Uudised - Autode elektrikaablite uuendused: mis on turul uut?

Autotööstuse kiire arenguga on elektrikaablitest saanud tänapäevaste sõidukite kriitilised komponendid. Siin on mõned uusimad uuendused autode elektrikaablite valdkonnas:

1. Kõrgepingekaablid elektrisõidukitele

Elektrisõidukite kõrgepingekaablid on elektrisõidukites kasutatavad põhikomponendid kõrgepingeakude, inverterite, kliimaseadmete kompressorite, kolmefaasiliste generaatorite ja elektrimootorite ühendamiseks, et teostada elektrienergia edastamist. Võrreldes traditsioonilistes kütusega sõidukites kasutatavate kaablitega on elektrisõidukite kõrgepingekaablitel järgmised omadused ja nõuded:

Kõrgepinge ja suur voolutugevus: elektrisõidukite kõrgepingekaablid on loodud taluma pingeid kuni 600 V vahelduvvoolu / 900 V alalisvoolu (sõiduautod) või 1000 V vahelduvvoolu / 1500 V alalisvoolu (tarbesõidukid) ja voolutugevusi vahemikus 250 A kuni 450 A või isegi rohkem. See on palju kõrgem kui tavapäraste kütusega sõidukite puhul tavaliselt kasutatavates 12 V süsteemides.

Juhi materjal: Juhid on tavaliselt valmistatud pehmest lõõmutatud vasktraadist või tinatatud vasktraadist, et parandada juhtivust ja korrosioonikindlust. Hapnikuvabu vasktraate (mis sisaldavad alla 0,001% hapnikku ja üle 99,99% puhtust) kasutatakse laialdaselt elektrisõidukite kõrgepingekaablites tänu nende kõrgele puhtusastmele ja mitterabedusele.

Isolatsiooni- ja ümbrismaterjalid: Kõrgepinge ja suure voolutugevuse nõuete täitmiseks isoleeritakse kõrgepingekaablid kõrge seinapaksusega isolatsioonimaterjalidega, näiteks silikoonkummi, ristseotud polüetüleeni või ristseotud polüolefiiniga, millel on hea kuumakindlus ja leegiaeglustav toime ning mis taluvad üle 150 ℃ kõrgeid temperatuure.

Varjestus ja kaitse: Kõrgepingekaablid vajavad elektromagnetilist varjestust, et vähendada elektromagnetvälja müra ja elektromagnetilisi häireid, samas kui kaitsematerjalid (näiteks soojusisolatsioonitorud ja komponeeritud torud) ja kaablite väliskihi tihendusrõngad tagavad kaablite veekindluse, tolmukindluse ja kulumiskindluse karmides keskkondades.

Projekteerimine ja juhtmestik: Elektrisõidukite kõrgepingekaablite projekteerimisel tuleb arvestada juhtmestiku ruumipiirangute, ohutusnõuete (nt minimaalne vahekaugus kõrgepinge- ja madalpingejuhtide vahel 100 millimeetrit või rohkem), kaalu ja maksumusega. Kaabli painderaadius, kaugus kinnituspunktist ja keskkond, milles seda kasutatakse (nt sõiduki sees või väljaspool), mõjutavad samuti selle disaini ja valikut.

Standardid ja spetsifikatsioonid: Elektrisõidukite kõrgepingekaablite projekteerimisel ja tootmisel järgitakse mitmeid tööstusstandardeid, näiteks QC-T1037 autotööstuse standard maanteesõidukite kõrgepingekaablite kohta ja TCAS 356-2019 kõrgepingekaablid uute energiaallikatega sõidukite jaoks. Need standardid esitavad kaablite elektrilise ja mehaanilise jõudluse ning keskkonnasõbralikkuse kohta erinõuded.

Kasutusalad: elektriautode kõrgepingekaableid ei kasutata ainult sõidukisisesete ühenduste jaoks, vaid ka laadimispordi ja aku vaheliste ühenduste jaoks, aku sees, aku ja mootori ning muude komponentide vahel, samuti aku energiasalvestusseadmete ja muude väljade jaoks. Kaablid peavad vastu pidama karmidele tingimustele, nagu kõrge ja madal temperatuur, soolaprits, elektromagnetväljad, õli ja kemikaalid.

Kõrgepingekaablite väljatöötamine ja kasutamine elektriautodes on üks võtmetegureid elektrilise liikuvuse jätkusuutliku ja kliimasõbraliku tuleviku edendamisel. Elektriautode tehnoloogia pideva arenguga optimeeritakse kõrgepingekaablite jõudlust ja standardeid, et rahuldada kasvavat nõudlust energiaülekande ja ohutusnõuete järele.

2. Kerged alumiiniumkaablid

Kergekaaluliste alumiiniumist autokaablite kasutuselevõtt on autotööstuses, eriti uue energiaga autotööstuses, üks olulisi suundumusi kerge kaalu, energiatõhususe ja ulatuse poole püüdlemisel. Järgnevalt on toodud kergalumiiniumist autokaablite üksikasjalik analüüs:

Taust ja trend

Nõudlus autotööstuse kergkonstruktsioonide järele: uute energiasõidukite kiire arenguga on nõudlus autotööstuse kergkonstruktsioonide järele veelgi suurenenud. Juhtmed ja kaablid, mis on autotööstuse jõuülekande põhikomponendid, on traditsiooniliselt projekteeritud vasejuhina, kuid vasksüdamikuga kaablid on kallid ja kvaliteetsed. Seetõttu on kergete ja odavate alumiiniumjuhtmetega traadi ja kaabli väljatöötamine autotööstuse kergkonstruktsioonide jaoks muutunud vajalikuks valikuks.

Alumiiniumkaabli eelis: traditsioonilises energeetikatööstuses on alumiiniumkaablite kasutamise pikk ajalugu. Alumiiniumkaablid on madalad, kerged ja pika kasutuseaga ning sobivad eriti hästi kõrgepinge pikamaa jõuülekandeks. Hiina on rikas alumiiniumiressursside poolest, materjalide hinnakõikumised on võimalikud, kulud stabiilsed ja neid on lihtne kontrollida. Uue energiaga sõidukite tööstuses on alumiiniumkaablite kasutamine vaskkaablite asemel ideaalne lahendus kaalu ja kulude vähendamiseks.

Alumiiniumtraadist toodete rakendusjuhud

Bussimudel: aku sisemine ja välimine ultraheli keevitus alumiiniumtraat, suure läbimõõduga toiteühendusjuhtme kasutamine, alumiiniumtraadi kasutamise eelis on ilmne.

Sõiduauto: alalisvoolu siinil kasutatakse 50 mm2 alumiiniumkaablit, mida on edukalt masstoodetud. Ultraheli keevitus parandab tõhusalt ühenduste elektrilist kontakti ja vähendab oluliselt juhtmestiku kvaliteeti võrreldes vaskjuhtmetega.

Vahelduvvoolu laadimispüstol: see on valmistatud ülitugevast, paindekindlast alumiiniumisulamist traadist, millel on kerge kaal ja stabiilne jõudlus vananemistestides ning mis on järk-järgult masstootmise alustanud; sõiduautode alalisvoolu laadimispordi juhtmes kasutatakse soojuse hajumise parandamiseks alumiiniumtraati ja ümara laadimispordi klemmides kasutatakse ultrahelikeevitust, mis parandab oluliselt elektrilise kontakti jõudlust, vähendab tekkiva soojuse hulka ja pikendab kasutusiga.

Vase ja alumiiniumi jõudluse erinevused

Eritakistus ja juhtivus: Alumiiniumi ja vase erineva eritakistuse tõttu on alumiiniumjuhi juhtivus 62% IACS-ist. Kui alumiiniumjuhi ristlõikepindala on 1,6 korda suurem kui vasel, on selle elektrilised omadused samad, mis vasel.

Massi suhe: alumiiniumi erikaal on 2,7 kg/m3 ja vase erikaal on 8,89 kg/m3, seega on nende kahe massi suhe (2,7 × 160%) / (8,89 × 1) ≈50%. See tähendab, et sama elektrilise jõudluse korral on alumiiniumjuhi mass vaid pool vaskjuhi massist.

Tururuum ja väljavaated

Aastane kasvumäär: Turuanalüüsi põhjal on alumiiniumist lehtmetalli ja ekstrudeeritud materjali aastane kasvumäär 2025. aastaks umbes 30%, mis näitab alumiiniumi tohutut potentsiaali autotööstuse kergkonstruktsioonide valdkonnas.

Määramatuse analüüs

Kulutegurid: Kuigi alumiiniumkaablitel on kulueelised, on autotööstuses alumiiniumi kallinemine terasega võrreldes negatiivseks teguriks, mis võib mõjutada alumiiniumkaablite populaarsuse kiirust.

Tehnilised väljakutsed: Alumiiniumkaablite kasutamine autodes seisab endiselt silmitsi tehniliste väljakutsetega, nagu liigeste elektrilise kontakti jõudluse parandamine ja soojuse hajumise optimeerimine, mis tuleb lahendada tehnoloogilise innovatsiooni abil.

Kergekaaluliste alumiiniumist autokaablite kasutuselevõtt on autotööstuse energiasäästu ja heitkoguste vähendamise ning sõiduulatuse parandamise vältimatu trend. Tehnoloogia pideva arengu ja kulude edasise optimeerimisega laieneb alumiiniumkaablite kasutamine autotööstuses, andes olulise panuse autotööstuse kergekaalulisusse, energiasäästule ja heitkoguste vähendamisele.

3. Varjestatud kaablid elektromagnetiliste häirete vähendamiseks

Elektromagnetilised häired (EMI) autodes on keeruline probleem, eriti elektri- ja hübriidsõidukites, kuna kasutatakse intensiivselt suure võimsusega elektroonikaseadmeid. Autode juhtmestike disain ja materjalivalik on EMI ühe peamise põhjustajana EMI minimeerimise seisukohalt kriitilise tähtsusega. Siin on mõned olulised punktid, kuidas vähendada autodes EMI-d varjestatud kaablite abil:

Varjestatud kaablite tööpõhimõte: Varjestatud kaablid toimivad nii, et juhtmete ümber lisatakse metallpunutise või fooliumi kiht. See varjestus peegeldab ja neelab elektromagnetlaineid, vähendades seeläbi elektromagnetilisi häireid. Varjestus on ühendatud maaga, mis suunab kinnipüütud elektromagnetilise energia maasse ja takistab sellel teiste elektroonikaseadmete häirimist.

Varjestuse tüübid: Varjestust on kahte peamist tüüpi: punutud metallvarjestus ja fooliumvarjestus. Punutud metallvarjestus tagab parema mehaanilise tugevuse ja paindlikkuse, samas kui fooliumvarjestus pakub paremat varjestust madalamatel sagedustel. Autotööstuses on optimaalse varjestuse saavutamiseks tavaline kasutada nende kahe varjestustüübi kombinatsiooni.

Varjestuse maandamine: Selleks, et varjestatud kaabel oleks efektiivne, peab varjestus olema korralikult maandatud. Kui varjestus pole korralikult maandatud, võib see muutuda antenniks ja suurendada elektromagnetilist häiret. Autodes on tavaline kinnitada varjestus sõiduki metallraami külge, et tagada hea tee maandusega.

Kus kasutatakse varjestatud kaableid: Autodes kasutatakse varjestatud kaableid peamiselt kriitiliste signaali- ja juhtimisliinide jaoks, mis on elektromagnetilistele häiretele vastuvõtlikud või mis võivad ise muutuda elektromagnetiliste häirete allikateks. Näiteks mootori juhtseadmete (ECU-de), andurite signaalide, sõidukisiseste võrkude (nt CAN-siinid) ja meelelahutussüsteemide liinid kasutavad tavaliselt varjestatud kaableid.

Varjestatud kaablite kasutamine koos varjestamata kaablitega: Autotööstuses, kus ruum on piiratud, paigutatakse kõrgepinge- ja madalpingekaablid sageli üksteise lähedale. Elektromagnetiliste häirete minimeerimiseks saab kõrgepingekaabli konstrueerida varjestatud kaablina, samas kui madalpingekaabli saab varjestamata kujul kasutada. Sel viisil kaitseb kõrgepingekaabli varjestus madalpingekaablit elektromagnetiliste häirete eest.

Kaablite paigutus ja disain: Lisaks varjestatud kaablite kasutamisele on väga oluline ka õige kaablite paigutus. Kaablites tuleks vältida silmuste teket, kuna silmused suurendavad elektromagnetilisi häireid. Lisaks tuleks kaablid paigutada võimalikult kaugele elektromagnetiliste häirete allikatest, näiteks mootoritest ja muunduritest.

Filtrite kasutamine: Lisaks varjestatud kaablitele saab kaabli mõlemasse otsa lisada EMI-filtreid, et EMI-d veelgi minimeerida. Filtrid võivad olla kondensaatorid või induktiivpoolid, mis filtreerivad müra teatud sagedusvahemikus.

Kokkuvõttes saab varjestatud kaablite kasutamise ja nende õige kaablipaigutuse ning filtreerimistehnikatega kombineerimise abil autodes elektromagnetilisi häiringuid märkimisväärselt vähendada, parandades seeläbi elektroonikaseadmete töökindlust ja jõudlust.

4. Kõrge temperatuuriga vastupidavad kaablid

Kõrgtemperatuurikindlad autokaablid on mõeldud autotööstusele stabiilse jõudluse säilitamiseks kõrge temperatuuriga keskkondades. Need on peamiselt valmistatud mitmest spetsiaalsest materjalist, et tagada töökindlus ja ohutus kõrge temperatuuriga kohtades, näiteks mootoriruumis. Siin on mõned levinumad materjalid, mida kasutatakse kõrge temperatuurikindlate autokaablite jaoks:

TPE materjalid: termoplastilised elastomeerid (termoplastsed elastomeerid), sealhulgas stüreenid, olefiinid, dieenid, vinüülkloriid, polüestrid, estrid, amiidid, organofluoriinid, silikoonid ja vinüülid. Praegu on SEBS-põhised elastomeerid (stüreen-etüleen-butüleen-stüreen plokk-kopolümeer) kõige laialdasemalt kasutatavad TPE materjalid.

TPU materjalid: termoplastiline polüuretaan (termoplastne polüuretaan), mille molekulaarstruktuur jaguneb polüester- ja polüeetertüüpiks, mis koosneb jäikadest plokkidest ja painduvatest ahelasegmentidest. TPU materjalid moodustavad survevaluvormimise töötlemisprotsessis üle 40% ekstrusioonvormimisest ja umbes 35% sellest, millel on hea elastsus ja kulumiskindlus.

PVC materjal: polüvinüülkloriid (polüvinüülkloriid), millele on lisatud erinevas koguses plastifikaatoreid, et reguleerida selle pehmust ja vähendada selle "klaasistumistemperatuuri", et saavutada hea paindlikkus ja plastilisus ning vormimine oleks lihtne.

Silikoonmaterjal: väga aktiivne adsorbentmaterjal, amorfne aine, termoreaktiivne kumm. Silikoonil on suurepärane kuuma- ja külmakindlus ning lai töötemperatuuride vahemik, -60 °C kuni +180 °C ja üle selle.

XLPE-ristseotud polüetüleen: keemilise ristseostamise teel termoreaktiivseteks elastomeerideks on parandatud isolatsiooniomadusi, laiendatud kaabli temperatuuritaluvust ja parandatud jõudlust. XLPE-kaabel eraldub põlemisel süsinikdioksiidi ja vett ning on suhteliselt keskkonnasõbralik.

Nende materjalide valik ja kasutamine võimaldab kõrge temperatuurikindlatel autokaablitel pikka aega stabiilselt töötada kõrge temperatuuriga keskkondades, näiteks mootoriruumis ja väljalaskesüsteemide lähedal, tagades autode elektrisüsteemide normaalse töö. Lisaks on kõrge temperatuurikindlatel kaablitel ka õlikindluse, veekindluse, happe- ja leeliskindluse, söövitavate gaaside vastupidavuse, vananemiskindluse jne eelised. Need sobivad metallurgia, elektrienergia, naftakeemia, veeremi, energeetika, raua- ja terasetööstuse, elektrimasinate ja muude valdkondade jaoks. Kõrgtemperatuurikindlate kaablite valimisel tuleb valida õige mudel vastavalt tegelikule rakendusolukorrale, temperatuurikeskkonnale, pingetasemele ja muudele teguritele, et tagada kaabli hea jõudlus ja ohutus kõrge temperatuuri tingimustes.

5. Nutikad kaablid integreeritud anduritega

Integreeritud anduritega nutikate autode kaablid on tänapäevaste nutikate autode lahutamatu osa ning neil on sõiduki elektri- ja elektroonikaarhitektuuris võtmeroll. Nutikate autode kaablid ei vastuta mitte ainult energia edastamise eest, vaid mis veelgi olulisem, need kannavad andmeid ja juhtsignaale, ühendades autos mikrokontrollereid (MCU-sid), andureid, ajameid ja muid elektroonilisi juhtseadmeid (ECU-sid), moodustades auto "närvivõrgu".

Nutikate autokaablite funktsioon ja tähtsus

Andmeedastus: Nutikate autode kaablid vastutavad andmete edastamise eest anduritelt MCU-le ja käskude edastamise eest MCU-lt ajamitele. Need andmed hõlmavad muu hulgas kiirust, temperatuuri, rõhku, asukohta jne ning on üliolulised sõiduki täpse juhtimise saavutamiseks.
Toitejaotus: Kaabel mitte ainult ei edasta andmeid, vaid vastutab ka toite jaotamise eest auto erinevatele elektroonikaseadmetele, et tagada nende nõuetekohane töö.
Ohutus ja turvalisus: Kaabel on konstrueeritud ohutust silmas pidades, näiteks tulekindlate materjalide kasutamine ja ülekoormuskaitse seadistamine, et tagada rikke korral õigeaegne vooluahela katkestamine, vältides võimalikke ohutusriske.

Projekteerimisnõuded

Nutikate autokaablite disain peab vastama järgmistele nõuetele:

Usaldusväärsus: Kaablid peavad suutma usaldusväärselt töötada autos erinevates karmides keskkondades, sealhulgas kõrgel temperatuuril, madalal temperatuuril, vibratsiooni ja niiskuse korral.
Vastupidavus: Kaablid peavad olema piisavalt vastupidavad, et taluda pikka aega riketeta kasutamist.
Ohutus: Kaablid peaksid olema lühise ohu vähendamiseks hästi isoleeritud ja varustatud vajalike kaitsemehhanismidega.
Kerge: Kergete sõidukite trendi tõttu peavad kaablid olema võimalikult kerged ja õhukesed, et vähendada sõiduki kogukaalu.
Elektromagnetiline ühilduvus: Kaablid peaksid signaalihäirete vähendamiseks olema hea varjestusvõimega.

Rakendusstsenaarium

Nutikate autode kaableid kasutatakse laialdaselt erinevates autosüsteemides, sealhulgas, kuid mitte ainult:

Mootori juhtimissüsteem: mootori ECU ühendamine andurite ja ajamitega mootori täpse juhtimise tagamiseks.
Kere juhtimissüsteem: kere juhtimismooduli (BCM) ühendamine akende, ukselukkude, valgustuse ja muude süsteemidega.
Juhi abisüsteem: ühendab ADAS-i (täiustatud juhi abisüsteemi) kontrolleri anduritega, näiteks kaamera ja radariga.
Infotainment-süsteem: ühendab multimeediakeskuse helisüsteemi kõlarite, navigatsioonisüsteemi jms-ga.

Tulevased trendid

Autotööstuse elektroonika- ja elektriarhitektuuri arenedes arenevad ka nutikate autode kaablid. Tulevikutrendid hõlmavad järgmist:

Tsentraliseeritud arhitektuur: Kuna autotööstuse elektroonikaarhitektuurid muutuvad hajutatud arhitektuurist tsentraliseeritud arhitektuuriks, väheneb tõenäoliselt kaablite keerukus ja pikkus, mis aitab vähendada sõiduki kaalu ja parandada infovoo tõhusust.
Nutikas haldus: Kaablid integreerivad intelligentsemaid komponente, näiteks sisseehitatud andureid ja nutikaid pistikuid, mis võimaldavad enesediagnostikat ja olekuaruandeid.
Uute materjalide kasutamine: Kaalu edasiseks vähendamiseks ja jõudluse parandamiseks võib kaableid valmistada uutest kergetest materjalidest.

Nutikate autode kaablid on autode elektroonikasüsteemide ühendamise võtmekomponendid ning nende disain ja jõudlus on autode ohutuse ja töökindluse tagamisel kriitilise tähtsusega. Tehnoloogia arenedes ja autoelektroonika kiirenedes arenevad nutikad autokaablid jätkuvalt, et rahuldada suurema jõudluse vajadust.

6. Biolagunevad ja keskkonnasõbralikud kaablid

Keskkonnakaitse ja säästva arengu taotlemise taustal on biolagunevad ja keskkonnasõbralikud autokaablid autotööstuses üha populaarsemaks teemaks. Need kaablid mitte ainult ei vasta autotööstuse vajadustele jõudluse osas, vaid näitavad ka olulisi eeliseid keskkonnakaitse osas.

Biolagunevad isoleeritud kaablid

Biolagunevad isoleeritud kaablid on valmistatud biolagunevatest isoleermaterjalidest, mis teatud keskkonnatingimustes mikroorganismide ainevahetuse kaudu järk-järgult lagunevad ja lõpuks muunduvad keskkonnasõbralikeks väikemolekulideks, nagu süsinikdioksiid ja vesi. See protsess nõuab tavaliselt teatud aega ja sobivaid keskkonnatingimusi. Biolagunevate kaablite kasutamine on kooskõlas rohelise ja säästva arengu põhimõtetega. See tagab kaablite toimivuse, minimeerides samal ajal keskkonnamõju, ja soodustab rohelise kaablitööstuse arengut.

Kaablid saastevaba isoleeriva lakiga

Saastevaba kaablite isolatsioonilakk kasutab tavakaablites sisalduvate ohtlike koostisosadega isolatsioonimaterjalide asendamiseks ohutut isolatsioonilakki. See uuendus mitte ainult ei vähenda keskkonnareostust, vaid parandab ka kaablite ohutust ja töökindlust.

Biopõhised materjalid autotööstuse kaablites

Biopõhistel materjalidel, eriti polüpiimhappe (PLA) kiududel, komposiitidel ja nailonil, on suur potentsiaal autotööstuses kasutamiseks tänu oma biolagunevusele, keskkonnasõbralikule tootmisele ja töötlemisele, laiale toorainevalikule, madalale lõhnale ja madalale lenduvate orgaaniliste ühendite (VOC) sisaldusele. Tootmisvõimsuse olulise suurenemisega on ka PLA polüpiimhape (PLA) kui loodusvaradest saadud biopõhine polümeer tohutult arenenud. PLA-d sünteesitakse keemiliselt looduslikust maisist. Pärast utiliseerimist saavad mikroorganismid selle materjali lagundada CO2-ks ja H2O-ks, ilma et see keskkonda reostaks, ning seda peetakse 21. sajandil uueks roheliseks ja jätkusuutlikuks ökomaterjaliks.

TPU materjalide kasutamine autokaablites

Termoplastsed polüuretaanist (TPU) materjalid pakuvad mitte ainult suurepärast jõudlust, vaid on ka biolagunevad (3-5 aastat) ja taaskasutatavad. TPU materjalide säästvad ja keskkonnasõbralikud omadused pakuvad autokaablitele uut võimalust, mis aitab vähendada keskkonnamõju.

Väljakutsed ja väljavaated

Kuigi biolagunevatel ja keskkonnasõbralikel autokaablitel on palju eeliseid, on nende rakendamisel mõningaid väljakutseid ja piiranguid. Näiteks mõjutavad keskkonnatingimused lagunemise kiirust ja efektiivsust, mis nõuab rakendusstsenaariumide hoolikat hindamist ja valimist. Samal ajal tuleb lagunevate isolatsioonimaterjalide toimivust ja stabiilsust pidevalt parandada ja testida, et tagada nende töökindlus ja ohutus. Tulevikus, kuna tehnoloogia areneb pidevalt ja keskkonnateadlikkus suureneb, eeldatakse, et biolagunevad ja keskkonnasõbralikud autokaablid mängivad autotööstuses suuremat rolli, juhtides kogu tööstusharu keskkonnasõbralikumas ja jätkusuutlikumas suunas.