V oblasti vozidiel s novými energetickými zdrojmi (EV, PHEV, HEV) je výber materiálov pre vysokonapäťové káble kľúčový pre bezpečnosť, odolnosť a výkon vozidla. Zosieťovaný polyetylén (XLPE) a silikónová guma sú dva najbežnejšie izolačné materiály, ale majú významné rozdiely vo výkonnosti pri vysokých teplotách, izolačných vlastnostiach, mechanickej pevnosti a ďalších vlastnostiach.
Celkovo, obajaXLPEa silikónová guma sa široko používajú v kábloch pre interiér automobilov. Ktorý materiál je teda vhodnejší pre vysokonapäťové káble vo vozidlách s novými energetickými zdrojmi?
Prečo vysokonapäťové káble pre vozidlá s novými energetickými systémami vyžadujú vysokovýkonné izolačné materiály?
Vysokonapäťové káble v nových energetických vozidlách sa používajú hlavne pre batériový blok, motor, elektronický riadiaci systém a nabíjací systém s prevádzkovým napätím od 600 V do 1500 V alebo aj vyšším.
To vyžaduje, aby káble mali:
1) Vynikajúci izolačný výkon, ktorý zabraňuje elektrickému preťaženiu a zaisťuje bezpečnosť.
2) Vynikajúca odolnosť voči vysokým teplotám, ktorá odoláva náročným prevádzkovým podmienkam a zabraňuje degradácii izolácie.
3) Silná odolnosť voči mechanickému namáhaniu, ohýbaniu, vibráciám a opotrebovaniu.
4) Dobrá chemická odolnosť voči korózii pre prispôsobenie sa zložitému prostrediu a predĺženie životnosti.
V súčasnosti sa v izolačných vrstvách vysokonapäťových káblov v nových energetických vozidlách používa prevažne XLPE alebo silikónová guma. Nižšie uvedieme podrobné porovnanie týchto dvoch materiálov.
Z tabuľky je zrejmé, že XLPE má lepšie výsledky z hľadiska odolnosti voči napätiu, mechanickej pevnosti, odolnosti voči starnutiu a kontroly nákladov, zatiaľ čo silikónový kaučuk má výhody v odolnosti voči vysokým teplotám a flexibilite.
Prečo je XLPE preferovaným materiálom pre vysokonapäťové káble vo vozidlách s novými energetickými zdrojmi?
1) Silnejší izolačný výkon:XLPEmá vyššiu dielektrickú pevnosť (≥30 kV/mm), vďaka čomu lepšie odoláva rizikám elektrického prierazu v prostrediach s vysokým napätím v porovnaní so silikónovým kaučukom. XLPE má navyše nízke dielektrické straty, čo zaisťuje stabilný dlhodobý výkon, vďaka čomu je vhodný pre nové energetické systémy vozidiel.
2) Lepšie mechanické vlastnosti: Počas jazdy môžu vibrácie z karosérie vozidla mechanicky namáhať káble. XLPE má vyššiu pevnosť v ťahu, lepšiu odolnosť proti opotrebovaniu a vynikajúcu odolnosť proti prerezaniu, vďaka čomu je vhodnejší na dlhodobé používanie a znižuje náklady na údržbu v porovnaní so silikónovým kaučukom.
3) Lepšia odolnosť voči starnutiu: XLPE má vynikajúcu odolnosť voči starnutiu spôsobenému vplyvom vodného stromu, čo zaisťuje, že kábel zostane stabilný v prostrediach s vysokou vlhkosťou a silným elektrickým poľom. To je kľúčové pre vozidlá s novými energetickými zdrojmi, najmä vo vysokozáťažových aplikáciách, ako sú vysokonapäťové batérie a systémy rýchleho nabíjania.
4) Stredná flexibilita na splnenie požiadaviek na zapojenie: V porovnaní so silikónovým kaučukom ponúka XLPE strednú flexibilitu, vyvažuje flexibilitu zapojenia a mechanickú pevnosť. Výborne sa hodí v aplikáciách, ako sú vysokonapäťové káblové zväzky vo vozidlách, riadiace vedenia motora a pripojenia batériových blokov.
5) Cenovo výhodnejšie: XLPE je cenovo výhodnejší ako silikónový kaučuk, čo podporuje hromadnú výrobu. Stal sa hlavným materiálom pre vysokonapäťové káble v nových energetických vozidlách.
Analýza scenárov aplikácie: XLPE vs. silikónový kaučuk
XLPE je vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči napätiu, mechanickej pevnosti a cenovým výhodám konkurencieschopnejší pri použití vysokonapäťových káblov pre vozidlá s novými energetickými zdrojmi.
S neustálym pokrokom v technológii energetických vozidiel sa materiály XLPE tiež modernizujú, aby spĺňali vyššie požiadavky v aplikačných scenároch:
1) Vysokoteplotne odolný XLPE (150 ℃ – 200 ℃): Vhodný pre vysokoúčinné elektrické pohonné systémy novej generácie.
2) Nízkodymový zosieťovaný polyetylén bez halogénov (LSZH): Spĺňa environmentálne normy pre vozidlá s novými energetickými motormi.
3) Optimalizovaná tieniaca vrstva: Zvyšuje odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu (EMI) a zlepšuje celkovú elektromagnetickú kompatibilitu (EMC) vozidla.
Celkovo XLPE zaujíma dominantné postavenie v sektore vysokonapäťových káblov pre vozidlá s novými energetickými systémami vďaka svojim vynikajúcim izolačným vlastnostiam, odolnosti voči napätiu, mechanickej pevnosti a cenovým výhodám. Zatiaľ čo silikónový kaučuk je vhodný pre extrémne vysoké teploty, jeho vyššia cena ho robí vhodným pre špeciálne potreby. Pre bežné vysokonapäťové káble v vozidlách s novými energetickými systémami je XLPE najlepšou voľbou a možno ho široko používať v kľúčových oblastiach, ako sú káblové zväzky batérií, vysokonapäťové káble motorov a rýchlonabíjacie káble.
V kontexte rýchleho rozvoja odvetvia nových energetických vozidiel by spoločnosti mali pri výbere materiálov vysokonapäťových káblov zvážiť faktory, ako sú scenáre použitia, požiadavky na teplotnú odolnosť a rozpočty nákladov, aby sa zabezpečila bezpečnosť a trvanlivosť káblov.
Čas uverejnenia: 28. februára 2025