Fréttir - Nýjungar í rafmagnssnúrum í bílum: Hvað er nýtt á markaðnum?

Með örum þróun bílaiðnaðarins hafa rafmagnssnúrur orðið mikilvægir íhlutir í nútíma ökutækjum. Hér eru nokkrar af nýjustu nýjungum í rafmagnssnúrum fyrir bíla:

1. Háspennukaprar fyrir rafbíla

Háspennusnúrur fyrir rafknúin ökutæki eru lykilþættir sem notaðir eru í rafknúin ökutæki til að tengja háspennurafhlöður, invertera, loftkælingarþjöppur, þriggja fasa rafalar og rafmótora til að framkvæma flutning raforku. Í samanburði við snúrur sem notaðar eru í hefðbundnum eldsneytisökutækjum hafa háspennusnúrur rafknúinna ökutækja eftirfarandi eiginleika og kröfur:

Háspenna og mikinn straum: Háspennusnúrur fyrir rafknúin ökutæki eru hannaðar til að þola spennu allt að 600VAC/900VDC (fólksbílar) eða 1000VAC/1500VDC (atvinnubílar) og strauma frá 250A til 450A eða jafnvel hærri. Þetta er mun hærra en 12V kerfin sem venjulega eru notuð í hefðbundnum eldsneytisökutækjum.

Leiðaraefni: Leiðarar eru yfirleitt smíðaðir úr glóðuðum mjúkum koparvír eða tinnuðum koparvír til að bæta leiðni og tæringarþol. Súrefnislausir koparvírar (sem innihalda minna en 0,001% súrefni og meira en 99,99% hreinleika) eru mikið notaðir í háspennustrengjum fyrir rafbíla vegna mikils hreinleika þeirra og brothættni.

Einangrunar- og hlífðarefni: Til að uppfylla kröfur um háspennu og hástraum eru háspennustrengir einangraðir með einangrunarefnum með mikilli veggþykkt, svo sem sílikongúmmíi, þverbundnu pólýetýleni eða þverbundnu pólýólefíni, sem hafa góða hitaþol og logavarnaráhrif og þola háan hita yfir 150 ℃.

Skjöldun og vernd: Háspennustrengir þurfa rafsegulskjöldun til að draga úr hávaða frá rafsegulsviði og rafsegultruflunum, en verndarefni (eins og einangrunarrör og samsett rör) og þéttihringir á ytra lagi strengjanna tryggja að strengirnir séu vatnsheldir, rykheldir og núningþolnir í erfiðu umhverfi.

Hönnun og raflögn: Við hönnun háspennustrengja fyrir rafknúin ökutæki þarf að taka mið af takmörkunum á rými fyrir raflögn, öryggiskröfum (t.d. lágmarksfjarlægð 100 millimetra eða meira milli háspennu- og lágspennuleiðara), þyngd og kostnaði. Beygjuradíus strengsins, fjarlægð að festingarstað og umhverfið sem hann er notaður í (t.d. inni í eða utan ökutækis) mun einnig hafa áhrif á hönnun og val hans.

Staðlar og forskriftir: Hönnun og framleiðsla háspennukapra fyrir rafknúin ökutæki fylgir röð iðnaðarstaðla, svo sem QC-T1037 bílaiðnaðarstaðlinum fyrir háspennukapra fyrir vegfarendur og TCAS 356-2019 háspennukapra fyrir nýorkufarendur. Þessir staðlar setja fram sérstakar kröfur um rafmagnsafköst, vélræna afköst og umhverfisaðlögunarhæfni kapla.

Notkun: Háspennusnúrur fyrir rafknúin ökutæki eru ekki aðeins notaðar til tenginga innan ökutækja, heldur einnig til tenginga milli hleðslutengis og rafhlöðu, inni í rafhlöðunni, milli rafhlöðu og vélarinnar og annarra íhluta, sem og orkugeymslubúnaðar rafhlöðu og annarra sviða. Snúrurnar verða að geta þolað erfiðar aðstæður eins og hátt og lágt hitastig, saltúða, rafsegulsvið, olíu og efni.

Þróun og notkun háspennukapra fyrir rafknúin ökutæki er einn af lykilþáttunum í að stuðla að sjálfbærri og loftslagsvænni framtíð rafknúinna samgangna. Þar sem tækni rafknúinna ökutækja heldur áfram að þróast er áfram verið að fínstilla afköst og staðla háspennukapra til að mæta vaxandi eftirspurn eftir orkuflutningi og öryggiskröfum.

2. Léttar álkaplar

Notkun léttra álsnúra í bílaiðnaðinum er ein mikilvægasta þróunin í bílaiðnaðinum, sérstaklega í nýrri orkuframleiðslu bílaiðnaðarins, í leit að léttum búnaði, orkunýtni og drægni. Eftirfarandi er ítarleg greining á léttum álsnúrum í bílaiðnaðinum:

Bakgrunnur og þróun

Eftirspurn eftir léttum búnaði í bílum: Með hraðri þróun nýrra orkugjafa hefur eftirspurn eftir léttum búnaði í bílum aukist enn frekar. Vírar og kaplar, sem eru aðalþættir í aflgjafa í bílum, eru hefðbundið hannaðir með kopar sem leiðara, en koparkaplar eru dýrir og þungir að gæðum. Þess vegna hefur þróun á léttum og ódýrum álvírum og kaplum fyrir bíla orðið nauðsynlegur kostur fyrir léttari hönnun í bílum.

Kostir álstrengja: Hefðbundin orkuiðnaður hefur langa sögu um notkun álstrengja. Álstrengir eru ódýrir, léttur og endingargóðir og sérstaklega hentugir fyrir langdræga háspennuflutninga. Kína er ríkt af álauðlindum, efnisverð sveiflast, kostnaður er stöðugur og auðvelt er að stjórna þeim. Í nýjum orkutækjaiðnaði er notkun álstrengja í stað koparstrengja kjörin lausn til að draga úr þyngd og kostnaði.

Umsóknartilvik um álvírvörur

Rútulíkan: Rafhlaðapakka með innri og ytri ómsuðu á álvír, notkun á stórum tengivír fyrir aflgjafa, kosturinn við að nota álvír er augljós.

Fólksbíll: Jafnstraumsleiðarar eru framleiddir með 50 mm2 álvír og hafa verið fjöldaframleiddir með góðum árangri. Notkun ómsuðu bætir rafmagnstengingar samskeyta á áhrifaríkan hátt og dregur verulega úr gæðum raflagnanna samanborið við koparvíra.

AC hleðslubyssa: Notkun á hástyrktum beygjuþolnum álvír, léttum þyngd, stöðugum árangri í öldrunarprófum, hefur smám saman hafið fjöldaframleiðslu; DC hleðslutengivír fyrir fólksbíla notar álvír til að bæta varmadreifingu og ómsuðu er notuð í hringlaga hleðslutengistengingunni, sem bætir verulega rafmagnssnertinguna, dregur úr magni hitamyndunar og lengir endingartíma.

Munur á afköstum kopars og áls

Viðnám og leiðni: Vegna mismunandi viðnáms áls og kopars er leiðni álleiðara 62% af IACS. Þegar þversniðsflatarmál álleiðarans er 1,6 sinnum stærra en kopars, er rafmagn hans það sama og kopars.

Massahlutfall: Eðlisþyngd áls er 2,7 kg/m3, eðlisþyngd kopars er 8,89 kg/m3, þannig að massahlutfallið er (2,7 × 160%) / (8,89 × 1) ≈50%. Þetta þýðir að við sömu raforkuframleiðslu er massi álleiðarans aðeins 1/2 af massi koparhlutans.

Markaðsrými og horfur

Árlegur vöxtur: Samkvæmt markaðsgreiningu verður árlegur vöxtur valsaðs áls og pressaðs efnis um 30% árið 2025, sem sýnir gríðarlega möguleika áls á sviði léttari ökutækja.

Óvissugreining

Kostnaðarþættir: Þó að álkaplar hafi kostnaðarkosti, þá er neikvæður þáttur í auknum kostnaði við ál í stað stáls í bílaiðnaðinum, sem getur haft áhrif á hraða vinsælda álkapla.

Tæknilegar áskoranir: Notkun álstrengja í bifreiðum stendur enn frammi fyrir tæknilegum áskorunum, svo sem að bæta rafmagnstengingargetu liða og hámarka varmadreifingu, sem þarf að leysa með tækninýjungum.

Notkun léttra álkapla í bílaiðnaðinum er óhjákvæmileg þróun fyrir bílaiðnaðinn til að sækjast eftir orkusparnaði, minnkun losunar og aukinni drægni. Með sífelldum tækniframförum og frekari hagræðingu kostnaðar mun notkun álkapla í bílaiðnaðinum verða víðtækari og leggja mikilvægt af mörkum til léttari aksturs í bílum, orkusparnaðar og minnkunar losunar.

3. Skerðir kaplar til að draga úr rafsegultruflunum

Rafsegultruflanir (EMI) í bifreiðum eru flókið vandamál, sérstaklega í rafmagns- og tvinnbílum vegna mikillar notkunar á öflugum rafeindabúnaði. Þar sem hönnun og efnisval raflagna í bifreiðum er einn helsti orsök rafsegultruflana er mikilvægt að lágmarka rafsegultruflanir. Hér eru nokkur lykilatriði um hvernig hægt er að draga úr rafsegultruflunum í bifreiðum með því að nota varða kapla:

Hvernig verndaðir kaplar virka: Skerðir kaplar virka með því að bæta við lagi af málmfléttu eða filmu utan um leiðarana. Þessi skjöldun endurkastar og gleypir rafsegulbylgjur og dregur þannig úr rafsegulbylgjum. Skjöldunin er tengd við jörðina, sem beinir rafsegulorku sem er tekin til jarðar og kemur í veg fyrir að hún trufli önnur rafeindatæki.

Tegundir skjöldunar: Það eru tvær megingerðir skjölda: fléttuð málmskjöld og filmuskjöld. Fléttuð málmskjöld veita betri vélrænan styrk og sveigjanleika, en filmuskjöld veita betri skjöldun við lægri tíðni. Í bílaiðnaði er algengt að nota blöndu af þessum tveimur gerðum skjölda til að ná sem bestum árangri.

Jarðtenging skildsins: Til þess að skildaður kapall virki verður hann að vera rétt jarðtengdur. Ef skildurinn er ekki rétt jarðtengdur getur hann orðið að loftneti og aukið rafsegultruflanir í staðinn. Í bílum er algengt að festa skildinn við málmgrind ökutækisins til að tryggja góða leið til jarðar.

Þar sem varðir kaplar eru notaðir: Í bifreiðum eru varðir kaplar aðallega notaðir fyrir mikilvæg merkja- og stjórnlínur sem eru viðkvæmar fyrir rafsegulbylgjum eða geta sjálfar orðið rafsegulbylgjugjafar. Til dæmis nota línur sem notaðar eru fyrir stýrieiningar vélar (ECU), skynjaramerki, net í ökutækjum (t.d. CAN-rútur) og afþreyingarkerfi yfirleitt varðir kaplar.

Notkun variðra kapla ásamt óvariðra kaplum: Í bílaiðnaði þar sem pláss er takmarkað eru háspennu- og lágspennukaprar oft settir nálægt hvor öðrum. Til að lágmarka rafsegulbylgjur er hægt að hanna háspennukapruna sem variðan kapal en lágspennukapruna óvarið. Þannig verndar skjöldur háspennukapruna lágspennukapruna gegn rafsegulbylgjum.

Kapalskipulag og hönnun: Auk þess að nota varða kapla er rétt kapalskipulag einnig mjög mikilvægt. Forðast skal lykkjumyndun í kaplum, þar sem lykkjur auka rafsegultruflanir. Þar að auki ætti að staðsetja kapla eins langt frá rafsegultruflunum og mögulegt er, svo sem mótorum og aflbreytum.

Notkun sía: Auk variðra kapla er hægt að bæta við rafsegultruflunarsíum í báða enda kapalsins til að lágmarka rafsegultruflanir enn frekar. Síurnar geta verið þéttar eða spólur sem sía út hávaða á tilteknu tíðnibili.

Í stuttu máli, með því að nota varðaða kapla og sameina þá með réttri kapaluppsetningu og síunartækni, er hægt að draga verulega úr rafsegultruflunum í bifreiðum og þar með bæta áreiðanleika og afköst rafeindabúnaðar.

4. Kaplar sem þola háan hita

Háhitaþolnir bílakaplar eru kaplar sem eru hannaðir fyrir bílaiðnaðinn til að viðhalda stöðugri afköstum í umhverfi með miklum hita. Þeir eru aðallega úr nokkrum sérstökum efnum til að tryggja áreiðanleika og öryggi á svæðum með miklum hita, svo sem í vélarrúmi. Hér eru nokkur algeng efni sem notuð eru í háhitaþolnum bílakaplum:

TPE efni: hitaplastísk teygjuefni (thermoplastic elastomers), þar á meðal stýren, ólefín, díen, vínýlklóríð, pólýesterar, esterar, amíð, lífræn flúorefni, sílikon og vínýl. Eins og er eru SEBS (stýren-etýlen-bútýlen-stýren blokk samfjölliða) teygjuefnin mest notuðu TPE efnin.

TPU efni: Hitaplastískt pólýúretan (hitaplastískt pólýúretan), sameindabyggingin skiptist í pólýester og pólýeter, eftir stífum blokkum og sveigjanlegum keðjuhlutum. TPU efnin eru meira en 40% af útpressunarmótuninni í sprautumótunarferlinu eða um 35%, með góða teygjanleika og slitþol.

PVC efni: Pólývínýlklóríð (pólývínýlklóríð), með því að bæta við mismunandi magni af mýkiefnum til að stjórna mýkt þess, lækka „glerumskiptahitastig“ þess, þannig að það hefur góðan sveigjanleika og mýkt, auðvelt að vinna úr mótun.

Sílikonefni: mjög virkt gleypið efni, ókristallað efni, hitaherðandi gúmmí. Sílikon hefur framúrskarandi hita- og kuldaþol og þolir fjölbreytt hitastig, frá -60°C til +180°C og meira.

XLPE þverbundið pólýetýlen: Með efnafræðilegri þvertengingu í hitaherðandi teygjuefni hefur einangrunareiginleikar batnað, hitastigsþol snúrunnar hefur stækkað og afköstin hafa batnað. Þegar XLPE snúran brennur myndast koltvísýringur og vatn, sem er tiltölulega umhverfisvæn.

Val og notkun þessara efna gerir kleift að háhitaþolnir bílakaplar virki stöðugt í langan tíma í umhverfi með miklum hita, svo sem í vélarrúmi og nálægt útblásturskerfum, og tryggir þannig eðlilega virkni rafkerfa bíla. Að auki hafa háhitaþolnir kaplar einnig kosti eins og olíuþol, vatnsþol, sýru- og basaþol, tærandi gasþol, öldrunarþol o.s.frv. Þeir henta fyrir málmvinnslu, rafmagn, jarðefnaeldsneyti, rúllubúnað, orku, járn og stál, rafmagnsvélar og önnur svið. Þegar þú velur háhitaþolna kapla þarftu að velja rétta gerð í samræmi við raunverulegt notkunarsvið, hitastigsumhverfi, spennustig og aðra þætti til að tryggja að kapallinn hafi góða afköst og öryggi við háhitaskilyrði.

5. Snjallkaplar með innbyggðum skynjurum

Kaplar fyrir snjallbíla með innbyggðum skynjurum eru óaðskiljanlegur hluti af nútíma snjallbílum og gegna lykilhlutverki í rafmagns- og rafeindaarkitektúr ökutækisins. Kaplar fyrir snjallbíla bera ekki aðeins ábyrgð á orkuflutningi, heldur, enn mikilvægara, flytja þeir gögn og stjórnmerki, tengja saman örstýringareiningar (MCU), skynjara, stýribúnað og aðrar rafeindastýringareiningar (ECU) í bílnum og mynda þannig „taugakerfi“ bílsins.

Virkni og mikilvægi snjallbílakapla

Gagnaflutningur: Snjallbílakaplar bera ábyrgð á að senda gögn frá skynjurum til örgjörvans (MCU) og skipanir frá örgjörvanum til stýribúnaðar. Þessi gögn innihalda meðal annars hraða, hitastig, þrýsting, staðsetningu o.s.frv. og eru mikilvæg til að ná nákvæmri stjórn á ökutækinu.
Orkudreifing: Kapallinn sendir ekki aðeins gögn heldur dreifir hann einnig afli til hinna ýmsu rafeindatækja í bílnum til að tryggja að þau virki rétt.
Öryggi: Kapallinn er hannaður með öryggi í huga, svo sem notkun eldföstra efna og stilling á yfirstraumsvörn, til að tryggja að hægt sé að rjúfa rafrásina tímanlega ef bilun kemur upp og koma þannig í veg fyrir hugsanlega öryggishættu.

Hönnunarkröfur

Hönnun snjallbílakapla verður að uppfylla eftirfarandi kröfur:

Áreiðanleiki: Kaplar þurfa að geta virkað áreiðanlega í ýmsum erfiðum aðstæðum í bílnum, þar á meðal háum hita, lágum hita, titringi og raka.
Ending: Kaplar verða að vera nógu endingargóðir til að þola langvarandi notkun án þess að bila.
Öryggi: Kaplar ættu að vera vel einangraðir til að draga úr hættu á skammhlaupi og hafa nauðsynlega varnarbúnað.
Léttleiki: Með þróuninni í átt að léttum ökutækjum þurfa kaplar einnig að vera eins léttir og þunnir og mögulegt er til að draga úr heildarþyngd ökutækisins.
Rafsegulsamhæfi: Kaplar ættu að hafa góða skjöldun til að draga úr truflunum á merkjum.

Umsóknarsviðsmynd

Snjallbílakaplar eru mikið notaðir í ýmsum kerfum bifreiða, þar á meðal en ekki takmarkað við:

Vélarstýrikerfi: Tengir stýringu vélarinnar við skynjara og stýribúnað til að ná nákvæmri stjórn á vélinni.
Stjórnkerfi yfirbyggingar: tenging stjórneiningar yfirbyggingar (BCM) við glugga, hurðarlása, lýsingu og önnur kerfi.
Ökumannsaðstoðarkerfi: tengir ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) stjórntækið við skynjara eins og myndavél og ratsjá.
Upplýsinga- og afþreyingarkerfi: tengir margmiðlunarmiðstöðina við hátalara, leiðsögukerfi o.s.frv.

Framtíðarþróun

Þegar rafeinda- og rafmagnshönnun bíla þróast, þróast snjallbílasnúrur einnig. Framtíðarþróun felur í sér:

Miðstýrð arkitektúr: Þar sem rafeindaarkitektúr í bílum færist úr dreifðri yfir í miðstýrða, er líklegt að flækjustig og lengd kapla muni minnka, sem hjálpar til við að draga úr þyngd ökutækja og bæta skilvirkni upplýsingaflæðis.
Snjöll stjórnun: Kaplar munu samþætta snjallari íhluti, svo sem innbyggða skynjara og snjalltengi, sem gerir kleift að greina sjálfir og gefa stöðuskýrslur.
Notkun nýrra efna: Til að draga enn frekar úr þyngd og bæta afköst má búa til kapla úr nýjum léttum efnum.

Snjallbílakaplar eru lykilþættir sem tengja rafeindakerfi bíla og hönnun þeirra og afköst eru mikilvæg til að tryggja öryggi og áreiðanleika bifreiða. Með aukinni tækniframförum og hraðari þróun rafeindabúnaðar í bílum munu snjallbílakaplar halda áfram að þróast til að mæta þörfum fyrir meiri afköst.

6. Lífbrjótanlegir og umhverfisvænir kaplar

Í ljósi þess að umhverfisvernd og sjálfbær þróun er að lífbrjótanlegar og umhverfisvænar bílakaplar eru að verða vinsælt umræðuefni í bílaiðnaðinum. Þessir kaplar uppfylla ekki aðeins þarfir bílaiðnaðarins hvað varðar afköst heldur sýna þeir einnig verulega kosti hvað varðar umhverfisvernd.

Lífbrjótanleg einangruð kapall

Lífbrjótanlegir einangraðir kaplar eru gerðir úr lífbrjótanlegu einangrunarefni sem, við ákveðnar umhverfisaðstæður, geta smám saman brotnað niður í gegnum efnaskipti örvera og að lokum umbreyst í umhverfisvænar smásameindir, svo sem koltvísýring og vatn. Þetta ferli tekur venjulega ákveðinn tíma og viðeigandi umhverfisaðstæður. Notkun lífbrjótanlegra kapla er í samræmi við meginreglur grænnar og sjálfbærrar þróunar. Það tryggir afköst kaplanna en lágmarkar áhrif á umhverfið og stuðlar að þróun grænna kapaliðnaðarins.

Kaplar með mengunarlausu einangrunarlakki

Mengunarlaus einangrunarlakk fyrir kapla notar skaðlaus einangrunarlakk í stað einangrunarefna sem innihalda hættuleg efni í hefðbundnum kaplum. Þessi nýjung dregur ekki aðeins úr umhverfismengun heldur bætir einnig öryggi og áreiðanleika kapla.

Lífefnafræðileg efni í bílakaplum

Lífefnafræðileg efni, sérstaklega PLA-trefjar, samsett efni og nylon, hafa mikla möguleika til notkunar í bílaiðnaðinum vegna lífbrjótanleika þeirra, umhverfisvænnar framleiðslu og vinnslu, fjölbreytts úrvals hráefna, lítillar lyktar og lágs innihalds rokgjörnra lífrænna efnasambanda (VOC). Með verulegri aukningu framleiðslugetu hefur PLA-pólýmjólkursýra (PLA), sem lífefnafræðileg fjölliða unnin úr náttúruauðlindum, einnig notið mikilla vinsælda. PLA er efnafræðilega myndað úr náttúrulegum maís. Þetta efni getur brotnað niður í CO2 og H2O af örverum eftir að því hefur verið fargað, án þess að valda mengun í umhverfinu, og er viðurkennt sem nýtt vistvænt efni sem er grænt og sjálfbært á 21. öldinni.

Notkun TPU efna í bílakaplum

Hitaplastísk pólýúretan (TPU) efni bjóða ekki aðeins upp á framúrskarandi afköst, heldur eru þau einnig niðurbrjótanleg (í 3-5 ár) og endurvinnanleg. Sjálfbærir og umhverfisvænir eiginleikar TPU efna bjóða upp á nýjan möguleika fyrir bílakapla, sem hjálpar til við að draga úr áhrifum á umhverfið.

Áskoranir og horfur

Þótt niðurbrjótanlegir og umhverfisvænir bílakaplar hafi marga kosti, þá stendur notkun þeirra frammi fyrir nokkrum áskorunum og takmörkunum. Til dæmis er hraði og árangur niðurbrotsins háður umhverfisaðstæðum, sem krefst vandlegs mats og vals á notkunarsviðum. Á sama tíma þarf stöðugt að bæta og prófa afköst og stöðugleika niðurbrjótanlegra einangrunarefna til að tryggja áreiðanleika þeirra og öryggi. Í framtíðinni, þar sem tækni heldur áfram að þróast og umhverfisvitund eykst, er búist við að niðurbrjótanlegir og umhverfisvænir bílakaplar muni gegna stærra hlutverki í bílaiðnaðinum og knýja alla iðnaðinn í umhverfisvænni og sjálfbærari átt.