Con la rápida evolución de la industria automotriz, los cables eléctricos se han convertido en componentes críticos en los vehículos modernos. Estas son algunas de las últimas innovaciones en cables eléctricos para automóviles:
1.Cables de alto voltaje para vehículos eléctricos
Los cables de alto voltaje para vehículos eléctricos son componentes clave que se utilizan en vehículos eléctricos para conectar baterías de alto voltaje, inversores, compresores de aire acondicionado, generadores trifásicos y motores eléctricos para realizar la transmisión de energía eléctrica. En comparación con los cables utilizados en los vehículos de combustible tradicionales, los cables de alta tensión para vehículos eléctricos tienen las siguientes características y requisitos:
Alto voltaje y alta corriente: Los cables de alto voltaje para vehículos eléctricos están diseñados para manejar voltajes de hasta 600 VCA/900 VCC (automóviles de pasajeros) o 1000 VCA/1500 VCC (vehículos comerciales) y corrientes de 250 A a 450 A o incluso más. Esto es mucho más alto que los sistemas de 12 V que se utilizan normalmente en vehículos de combustible convencionales.
Material del conductor: Los conductores generalmente se construyen con alambre de cobre blando recocido o alambre de cobre estañado para mejorar la conductividad y la resistencia a la corrosión. Los cables de cobre sin oxígeno (que contienen menos del 0,001 % de oxígeno y más del 99,99 % de pureza) se utilizan ampliamente en cables de alto voltaje para vehículos eléctricos debido a su alta pureza y sus características no quebradizas.
Materiales de aislamiento y revestimiento: para cumplir con los requisitos de alta tensión y alta corriente, los cables de alta tensión se aíslan con materiales aislantes con paredes de alto espesor, como caucho de silicona, polietileno reticulado o poliolefina reticulada, que tienen buenas Resistencia al calor y efecto retardante de llama, y puede soportar altas temperaturas de más de 150 ℃.
Blindaje y protección: los cables de alto voltaje requieren blindaje electromagnético para reducir el ruido del campo electromagnético y la interferencia electromagnética, mientras que los materiales protectores (como tubos de aislamiento térmico y tubos compilados) y anillos de sellado en la capa exterior de los cables garantizan que los cables sean impermeables. a prueba de polvo y resistente a la abrasión en entornos hostiles.
Diseño y cableado: El diseño de cables de alto voltaje para vehículos eléctricos debe tener en cuenta las limitaciones de espacio para el cableado, los requisitos de seguridad (por ejemplo, un espacio mínimo de 100 milímetros o más entre los conductores de alto y bajo voltaje), el peso y el costo. El radio de curvatura del cable, la distancia al punto de fijación y el entorno en el que se utiliza (por ejemplo, dentro o fuera del vehículo) también influirán en su diseño y selección.
Estándares y especificaciones: El diseño y la fabricación de cables de alto voltaje para vehículos eléctricos siguen una serie de estándares de la industria, como el Estándar de la industria automotriz QC-T1037 para cables de alto voltaje para vehículos de carretera y el TCAS 356-2019 Cables de alto voltaje para nuevos. Vehículos Energéticos. Estas normas establecen requisitos específicos para el rendimiento eléctrico, el rendimiento mecánico y la adaptabilidad ambiental de los cables.
Aplicaciones: los cables de alto voltaje para vehículos eléctricos no solo se utilizan para conexiones dentro del vehículo, sino también para conexiones entre el puerto de carga y la batería, dentro de la batería, entre la batería y el motor y otros componentes, así como energía de la batería. dispositivos de almacenamiento y otros campos. Los cables deben poder soportar condiciones duras, como entornos con temperaturas altas y bajas, niebla salina, campos electromagnéticos, aceite y productos químicos.
El desarrollo y aplicación de cables de alta tensión para vehículos eléctricos es uno de los factores clave para promover un futuro sostenible y respetuoso con el clima para la movilidad eléctrica. A medida que la tecnología de los vehículos eléctricos continúa avanzando, el rendimiento y los estándares de los cables de alto voltaje continúan optimizándose para satisfacer la creciente demanda de transmisión de energía y requisitos de seguridad.
2. Cables de aluminio livianos
La adopción de cables automotrices de aluminio livianos es una de las tendencias importantes en la industria automotriz, especialmente en la industria automotriz de nuevas energías, en la búsqueda de ligereza, eficiencia energética y alcance. El siguiente es un análisis detallado de los cables automotrices de aluminio liviano:
Antecedentes y tendencia
Demanda de vehículos ligeros: con el rápido desarrollo de vehículos de nueva energía, la demanda de diseños ligeros para automóviles aumenta aún más. Los alambres y cables, como componentes principales de la transmisión de energía automotriz, se diseñan tradicionalmente para utilizar cobre como conductor, pero los cables con núcleo de cobre son caros y de gran calidad. Por lo tanto, el desarrollo de alambres y cables conductores de aluminio de bajo precio y calidad liviana para automóviles se ha convertido en una opción necesaria para el diseño liviano de automóviles.
Ventaja del cable de aluminio: la industria eléctrica tradicional tiene una larga historia de uso de cables de aluminio, cables de aluminio, bajo costo, peso ligero, larga vida útil, especialmente adecuados para la transmisión de energía de alto voltaje a larga distancia. China es rica en recursos de aluminio, fluctuaciones de precios de materiales, estabilidad de costos y fácil de controlar. En la industria de vehículos de nueva energía, el uso de cables de aluminio en lugar de cables de cobre es una solución ideal para reducir peso y coste.
Casos de aplicación de productos de alambre de aluminio.
Modelo de autobús: batería de alambre de aluminio para soldadura ultrasónica interna y externa, uso de cable de conexión de energía de gran diámetro, la ventaja de usar alambre de aluminio es obvia.
Vehículo de pasajeros: la barra colectora de CC adopta un cable de aluminio de 50 mm2, que se ha producido en masa con éxito. El uso de soldadura ultrasónica mejora efectivamente el rendimiento del contacto eléctrico de las uniones y reduce efectivamente la calidad del mazo de cables en comparación con los cables de cobre.
Pistola de carga de CA: utilizando alambre de aleación de aluminio resistente a la flexión de alta resistencia, peso ligero, rendimiento estable en la prueba de envejecimiento, ha comenzado gradualmente la producción en masa; El cable del puerto de carga de CC para automóviles de pasajeros utiliza alambre de aluminio para mejorar la disipación del calor, y se utiliza soldadura ultrasónica en el terminal del puerto de carga redondo, lo que mejora significativamente el rendimiento del contacto eléctrico, reduce la cantidad de calor generado y mejora la vida útil.
Diferencias de rendimiento entre cobre y aluminio.
Resistividad y conductividad: debido a la diferente resistividad del aluminio y el cobre, la conductividad del conductor de aluminio es 62% IACS. Cuando el área de la sección transversal del conductor de aluminio es 1,6 veces mayor que la del cobre, su rendimiento eléctrico es el mismo que el del cobre.
Relación de masa: la gravedad específica del aluminio es 2,7 kg/m3, la gravedad específica del cobre es 8,89 kg/m3, por lo que la relación de masa de los dos es (2,7 × 160 %)/(8,89 × 1) ≈ 50 %. Esto significa que bajo el mismo rendimiento eléctrico, la masa del conductor de aluminio es sólo la mitad de la del cuerpo de cobre.
Espacio de mercado y perspectiva
Tasa de crecimiento anualizada: según el análisis de mercado, la tasa de crecimiento anualizada de las láminas laminadas de aluminio y el material extruido será de alrededor del 30% para 2025, lo que muestra el enorme potencial del aluminio en el campo del aligeramiento del automóvil.
Análisis de incertidumbre
Factores de costo: aunque los cables de aluminio tienen ventajas de costo, existe un factor negativo: el aumento del costo del aluminio en lugar del acero en la industria automotriz, lo que puede afectar la velocidad de popularización de los cables de aluminio.
Desafíos técnicos: La aplicación de cables de aluminio en automóviles aún enfrenta desafíos técnicos, como la mejora del rendimiento del contacto eléctrico de las uniones y la optimización de la disipación de calor, que deben resolverse mediante la innovación tecnológica.
La adopción de cables automotrices de aluminio livianos es una tendencia inevitable para que la industria automotriz persiga el ahorro de energía y la reducción de emisiones, y mejore el alcance. Con el progreso continuo de la tecnología y una mayor optimización de los costos, la aplicación de cables de aluminio en la industria automotriz será más extensa, lo que contribuirá de manera importante al peso ligero del automóvil, al ahorro de energía y a la reducción de emisiones.
3. Cables blindados para reducción de EMI
La interferencia electromagnética (EMI) en los automóviles es un problema complejo, especialmente en los vehículos eléctricos e híbridos debido al uso intensivo de dispositivos electrónicos de alta potencia. Como uno de los principales contribuyentes a la EMI, el diseño y la selección de materiales de los mazos de cables automotrices son fundamentales para minimizar la EMI. A continuación se detallan algunos puntos clave sobre cómo reducir la EMI en los automóviles mediante el uso de cables blindados:
Cómo funcionan los cables blindados: Los cables blindados funcionan agregando una capa de malla metálica o papel de aluminio alrededor de los conductores. Este blindaje refleja y absorbe ondas electromagnéticas, reduciendo así la EMI. El blindaje está conectado a tierra, lo que dirige la energía electromagnética capturada al suelo y evita que interfiera con otros dispositivos electrónicos.
Tipos de blindaje: Hay dos tipos principales de blindaje: blindaje de metal trenzado y blindaje de lámina. El blindaje de metal trenzado proporciona una mejor resistencia mecánica y flexibilidad, mientras que el blindaje de lámina proporciona un mejor blindaje a frecuencias más bajas. En aplicaciones automotrices, es común usar una combinación de estos dos tipos de blindaje para lograr un blindaje óptimo.
Conexión a tierra del blindaje: Para que un cable blindado sea efectivo, el blindaje debe estar correctamente conectado a tierra. Si el blindaje no está correctamente conectado a tierra, puede convertirse en una antena y aumentar la EMI. En los automóviles, es común fijar el blindaje al marco metálico del vehículo para proporcionar un buen camino a tierra.
Dónde se utilizan cables blindados: en automóviles, los cables blindados se utilizan principalmente para líneas de control y señales críticas que son susceptibles a EMI o que pueden convertirse en fuentes de EMI. Por ejemplo, las líneas utilizadas para unidades de control del motor (ECU), señales de sensores, redes dentro del vehículo (por ejemplo, autobuses CAN) y sistemas de entretenimiento suelen utilizar cables blindados.
Uso de cables blindados junto con cables no blindados: en entornos automotrices donde el espacio es limitado, los cables de alto y bajo voltaje a menudo se colocan muy cerca unos de otros. Para minimizar la EMI, el cable de alto voltaje puede diseñarse como un cable blindado, mientras que el cable de bajo voltaje puede no estar blindado. De esta manera, el blindaje del cable de alto voltaje protege el cable de bajo voltaje de EMI.
Disposición y diseño de cables: además de utilizar cables blindados, también es muy importante la disposición adecuada de los cables. Se debe evitar la formación de bucles en los cables, ya que los bucles aumentan la EMI. Además, los cables deben ubicarse lo más lejos posible de fuentes EMI, como motores y convertidores de potencia.
Uso de filtros: además de los cables blindados, se pueden agregar filtros EMI en ambos extremos del cable para minimizar aún más la EMI. Los filtros pueden ser condensadores o inductores, que filtran el ruido en un rango de frecuencia específico.
En resumen, al utilizar cables blindados y combinarlos con la disposición adecuada de los cables y las técnicas de filtrado, la EMI en los automóviles se puede reducir significativamente, mejorando así la confiabilidad y el rendimiento de los equipos electrónicos.
4. Cables resistentes a altas temperaturas
Los cables automotrices resistentes a altas temperaturas son cables diseñados para que la industria automotriz mantenga un rendimiento estable en entornos de alta temperatura. Están fabricados principalmente con varios materiales especiales para garantizar la fiabilidad y la seguridad en zonas de alta temperatura, como los compartimentos del motor. A continuación se muestran algunos materiales comunes utilizados para cables automotrices resistentes a altas temperaturas:
Materiales TPE: elastómeros termoplásticos (Thermoplastic Elastomers), incluidos estirenos, olefinas, dienos, cloruro de vinilo, poliésteres, ésteres, amidas, organofluorados, siliconas y vinilos. Actualmente, los elastómeros basados en SEBS (copolímero de bloque de estireno-etileno-butileno-estireno) son los materiales TPE más utilizados.
Materiales de TPU: poliuretano termoplástico (poliuretano termoplástico), la estructura molecular se divide en tipo poliéster y tipo poliéter, por los segmentos de bloque rígido y cadena flexible. Los materiales de TPU en el proceso de procesamiento de moldeo por inyección representaron más del 40% del El moldeo por extrusión es aproximadamente del 35%, con buena elasticidad y resistencia al desgaste.
Material de PVC: Cloruro de polivinilo (Cloruro de polivinilo), mediante la adición de diferentes cantidades de plastificantes para regular su suavidad, reducir su temperatura de “transición vítrea”, para tener buena flexibilidad y plasticidad, moldeo de fácil procesamiento.
Material de silicona: un material adsorbente altamente activo, sustancia amorfa, caucho termoendurecible. La silicona tiene una excelente resistencia al calor y al frío y una amplia gama de temperaturas de funcionamiento, desde -60 °C hasta +180 °C y más.
Polietileno reticulado XLPE: mediante reticulación química en elastómeros termoendurecibles, propiedades de aislamiento mejoradas, se amplía el rango de resistencia a la temperatura del cable y se mejora el rendimiento. Cable XLPE una vez que se produce la combustión, la producción de dióxido de carbono y agua, relativamente amigable con el medio ambiente.
La selección y el uso de estos materiales permiten que los cables automotrices resistentes a altas temperaturas funcionen de manera estable durante largos períodos de tiempo en entornos de alta temperatura, como compartimentos del motor y cerca de sistemas de escape, asegurando el funcionamiento normal de los sistemas eléctricos automotrices. Además, los cables resistentes a altas temperaturas también tienen las ventajas de resistencia al aceite, resistencia al agua, resistencia a ácidos y álcalis, resistencia a gases corrosivos, resistencia al envejecimiento, etc. Son adecuados para metalurgia, energía eléctrica, petroquímica, material rodante, energía, hierro. y acero, maquinaria eléctrica y otros campos. Al elegir cables resistentes a altas temperaturas, debe elegir el modelo correcto de acuerdo con el escenario de aplicación real, la temperatura ambiente, el nivel de voltaje y otros factores para garantizar que el cable tenga un buen rendimiento y seguridad en condiciones de alta temperatura.
5. Cables inteligentes con sensores integrados
Los cables para automóviles inteligentes con sensores integrados son una parte integral de los automóviles inteligentes modernos y desempeñan un papel clave en la arquitectura eléctrica y electrónica del vehículo. Los cables de los automóviles inteligentes no solo son responsables de la transmisión de energía, sino que, lo que es más importante, transportan datos y señales de control, conectando unidades de microcontrolador (MCU), sensores, actuadores y otras unidades de control electrónico (ECU) en el automóvil, formando la estructura del automóvil. “red neuronal”.
La función y la importancia de los cables inteligentes para automóviles
Transmisión de datos: los cables de los automóviles inteligentes son responsables de transmitir datos desde los sensores a la MCU y comandos desde la MCU a los actuadores. Estos datos incluyen, entre otros, velocidad, temperatura, presión, posición, etc., y son fundamentales para lograr un control preciso del vehículo.
Distribución de energía: El cable no solo transmite datos, sino que también se encarga de distribuir energía a los distintos dispositivos electrónicos del automóvil para garantizar su correcto funcionamiento.
Seguridad y protección: El cable está diseñado teniendo en cuenta la seguridad, como el uso de materiales ignífugos y el ajuste de protección contra sobrecorriente, para garantizar que el circuito se pueda cortar a tiempo en caso de un mal funcionamiento, evitando posibles riesgos de seguridad.
Requisitos de diseño
El diseño de los cables de los coches inteligentes debe cumplir los siguientes requisitos:
Fiabilidad: Los cables deben poder funcionar de forma fiable en una variedad de entornos hostiles en el automóvil, incluidas altas y bajas temperaturas, vibraciones y humedad.
Durabilidad: Los cables deben ser lo suficientemente duraderos para soportar largos períodos de uso sin fallar.
Seguridad: Los cables deben estar bien aislados para reducir el riesgo de cortocircuitos y contar con los mecanismos de protección necesarios.
Ligero: Con la tendencia hacia los vehículos livianos, los cables también deben ser lo más livianos y delgados posible para reducir el peso total del vehículo.
Compatibilidad electromagnética: los cables deben tener un buen rendimiento de blindaje para reducir la interferencia de la señal.
Escenario de aplicación
Los cables para automóviles inteligentes se utilizan ampliamente en diversos sistemas de automóviles, incluidos, entre otros:
Sistema de control del motor: conexión de la ECU del motor con sensores y actuadores para realizar un control preciso del motor.
Sistema de control de la carrocería: conexión del módulo de control de la carrocería (BCM) con ventanas, cerraduras de puertas, iluminación y otros sistemas.
Sistema de asistencia al conductor: conecta el controlador ADAS (Sistemas avanzados de asistencia al conductor) con sensores como cámara y radar.
Sistema de infoentretenimiento: conecta el centro multimedia con altavoces, sistema de navegación, etc.
Tendencias futuras
A medida que evolucionan las arquitecturas eléctricas y electrónicas de los automóviles, también lo hacen los cables inteligentes para automóviles. Las tendencias futuras incluyen:
Arquitectura centralizada: a medida que las arquitecturas electrónicas automotrices pasan de distribuidas a centralizadas, es probable que disminuyan la complejidad y la longitud de los cables, lo que ayuda a reducir el peso del vehículo y mejorar la eficiencia del flujo de información.
Gestión inteligente: los cables integrarán componentes más inteligentes, como sensores integrados y conectores inteligentes, lo que permitirá el autodiagnóstico y la generación de informes de estado.
Aplicación de nuevos materiales: Para reducir aún más el peso y mejorar el rendimiento, los cables podrán fabricarse con nuevos materiales ligeros.
Los cables inteligentes para automóviles son componentes clave que conectan los sistemas electrónicos automotrices, y su diseño y rendimiento son fundamentales para garantizar la seguridad y confiabilidad de los automóviles. A medida que la tecnología avanza y la electrónica del automóvil se acelera, los cables inteligentes para automóviles seguirán evolucionando para satisfacer la necesidad de un mayor rendimiento.
6. Cables biodegradables y ecológicos
En el contexto de la búsqueda de la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible, los cables para automóviles biodegradables y respetuosos con el medio ambiente se están convirtiendo en un tema candente en la industria de fabricación de automóviles. Estos cables no sólo satisfacen las necesidades de la industria automovilística en términos de rendimiento, sino que también presentan importantes ventajas en términos de protección medioambiental.
Cables aislados biodegradables
Los cables aislados biodegradables están hechos de materiales aislantes biodegradables que, bajo determinadas condiciones ambientales, pueden descomponerse gradualmente mediante el metabolismo de microorganismos y, en última instancia, convertirse en pequeñas moléculas respetuosas con el medio ambiente, como dióxido de carbono y agua. Este proceso suele requerir un tiempo determinado y unas condiciones ambientales adecuadas. El uso de cables biodegradables está en línea con los principios de desarrollo verde y sostenible. Garantiza el rendimiento de los cables minimizando el impacto sobre el medio ambiente y promueve el desarrollo de la industria del cable ecológico.
Cables con barniz aislante no contaminante
El barniz aislante para cables no contaminante utiliza barniz aislante no peligroso para reemplazar los materiales aislantes que contienen ingredientes peligrosos en los cables tradicionales. Esta innovación no sólo reduce la contaminación ambiental, sino que también mejora la seguridad y confiabilidad de los cables.
Materiales de base biológica en cables para automóviles
Los materiales de base biológica, especialmente las fibras, los compuestos y el nailon de ácido poliláctico (PLA), tienen un gran potencial para su aplicación en la industria automotriz debido a su biodegradabilidad, su producción y procesamiento respetuosos con el medio ambiente, su amplia gama de fuentes de materias primas, su bajo olor y su baja volatilidad. Contenido de compuestos orgánicos (COV). Con el aumento sustancial de la capacidad de producción, el ácido poliláctico (PLA) PLA, como polímero de base biológica derivado de recursos naturales, también ha experimentado un tremendo desarrollo. El PLA se sintetiza químicamente a partir de maíz natural. Este material puede ser descompuesto en CO2 y H2O por microorganismos después de ser desechado, sin causar contaminación al medio ambiente, y es reconocido como un nuevo ecomaterial verde y sostenible en el siglo XXI.
Aplicación de materiales TPU en cables de automoción.
Los materiales de poliuretano termoplástico (TPU) no solo ofrecen un rendimiento excelente, sino que también son biodegradables (3-5 años) y reciclables. Las propiedades sostenibles y respetuosas con el medio ambiente de los materiales de TPU ofrecen una nueva opción para los cables de automoción, que ayuda a reducir el impacto en la ambiente.
Desafíos y perspectivas
Aunque los cables automotrices biodegradables y ecológicos presentan muchas ventajas, su aplicación enfrenta algunos desafíos y limitaciones. Por ejemplo, la velocidad y eficacia de la degradación se ven afectadas por las condiciones ambientales, lo que requiere una evaluación y selección cuidadosas de los escenarios de aplicación. Al mismo tiempo, es necesario mejorar y probar continuamente el rendimiento y la estabilidad de los materiales aislantes degradables para garantizar su fiabilidad y seguridad. En el futuro, a medida que la tecnología siga avanzando y aumente la conciencia medioambiental, se espera que los cables automotrices biodegradables y ecológicos desempeñen un papel más importante en la industria automotriz, impulsando a toda la industria en una dirección más sustentable y respetuosa con el medio ambiente.
Danyang Winpowertiene 15 años de experiencia en la fabricación de alambres y cables, la
Productos principales: cables solares, cables de almacenamiento de baterías,cables automotrices, cable de alimentación UL,
Cables de extensión fotovoltaicos, mazos de cables para sistemas de almacenamiento de energía.
Hora de publicación: 30 de agosto de 2024