V oblasti vozidel s novými energetickými zdroji (EV, PHEV, HEV) je výběr materiálů pro vysokonapěťové kabely klíčový pro bezpečnost, trvanlivost a výkon vozidla. Zesítěný polyethylen (XLPE) a silikonová pryž patří mezi dva nejběžnější izolační materiály, ale vyznačují se významnými rozdíly ve výkonnosti při vysokých teplotách, izolačních vlastnostech, mechanické pevnosti a dalších vlastnostech.
Celkově vzato, obaXLPEa silikonová pryž se široce používají v kabelech pro interiéry automobilů. Který materiál je tedy vhodnější pro vysokonapěťové kabely ve vozidlech s novými energetickými zdroji?
Proč vyžadují vysokonapěťové kabely pro vozidla s novými energetickými systémy vysoce výkonné izolační materiály?
Vysokonapěťové kabely v nových energetických vozidlech se používají hlavně pro bateriový blok, motor, elektronický řídicí systém a nabíjecí systém s provozním napětím od 600 V do 1500 V nebo i vyšším.
To vyžaduje, aby kabely měly:
1) Vynikající izolační výkon pro prevenci elektrického průrazu a zajištění bezpečnosti.
2) Vynikající odolnost proti vysokým teplotám, která odolává náročným provozním podmínkám a zabraňuje degradaci izolace.
3) Silná odolnost vůči mechanickému namáhání, ohybu, vibracím a opotřebení.
4) Dobrá chemická odolnost proti korozi pro přizpůsobení se složitému prostředí a prodloužení životnosti.
V současné době se v izolačních vrstvách vysokonapěťových kabelů v nových energetických vozidlech používá převážně XLPE nebo silikonová pryž. Níže provedeme podrobné srovnání těchto dvou materiálů.
Z tabulky je patrné, že XLPE má lepší výsledky z hlediska odolnosti vůči napětí, mechanické pevnosti, odolnosti vůči stárnutí a kontroly nákladů, zatímco silikonový kaučuk má výhody v odolnosti vůči vysokým teplotám a flexibilitě.
Proč je XLPE preferovaným materiálem pro vysokonapěťové kabely v nových energetických vozidlech?
1) Silnější izolační výkon:XLPEmá vyšší dielektrickou pevnost (≥30 kV/mm), díky čemuž lépe odolává rizikům elektrického průrazu v prostředí s vysokým napětím ve srovnání se silikonovým kaučukem. XLPE má navíc nízké dielektrické ztráty, což zajišťuje stabilní dlouhodobý výkon, a je tak vhodný pro nové energetické systémy vozidel.
2) Lepší mechanické vlastnosti: Během jízdy mohou vibrace z karoserie vozidla mechanicky namáhat kabely. XLPE má vyšší pevnost v tahu, lepší odolnost proti opotřebení a vynikající odolnost proti proříznutí, díky čemuž je vhodnější pro dlouhodobé používání a snižuje náklady na údržbu ve srovnání se silikonovým kaučukem.
3) Lepší odolnost proti stárnutí: XLPE má vynikající odolnost proti stárnutí vlivem vodního stromu, což zajišťuje stabilitu kabelu v prostředí s vysokou vlhkostí a silným elektrickým polem. To je zásadní pro vozidla s novými zdroji energie, zejména ve vysokozátěžových aplikacích, jako jsou vysokonapěťové baterie a systémy rychlého nabíjení.
4) Střední flexibilita pro splnění požadavků na zapojení: Ve srovnání se silikonovým kaučukem nabízí XLPE střední flexibilitu, která vyvažuje flexibilitu zapojení a mechanickou pevnost. Vynikajícím způsobem se hodí pro aplikace, jako jsou vysokonapěťové kabelové svazky ve vozidlech, řídicí vedení motoru a připojení bateriových bloků.
5) Cenově výhodnější: XLPE je cenově výhodnější než silikonový kaučuk, což podporuje hromadnou výrobu. Stal se běžným materiálem pro vysokonapěťové kabely v nových energetických vozidlech.
Analýza aplikačních scénářů: XLPE vs. silikonový kaučuk
XLPE je díky své vynikající odolnosti proti napětí, mechanické pevnosti a cenovým výhodám konkurenceschopnější při použití vysokonapěťových kabelů pro vozidla s novými energetickými zdroji.
S rozvojem technologií nových energetických vozidel se materiály XLPE také modernizují, aby splňovaly vyšší požadavky v různých aplikačních scénářích:
1) Vysokoteplotně odolný XLPE (150℃-200℃): Vhodný pro vysoce účinné elektrické pohonné systémy nové generace.
2) Nízkokouřivý zesítěný polyethylen bez halogenů (LSZH): Splňuje environmentální normy pro vozidla s novými energetickými motory.
3) Optimalizovaná stínící vrstva: Zvyšuje odolnost proti elektromagnetickému rušení (EMI) a zlepšuje celkovou elektromagnetickou kompatibilitu (EMC) vozidla.
Celkově vzato zaujímá XLPE dominantní postavení v sektoru vysokonapěťových kabelů pro vozidla s novými energetickými systémy díky svým vynikajícím izolačním vlastnostem, odolnosti vůči napětí, mechanické pevnosti a cenovým výhodám. Silikonový kaučuk je sice vhodný pro extrémně vysoké teploty, ale díky vyšší ceně je vhodný i pro speciální potřeby. Pro běžné vysokonapěťové kabely v vozidlech s novými energetickými systémy je XLPE nejlepší volbou a lze jej široce používat v klíčových oblastech, jako jsou kabelové svazky baterií, vysokonapěťové kabely motorů a kabely pro rychlé nabíjení.
V kontextu rychlého rozvoje odvětví vozidel s novými zdroji energie by společnosti měly při výběru materiálů pro vysokonapěťové kabely zvážit faktory, jako jsou scénáře použití, požadavky na teplotní odolnost a rozpočty nákladů, aby byla zajištěna bezpečnost a trvanlivost kabelů.
Čas zveřejnění: 28. února 2025