше, чем у систем с напряжением 12 В, которые обычно используются в транспортных средствах, работающих на обычном топливе.

Материал проводника: Проводники обычно изготавливаются из отожженной мягкой медной проволоки или луженой медной проволоки для улучшения проводимости и коррозионной стойкости. Провода из бескислородной меди (содержание кислорода менее 0,001% и чистота более 99,99%) широко используются в высоковольтных кабелях EV благодаря их высокой чистоте и нехрупкости.

Материалы изоляции и оболочки: Чтобы соответствовать требованиям высокого напряжения и сильного тока, высоковольтные кабели изолируются изоляционными материалами с большой толщиной стенок, такими как силиконовая резина, сшитый полиэтилен или сшитый полиолефин, которые имеют хорошие термостойкость и огнезащитный эффект, а также выдерживает высокие температуры более 150 ℃.

Экранирование и защита: высоковольтные кабели требуют электромагнитного экранирования для уменьшения шума электромагнитного поля и электромагнитных помех, а защитные материалы (такие как теплоизоляционные трубки и скомпилированные трубки) и уплотнительные кольца на внешнем слое кабелей обеспечивают водонепроницаемость, пыленепроницаемый и устойчивый к истиранию в суровых условиях.

Проектирование и электропроводка. При проектировании высоковольтных кабелей для электромобилей необходимо учитывать ограничения по пространству для проводки, требования безопасности (например, минимальное расстояние 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 автомобиля), также влияют на его конструкцию и выбор.

Стандарты и спецификации. Проектирование и производство высоковольтных кабелей для электромобилей соответствует ряду отраслевых стандартов, таких как стандарт автомобильной промышленности QC-T1037 для высоковольтных кабелей для дорожных транспортных средств и высоковольтные кабели для новых транспортных средств TCAS 356-2019. Энергетические транспортные средства. Эти стандарты выдвигают особые требования к электрическим характеристикам, механическим характеристикам и адаптации кабелей к окружающей среде.

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

Разработка и применение высоковольтных кабелей для электромобилей является одним из ключевых факторов в обеспечении устойчивого и благоприятного для климата будущего электрической мобильности. Поскольку технологии электромобилей продолжают развиваться, характеристики и стандарты высоковольтных кабелей продолжают оптимизироваться для удовлетворения растущего спроса на передачу энергии и требований безопасности.

2. Легкие алюминиевые тросы.

Внедрение легких алюминиевых автомобильных кабелей является одной из важных тенденций в автомобильной промышленности, особенно в автомобильной промышленности, использующей новые источники энергии, в стремлении к легкости, энергоэффективности и дальности действия. 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 возрастает. Провода и кабели, как основные компоненты автомобильной передачи энергии, традиционно предназначены для использования меди в качестве проводника, но кабели с медным сердечником дороги и тяжелы по качеству. Поэтому разработка легких качественных и недорогих алюминиевых проводов и кабелей для автомобилей стала необходимым выбором для облегчения конструкции автомобилей.

Преимущество алюминиевого кабеля: традиционная энергетика имеет долгую историю использования алюминиевых кабелей, алюминиевые кабели, низкая стоимость, легкий вес, длительный срок службы, особенно подходят для передачи энергии высокого напряжения на большие расстояния. Китай богат алюминиевыми ресурсами, ценами на материалы колеблются, стабильность цен и легко контролировать. В автомобильной промышленности на новых источниках энергии использование алюминиевых кабелей вместо медных является идеальным решением для снижения веса и стоимости.

Случаи применения изделий из алюминиевой проволоки

Модель автобуса: аккумуляторный блок, внутренняя и внешняя ультразвуковая сварка алюминиевой проволоки, использование соединительного провода большого диаметра, преимущество использования алюминиевой проволоки очевидно.

Легковой автомобиль: в шине постоянного тока используется алюминиевый кабель сечением 50 мм2, который успешно производится серийно. Использование ультразвуковой сварки эффективно улучшает электрические контактные характеристики соединений и существенно снижает качество жгута проводов по сравнению с медными проводами.

Зарядный пистолет переменного тока: использование высокопрочной, устойчивой к изгибу проволоки из алюминиевого сплава, легкий вес, стабильные характеристики в тесте на старение, постепенно началось массовое производство; В проводе порта зарядки постоянного тока для легковых автомобилей используется алюминиевая проволока для улучшения рассеивания тепла, а в круглой клемме порта зарядки используется ультразвуковая сварка, что значительно улучшает электрические характеристики контакта, уменьшает количество выделяемого тепла и увеличивает срок службы.

Разница в производительности между медью и алюминием

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

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

Рыночное пространство и перспективы

Годовой темп роста: согласно анализу рынка, годовой темп роста производства алюминиевого листового проката и экструдированных материалов составит около 30% к 2025 году, что свидетельствует об огромном потенциале алюминия в области облегчения автомобильной промышленности.

Анализ неопределенности

Факторы стоимости: хотя алюминиевые кабели имеют ценовые преимущества, существует негативный фактор увеличения стоимости алюминия вместо стали 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 электрического контакта соединений и оптимизация рассеивания тепла, которые необходимо решать с помощью технологических инноваций.

Внедрение легких алюминиевых автомобильных кабелей является неизбежной тенденцией для автомобильной промышленности, направленной на энергосбережение и сокращение выбросов, а также на увеличение дальности действия. Благодаря постоянному развитию технологий и дальнейшей оптимизации затрат применение алюминиевых кабелей в автомобильной промышленности будет более обширным, что внесет важный вклад в снижение веса автомобилей, энергосбережение и сокращение выбросов.

3. Экранированные кабели для снижения электромагнитных помех.

Электромагнитные помехи (ЭМП) в автомобилях представляют собой сложную проблему, особенно в электрических и гибридных транспортных средствах, из-за интенсивного использования мощных электронных устройств. Поскольку автомобильные жгуты являются одним из основных источников электромагнитных помех, конструкция и выбор материалов автомобильных жгутов имеют решающее значение для минимизации электромагнитных помех. Вот несколько ключевых моментов о том, как уменьшить электромагнитные помехи в автомобилях за счет использования экранированных кабелей:

Как работают экранированные кабели: Экранированные кабели работают путем добавления слоя металлической оплетки или фольги вокруг проводников. Этот экран отражает и поглощает электромагнитные волны, тем самым уменьшая электромагнитные помехи. Экран соединяется с землей, которая направляет захваченную электромагнитную энергию на землю и предотвращает его взаимодействие с другими электронными устройствами.

Типы экранирования. Существует два основных типа экранирования: экранирование из металлической оплетки и экранирование из фольги. Плетеный металлический экран обеспечивает лучшую механическую прочность и гибкость, а экранирование из фольги обеспечивает лучшее экранирование на более низких частотах. В автомобильной промышленности для оптимального экранирования обычно используется комбинация этих двух типов экранирования.

Заземление экрана. Чтобы экранированный кабель работал эффективно, 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 важных сигнальных линий и линий управления, которые чувствительны к электромагнитным помехам или которые сами могут стать источниками электромагнитных помех. Например, в линиях, используемых для блоков управления двигателем (ЭБУ), сигналов датчиков, автомобильных сетей (например, шин CAN) и развлекательных систем, обычно используются экранированные кабели.

Использование экранированных кабелей в сочетании с неэкранированными кабелями. В автомобильных условиях, где пространство ограничено, кабели высокого и низкого напряжения часто размещаются в непосредственной близости друг от друга. Чтобы свести к минимуму электромагнитные помехи, кабель высокого напряжения может быть выполнен в виде экранированного кабеля, а кабель низкого напряжения может быть неэкранированным. Таким образом, экран кабеля высокого напряжения защищает кабель низкого напряжения от электромагнитных помех.

Прокладка и конструкция кабеля. Помимо использования экранированных кабелей, очень важна правильная прокладка кабеля. Следует избегать образования петель в кабелях, поскольку петли увеличивают электромагнитные помехи. кроме того, кабели должны располагаться как можно дальше от источников электромагнитных помех, таких как двигатели и силовые преобразователи.

Использование фильтров. В дополнение к экранированным кабелям на обоих концах кабеля можно установить фильтры электромагнитных помех для дальнейшего минимизации электромагнитных помех. Фильтры могут представлять собой конденсаторы или катушки индуктивности, которые отфильтровывают шум в определенном частотном диапазоне.

Таким образом, используя экранированные кабели и сочетая их с правильной прокладкой кабеля и методами фильтрации, можно значительно снизить электромагнитные помехи в автомобилях, тем самым повысив надежность и производительность электронного оборудования.

4. Кабели, устойчивые к высоким температурам.

Автомобильные кабели, устойчивые к высоким температурам, — это кабели, разработанные для автомобильной промышленности для обеспечения стабильной работы в условиях высоких температур. В основном они изготовлены из нескольких специальных материалов, чтобы обеспечить надежность и безопасность в зонах с высокими температурами, таких как моторный отсек. Вот несколько распространенных материалов, используемых для изготовления автомобильных кабелей, устойчивых к высоким температурам:

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

Материалы ТПУ: термопластичный полиуретан (термопластичный полиуретан), молекулярная структура разделена на полиэфирный тип и полиэфирный тип, с помощью жесткого блока и сегментов гибкой цепи. Материалы ТПУ в процессе обработки литьем под давлением составляют более 40% экструзионное формование составляет около 35% или около того, с хорошей эластичностью и износостойкостью.

Материал ПВХ: поливинилхлорид (поливинилхлорид), за счет добавления различного количества пластификаторов для регулирования его мягкости, снижения температуры «стеклования», чтобы иметь хорошую гибкость и пластичность, легко поддаваться формованию.

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

Сшитый полиэтилен из сшитого полиэтилена: за счет химической сшивки в термореактивные эластомеры улучшаются изоляционные свойства, расширяется диапазон температурной стойкости кабеля, улучшаются характеристики. Кабель из сшитого полиэтилена, когда происходит горение, выделение углекислого газа и воды, относительно экологически безопасно.

Выбор и использование этих материалов позволяют автомобильным кабелям, устойчивым к высоким температурам, стабильно работать в течение длительного периода времени в средах с высокими температурами, таких как моторный отсек и вблизи выхлопных систем, обеспечивая нормальную работу автомобильных электрических систем. Кроме того, устойчивые к высоким температурам кабели также обладают такими преимуществами, как маслостойкость, водостойкость, устойчивость к кислотам и щелочам, устойчивость к агрессивным газам, устойчивость к старению и т. д. Они подходят для металлургии, электроэнергетики, нефтехимии, подвижного состава, энергетики, железа. и сталь, электрическое машиностроение и другие области. При выборе термостойких кабелей вам необходимо выбрать правильную модель в соответствии с фактическим сценарием применения, температурной средой, уровнем напряжения и другими факторами, чтобы гарантировать, что кабель имеет хорошие характеристики и безопасность в условиях высоких температур.

5. Умные кабели со встроенными датчиками

Умные автомобильные кабели со встроенными датчиками являются неотъемлемой частью современных «умных» автомобилей и играют ключевую роль в электрической и электронной архитектуре автомобиля. Умные автомобильные кабели не только отвечают за передачу энергии, но, что более важно, они передают данные и управляющие сигналы, соединяя блоки микроконтроллеров (MCU), датчики, исполнительные механизмы и другие электронные блоки управления (ECU) в автомобиле, образуя его «нейронная сеть».

Функция и важность умных автомобильных кабелей

Передача данных. Умные автомобильные кабели 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 мощности: кабель не только передает данные, но также отвечает за распределение энергии между различными электронными устройствами в автомобиле, чтобы обеспечить их правильную работу.
Безопасность и защищенность: кабель спроектирован с учетом требований безопасности, таких как использование огнеупорных материалов и установка защиты от перегрузки по току, чтобы обеспечить возможность своевременного отключения цепи в случае неисправности, избегая потенциальных угроз безопасности.

Требования к дизайну

Конструкция интеллектуальных автомобильных кабелей должна отвечать следующим требованиям:

Надежность. Кабели должны надежно работать в различных суровых условиях в автомобиле, 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. Учитывая тенденцию к созданию легких транспортных средств, кабели также должны быть как можно более легкими и тонкими, чтобы уменьшить общий вес транспортного средства.
Электромагнитная совместимость. Кабели должны иметь хорошие характеристики экранирования для уменьшения помех сигнала.

Сценарий применения

Умные автомобильные кабели широко используются в различных системах автомобилей, включая, помимо прочего:

Система управления двигателем: соединение ЭБУ двигателя с датчиками и исполнительными механизмами для точного управления двигателем.
Система управления кузовом: соединение модуля управления кузовом (BCM) со стеклами, дверными замками, освещением и другими системами.
Система помощи водителю: соединяет контроллер ADAS (расширенные системы помощи водителю) с такими датчиками, как камера и радар.
Информационно-развлекательная система: соединяет мультимедийный центр с аудиоколонками, навигационной системой и т. д.

Будущие тенденции

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

Централизованная архитектура. Поскольку автомобильная электронная архитектура переходит от распределенной к централизованной, сложность и длина кабелей, вероятно, уменьшатся, что поможет уменьшить вес транспортного средства и повысить эффективность потока информации.
Интеллектуальное управление: кабели будут включать в себя более интеллектуальные компоненты, такие как встроенные датчики и интеллектуальные разъемы, обеспечивающие самодиагностику и отчеты о состоянии.
Применение новых материалов. Для дальнейшего снижения веса и улучшения характеристик тросы могут изготавливаться из новых легких материалов.

Умные автомобильные кабели 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 развития автомобильной электроники интеллектуальные автомобильные кабели будут продолжать развиваться, чтобы удовлетворить потребность в более высоких характеристиках.

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 также демонстрируют значительные преимущества с точки зрения защиты окружающей среды.

Биоразлагаемые изолированные кабели

Кабели с биоразлагаемой изоляцией изготавливаются из биоразлагаемых изоляционных материалов, которые при определенных условиях окружающей среды могут постепенно разлагаться в результате метаболизма микроорганизмов и в конечном итоге превращаться в экологически чистые небольшие молекулы, такие как углекислый газ и вода. Этот процесс обычно требует определенного времени и подходящих условий окружающей среды. Использование биоразлагаемых кабелей соответствует принципам экологического и устойчивого развития. Это обеспечивает производительность кабелей при минимизации воздействия на окружающую среду и способствует развитию индустрии экологически чистых кабелей.

Кабели с экологически чистым изоляционным лаком

В экологически чистом изоляционном лаке для кабелей используется неопасный 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.

Биологические материалы в автомобильных кабелях

Материалы на биологической основе, особенно волокна полимолочной кислоты (PLA), композиты и нейлон, имеют большой потенциал для применения в автомобильной промышленности благодаря их биоразлагаемости, экологически чистому производству и переработке, широкому спектру источников сырья, слабому запаху и низкой летучести. содержание органических соединений (ЛОС). Благодаря значительному увеличению производственных мощностей, полимолочная кислота PLA (PLA) как полимер биологического происхождения, полученный из природных ресурсов, также получила огромное развитие. PLA химически синтезируется из натуральной кукурузы. Этот материал может разлагаться микроорганизмами на CO2 и H2O после выбрасывания, не вызывая загрязнения окружающей среды, и признан новым эко-материалом, который является экологически чистым и устойчивым в 21 веке.

Применение материалов ТПУ в автомобильных кабелях

Материалы из термопластичного полиуретана (ТПУ) не только обладают превосходными эксплуатационными характеристиками, но также являются биоразлагаемыми (3-5 лет) и пригодными для вторичной переработки. Устойчивые и экологически чистые свойства материалов ТПУ предлагают новый вариант для автомобильных кабелей, который помогает снизить воздействие на среда.

Вызовы и перспективы

Хотя биоразлагаемые и экологически чистые автомобильные кабели обладают множеством преимуществ, их применение сталкивается с некоторыми проблемами и ограничениями. Например, на скорость и эффективность деградации влияют условия окружающей среды, что требует тщательной оценки и выбора сценариев применения. В то же время характеристики и стабильность разлагаемых изоляционных материалов необходимо постоянно улучшать и тестировать, чтобы гарантировать их надежность и безопасность. Ожидается, что в будущем, по мере развития технологий и повышения осведомленности об окружающей среде, биоразлагаемые и экологически чистые автомобильные кабели будут играть более важную роль в автомобильной промышленности, двигая всю отрасль в более экологически чистом и устойчивом направлении.