Berita - Inovasi Kabel Listrik Mobil: Apa yang Baru di Pasar?

Seiring pesatnya perkembangan industri otomotif, kabel listrik telah menjadi komponen penting dalam kendaraan modern. Berikut beberapa inovasi terbaru dalam kabel listrik mobil:

1. Kabel Tegangan Tinggi untuk Kendaraan Listrik

Kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik merupakan komponen kunci yang digunakan pada kendaraan listrik untuk menghubungkan baterai tegangan tinggi, inverter, kompresor AC, generator tiga fase, dan motor listrik guna menyalurkan energi listrik. Dibandingkan dengan kabel yang digunakan pada kendaraan berbahan bakar konvensional, kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik memiliki karakteristik dan persyaratan sebagai berikut:

Tegangan dan Arus Tinggi: Kabel tegangan tinggi EV dirancang untuk menangani tegangan hingga 600VAC/900VDC (mobil penumpang) atau 1000VAC/1500VDC (kendaraan komersial) dan arus dari 250A hingga 450A atau bahkan lebih tinggi. Ini jauh lebih tinggi daripada sistem 12V yang umumnya digunakan pada kendaraan berbahan bakar konvensional.

Material Konduktor: Konduktor biasanya terbuat dari kawat tembaga lunak yang dianil atau kawat tembaga berlapis timah untuk meningkatkan konduktivitas dan ketahanan korosi. Kawat tembaga bebas oksigen (mengandung kurang dari 0,001% oksigen dan kemurnian lebih dari 99,99%) banyak digunakan pada kabel tegangan tinggi EV karena kemurniannya yang tinggi dan karakteristiknya yang tidak rapuh.

Bahan isolasi dan selubung: Untuk memenuhi persyaratan tegangan tinggi dan arus tinggi, kabel tegangan tinggi diisolasi dengan bahan isolasi dengan ketebalan dinding tinggi, seperti karet silikon, polietilena ikatan silang, atau poliolefin ikatan silang, yang memiliki ketahanan panas dan efek tahan api yang baik, dan dapat menahan suhu tinggi lebih dari 150℃.

Perisai dan perlindungan: Kabel tegangan tinggi memerlukan perisai elektromagnetik untuk mengurangi kebisingan medan elektromagnetik dan gangguan elektromagnetik, sementara bahan pelindung (seperti tabung insulasi panas dan tabung kompilasi) dan cincin penyegel pada lapisan luar kabel memastikan bahwa kabel tersebut kedap air, kedap debu, dan kedap abrasi di lingkungan yang keras.

Desain dan pengkabelan: Desain kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik perlu mempertimbangkan keterbatasan ruang pengkabelan, persyaratan keselamatan (misalnya, jarak minimum 100 milimeter atau lebih antara konduktor tegangan tinggi dan tegangan rendah), berat, dan biaya. Radius tekuk kabel, jarak ke titik pemasangan, dan lingkungan penggunaannya (misalnya di dalam atau di luar kendaraan) juga akan memengaruhi desain dan pemilihannya.

Standar dan spesifikasi: Desain dan manufaktur kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik mengikuti serangkaian standar industri, seperti Standar Industri Otomotif QC-T1037 untuk Kabel Tegangan Tinggi untuk Kendaraan Jalan Raya dan TCAS 356-2019 Kabel Tegangan Tinggi untuk Kendaraan Energi Baru. Standar-standar ini menetapkan persyaratan khusus untuk kinerja kelistrikan, kinerja mekanis, dan kemampuan adaptasi kabel terhadap lingkungan.

Aplikasi: Kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik tidak hanya digunakan untuk koneksi di dalam kendaraan, tetapi juga untuk koneksi antara port pengisian daya dan baterai, di dalam baterai, antara baterai dan mesin serta komponen lainnya, serta perangkat penyimpanan energi baterai dan bidang lainnya. Kabel harus mampu menahan kondisi ekstrem seperti lingkungan bersuhu tinggi dan rendah, semprotan garam, medan elektromagnetik, oli, dan bahan kimia.

Pengembangan dan penerapan kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik merupakan salah satu faktor kunci dalam mendorong masa depan mobilitas listrik yang berkelanjutan dan ramah iklim. Seiring dengan kemajuan teknologi kendaraan listrik, kinerja dan standar kabel tegangan tinggi terus dioptimalkan untuk memenuhi permintaan transmisi daya dan persyaratan keselamatan yang terus meningkat.

2. Kabel Aluminium Ringan

Adopsi kabel otomotif aluminium ringan merupakan salah satu tren penting dalam industri otomotif, terutama di industri otomotif energi baru, dalam upaya mencapai bobot yang ringan, efisiensi energi, dan jangkauan. Berikut ini adalah analisis detail kabel otomotif aluminium ringan:

Latar Belakang dan Tren

Permintaan ringan untuk otomotif: Dengan pesatnya perkembangan kendaraan energi baru, permintaan akan desain ringan untuk otomotif semakin meningkat. Kawat dan kabel, sebagai komponen utama transmisi daya otomotif, secara tradisional dirancang menggunakan tembaga sebagai konduktor, tetapi kabel inti tembaga mahal dan berkualitas tinggi. Oleh karena itu, pengembangan kawat dan kabel konduktor aluminium berkualitas ringan dan terjangkau untuk mobil telah menjadi pilihan penting untuk desain ringan untuk otomotif.

Keunggulan kabel aluminium: Industri kelistrikan tradisional telah lama menggunakan kabel aluminium. Kabel aluminium memiliki biaya rendah, bobot ringan, dan masa pakai yang lama, terutama cocok untuk transmisi daya jarak jauh bertegangan tinggi. Tiongkok kaya akan sumber daya aluminium, sehingga fluktuasi harga materialnya stabil, dan biayanya mudah dikendalikan. Dalam industri kendaraan energi baru, penggunaan kabel aluminium sebagai pengganti kabel tembaga merupakan solusi ideal untuk mengurangi bobot dan biaya.

Kasus aplikasi produk kawat aluminium

Model bus: paket baterai internal dan eksternal pengelasan ultrasonik kawat aluminium, penggunaan kawat penghubung daya berdiameter besar, keuntungan menggunakan kawat aluminium jelas.

Mobil penumpang: Busbar DC menggunakan kabel aluminium 50mm² yang telah berhasil diproduksi secara massal. Penggunaan pengelasan ultrasonik secara efektif meningkatkan kinerja kontak listrik sambungan dan secara efektif mengurangi kualitas kabel dibandingkan dengan kabel tembaga.

Pistol pengisian daya AC: menggunakan kawat paduan aluminium tahan tekukan berkekuatan tinggi, ringan, kinerja stabil dalam uji penuaan, secara bertahap mulai diproduksi massal; Kabel port pengisian daya DC untuk mobil penumpang menggunakan kawat aluminium untuk meningkatkan pembuangan panas, dan pengelasan ultrasonik digunakan di terminal port pengisian daya bundar, yang secara signifikan meningkatkan kinerja kontak listrik, mengurangi jumlah panas yang dihasilkan, dan meningkatkan masa pakai.

Perbedaan kinerja antara tembaga dan aluminium

Resistivitas dan konduktivitas: Karena resistivitas aluminium dan tembaga berbeda, konduktivitas konduktor aluminium adalah 62% IACS. Ketika luas penampang konduktor aluminium adalah 1,6 kali lipat dari tembaga, kinerja kelistrikannya sama dengan tembaga.

Rasio massa: berat jenis aluminium adalah 2,7 kg/m³, dan berat jenis tembaga adalah 8,89 kg/m³, sehingga rasio massa keduanya adalah (2,7×160%)/(8,89×1)≈50%. Ini berarti bahwa pada kinerja listrik yang sama, massa konduktor aluminium hanya 1/2 dari massa konduktor tembaga.

Ruang Pasar dan Prospek

Laju pertumbuhan tahunan: Berdasarkan analisis pasar, laju pertumbuhan tahunan lembaran gulung aluminium dan material ekstrusi akan mencapai sekitar 30% pada tahun 2025, menunjukkan besarnya potensi aluminium di bidang peringanan otomotif.

Analisis Ketidakpastian

Faktor biaya: Meskipun kabel aluminium memiliki keunggulan biaya, ada faktor negatif berupa meningkatnya biaya aluminium dibandingkan baja dalam industri otomotif, yang dapat memengaruhi kecepatan mempopulerkan kabel aluminium.

Tantangan teknis: Penerapan kabel aluminium pada mobil masih menghadapi tantangan teknis, seperti peningkatan kinerja kontak listrik sambungan dan optimalisasi pembuangan panas, yang perlu dipecahkan melalui inovasi teknologi.

Penggunaan kabel otomotif aluminium ringan merupakan tren yang tak terelakkan bagi industri otomotif untuk mencapai penghematan energi, pengurangan emisi, dan peningkatan jangkauan. Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan optimalisasi biaya yang lebih lanjut, penerapan kabel aluminium di industri otomotif akan semakin luas, memberikan kontribusi penting bagi industri otomotif yang ringan, hemat energi, dan mengurangi emisi.

3. Kabel Terlindung untuk Pengurangan EMI

Interferensi elektromagnetik (EMI) pada mobil merupakan masalah yang kompleks, terutama pada kendaraan listrik dan hibrida karena penggunaan perangkat elektronik berdaya tinggi yang intensif. Sebagai salah satu penyumbang utama EMI, desain dan pemilihan material kabel harness otomotif sangat penting untuk meminimalkan EMI. Berikut beberapa poin penting tentang cara mengurangi EMI pada mobil melalui penggunaan kabel berpelindung:

Cara kerja kabel berpelindung: Kabel berpelindung bekerja dengan menambahkan lapisan jalinan logam atau foil di sekeliling konduktor. Pelindung ini memantulkan dan menyerap gelombang elektromagnetik, sehingga mengurangi EMI. Pelindung ini terhubung ke tanah, yang mengarahkan energi elektromagnetik yang ditangkap ke tanah dan mencegahnya mengganggu perangkat elektronik lainnya.

Jenis-jenis Pelindung: Ada dua jenis utama pelindung: pelindung logam jalinan dan pelindung foil. Pelindung logam jalinan memberikan kekuatan mekanis dan fleksibilitas yang lebih baik, sementara pelindung foil memberikan pelindungan yang lebih baik pada frekuensi yang lebih rendah. Dalam aplikasi otomotif, kombinasi kedua jenis pelindung ini umum digunakan untuk mendapatkan pelindungan yang optimal.

Membumikan pelindung: Agar kabel berpelindung efektif, pelindung harus dibumikan dengan benar. Jika tidak dibumikan dengan benar, pelindung dapat menjadi antena dan malah meningkatkan EMI. Pada mobil, pelindung umumnya dipasang pada rangka logam kendaraan untuk menyediakan jalur yang baik ke tanah.

Penggunaan kabel berpelindung: Pada mobil, kabel berpelindung terutama digunakan untuk jalur sinyal dan kontrol penting yang rentan terhadap EMI atau yang dapat menjadi sumber EMI itu sendiri. Misalnya, jalur yang digunakan untuk unit kontrol mesin (ECU), sinyal sensor, jaringan di dalam kendaraan (misalnya, bus CAN), dan sistem hiburan biasanya menggunakan kabel berpelindung.

Penggunaan kabel berpelindung bersama kabel tanpa pelindung: Di lingkungan otomotif dengan ruang terbatas, kabel tegangan tinggi dan tegangan rendah sering ditempatkan berdekatan. Untuk meminimalkan EMI, kabel tegangan tinggi dapat dirancang sebagai kabel berpelindung, sementara kabel tegangan rendah dapat tanpa pelindung. Dengan demikian, pelindung kabel tegangan tinggi melindungi kabel tegangan rendah dari EMI.

Tata Letak dan Desain Kabel: Selain menggunakan kabel berpelindung, tata letak kabel yang tepat juga sangat penting. Pembentukan lilitan pada kabel harus dihindari, karena lilitan meningkatkan EMI. Selain itu, kabel harus ditempatkan sejauh mungkin dari sumber EMI, seperti motor dan konverter daya.

Penggunaan filter: Selain kabel berpelindung, filter EMI dapat ditambahkan di kedua ujung kabel untuk lebih meminimalkan EMI. Filter dapat berupa kapasitor atau induktor, yang menyaring derau dalam rentang frekuensi tertentu.

Singkatnya, dengan menggunakan kabel berpelindung dan menggabungkannya dengan tata letak kabel dan teknik penyaringan yang tepat, EMI pada mobil dapat dikurangi secara signifikan, sehingga meningkatkan keandalan dan kinerja peralatan elektronik.

4. Kabel Tahan Suhu Tinggi

Kabel otomotif tahan suhu tinggi dirancang untuk industri otomotif agar tetap stabil di lingkungan bersuhu tinggi. Kabel ini sebagian besar terbuat dari beberapa material khusus untuk memastikan keandalan dan keamanan di area bersuhu tinggi seperti kompartemen mesin. Berikut beberapa material umum yang digunakan untuk kabel otomotif tahan suhu tinggi:

Material TPE: elastomer termoplastik (Thermoplastic Elastomers), termasuk stirena, olefin, diena, vinil klorida, poliester, ester, amida, organofluorin, silikon, dan vinil. Saat ini, elastomer berbasis SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer) merupakan material TPE yang paling banyak digunakan.

Bahan TPU: poliuretan termoplastik (Thermoplastic Polyurethane), struktur molekulnya terbagi menjadi tipe poliester dan tipe polieter, dengan blok kaku dan segmen rantai fleksibel. Bahan TPU dalam proses pengolahan cetakan injeksi menyumbang lebih dari 40% dari cetakan ekstrusi sekitar 35% atau lebih, dengan elastisitas dan ketahanan aus yang baik.

Bahan PVC: Polivinil Klorida (Polivinil Klorida), melalui penambahan berbagai jumlah plasticizer untuk mengatur kelembutannya, mengurangi suhu “transisi kaca”, sehingga memiliki fleksibilitas dan plastisitas yang baik, mudah untuk diproses pencetakan.

Bahan silikon: bahan penyerap yang sangat aktif, zat amorf, karet termoset. Silikon memiliki ketahanan panas dan dingin yang sangat baik serta rentang suhu operasi yang luas, dari -60°C hingga +180°C dan seterusnya.

Polietilena ikatan silang XLPE: melalui ikatan silang kimia ke dalam elastomer termoset, sifat insulasi ditingkatkan, rentang ketahanan suhu kabel diperluas, dan kinerjanya ditingkatkan. Kabel XLPE setelah terbakar menghasilkan karbon dioksida dan air, sehingga relatif ramah lingkungan.

Pemilihan dan penggunaan material ini memungkinkan kabel otomotif tahan suhu tinggi bekerja secara stabil dalam jangka waktu lama di lingkungan bersuhu tinggi seperti kompartemen mesin dan dekat sistem pembuangan, sehingga memastikan pengoperasian normal sistem kelistrikan otomotif. Selain itu, kabel tahan suhu tinggi juga memiliki keunggulan tahan minyak, tahan air, tahan asam dan alkali, tahan gas korosif, tahan penuaan, dll. Kabel ini cocok untuk metalurgi, tenaga listrik, petrokimia, kereta api, energi, besi dan baja, mesin listrik, dan bidang lainnya. Saat memilih kabel tahan suhu tinggi, Anda perlu memilih model yang tepat sesuai dengan skenario aplikasi aktual, lingkungan suhu, level tegangan, dan faktor-faktor lainnya untuk memastikan kabel memiliki kinerja dan keamanan yang baik dalam kondisi suhu tinggi.

5. Kabel Pintar dengan Sensor Terintegrasi

Kabel mobil pintar dengan sensor terintegrasi merupakan bagian integral dari mobil pintar modern, dan memainkan peran kunci dalam arsitektur kelistrikan dan elektronik kendaraan. Kabel mobil pintar tidak hanya bertanggung jawab atas transmisi daya, tetapi yang lebih penting, membawa data dan sinyal kontrol, menghubungkan unit mikrokontroler (MCU), sensor, aktuator, dan unit kontrol elektronik (ECU) lainnya di dalam mobil, membentuk "jaringan saraf" mobil.

Fungsi dan pentingnya kabel mobil pintar

Transmisi Data: Kabel mobil pintar bertanggung jawab untuk mengirimkan data dari sensor ke MCU dan perintah dari MCU ke aktuator. Data ini mencakup, namun tidak terbatas pada, kecepatan, suhu, tekanan, posisi, dll., dan sangat penting untuk mencapai kendali kendaraan yang presisi.
Distribusi Daya: Kabel tidak hanya mengirimkan data, tetapi juga bertanggung jawab untuk mendistribusikan daya ke berbagai perangkat elektronik di dalam mobil untuk memastikan semuanya berfungsi dengan baik.
Keselamatan dan keamanan: Kabel dirancang dengan mempertimbangkan keselamatan, seperti penggunaan bahan tahan api dan pengaturan proteksi arus lebih, untuk memastikan sirkuit dapat diputus tepat waktu jika terjadi kegagalan fungsi, sehingga menghindari potensi bahaya keselamatan.

Persyaratan Desain

Desain kabel mobil pintar harus memenuhi persyaratan berikut:

Keandalan: Kabel harus dapat bekerja dengan andal di berbagai lingkungan yang keras di dalam mobil, termasuk suhu tinggi, suhu rendah, getaran, dan kelembapan.
Daya tahan: Kabel harus cukup tahan lama untuk dapat digunakan dalam jangka waktu lama tanpa mengalami kerusakan.
Keamanan: Kabel harus diisolasi dengan baik untuk mengurangi risiko korsleting dan memiliki mekanisme perlindungan yang diperlukan.
Ringan: Dengan tren kendaraan ringan, kabel juga harus seringan dan setipis mungkin untuk mengurangi berat keseluruhan kendaraan.
Kompatibilitas elektromagnetik: Kabel harus memiliki kinerja pelindung yang baik untuk mengurangi gangguan sinyal.

Skenario Aplikasi

Kabel mobil pintar banyak digunakan dalam berbagai sistem mobil, termasuk namun tidak terbatas pada:

Sistem kontrol mesin: menghubungkan ECU mesin dengan sensor dan aktuator untuk mewujudkan kontrol mesin yang presisi.
Sistem kontrol bodi: menghubungkan modul kontrol bodi (BCM) dengan jendela, kunci pintu, pencahayaan, dan sistem lainnya.
Sistem Bantuan Pengemudi: menghubungkan pengontrol ADAS (Sistem Bantuan Pengemudi Lanjutan) dengan sensor seperti kamera dan radar.
Sistem infotainment: menghubungkan pusat multimedia dengan speaker audio, sistem navigasi, dll.

Tren Masa Depan

Seiring berkembangnya arsitektur elektronik dan kelistrikan otomotif, kabel mobil pintar pun turut berkembang. Tren masa depan meliputi:

Arsitektur terpusat: Seiring beralihnya arsitektur elektronik otomotif dari terdistribusi ke terpusat, kompleksitas dan panjang kabel cenderung berkurang, membantu mengurangi bobot kendaraan dan meningkatkan efisiensi arus informasi.
Manajemen cerdas: Kabel akan mengintegrasikan lebih banyak komponen cerdas, seperti sensor terintegrasi dan konektor pintar, yang memungkinkan diagnostik mandiri dan pelaporan status.
Penerapan material baru: Untuk lebih mengurangi berat dan meningkatkan kinerja, kabel dapat dibuat dari material ringan baru.

Kabel mobil pintar merupakan komponen kunci yang menghubungkan sistem elektronik otomotif, dan desain serta kinerjanya sangat penting untuk menjamin keselamatan dan keandalan mobil. Seiring kemajuan teknologi dan percepatan elektronik otomotif, kabel mobil pintar akan terus berkembang untuk memenuhi kebutuhan akan kinerja yang lebih tinggi.

6. Kabel yang Dapat Terurai Secara Hayati dan Ramah Lingkungan

Dengan latar belakang upaya perlindungan lingkungan dan pembangunan berkelanjutan, kabel otomotif yang ramah lingkungan dan dapat terurai secara hayati menjadi topik hangat di industri manufaktur otomotif. Kabel-kabel ini tidak hanya memenuhi kebutuhan industri otomotif dalam hal kinerja, tetapi juga menunjukkan keunggulan signifikan dalam hal perlindungan lingkungan.

Kabel Terisolasi yang Dapat Terurai Secara Hayati

Kabel berinsulasi biodegradable terbuat dari bahan insulasi biodegradable yang, dalam kondisi lingkungan tertentu, dapat terurai secara bertahap melalui metabolisme mikroorganisme dan akhirnya diubah menjadi molekul kecil yang ramah lingkungan, seperti karbon dioksida dan air. Proses ini biasanya membutuhkan waktu dan kondisi lingkungan yang sesuai. Penggunaan kabel biodegradable sejalan dengan prinsip-prinsip pembangunan hijau dan berkelanjutan. Hal ini memastikan kinerja kabel sekaligus meminimalkan dampak terhadap lingkungan dan mendorong perkembangan industri kabel hijau.

Kabel dengan pernis isolasi non-polusi

Pernis isolasi bebas polusi untuk kabel menggunakan pernis isolasi bebas bahaya untuk menggantikan bahan isolasi yang mengandung bahan berbahaya pada kabel tradisional. Inovasi ini tidak hanya mengurangi polusi lingkungan, tetapi juga meningkatkan keamanan dan keandalan kabel.

Bahan berbasis bio pada kabel otomotif

Material berbasis bio, terutama serat asam polilaktat (PLA), komposit, dan nilon, memiliki potensi besar untuk diaplikasikan di industri otomotif karena biodegradabilitasnya, produksi dan pemrosesannya ramah lingkungan, beragam sumber bahan baku, rendah bau, dan rendahnya kandungan senyawa organik volatil (VOC). Dengan peningkatan kapasitas produksi yang substansial, PLA asam polilaktat (PLA), sebagai polimer berbasis bio yang berasal dari sumber daya alam, juga mengalami perkembangan yang pesat. PLA disintesis secara kimia dari jagung alami. Material ini dapat diurai menjadi CO2 dan H2O oleh mikroorganisme setelah dibuang, tanpa menimbulkan polusi lingkungan, dan diakui sebagai material ramah lingkungan baru yang ramah lingkungan dan berkelanjutan di abad ke-21.

Aplikasi material TPU pada kabel otomotif

Bahan poliuretan termoplastik (TPU) tidak hanya menawarkan kinerja yang sangat baik, tetapi juga dapat terurai secara hayati (3-5 tahun) dan dapat didaur ulang. Sifat bahan TPU yang berkelanjutan dan ramah lingkungan menawarkan pilihan baru untuk kabel otomotif, yang membantu mengurangi dampak terhadap lingkungan.

Tantangan dan Prospek

Meskipun kabel otomotif yang biodegradable dan ramah lingkungan memiliki banyak keunggulan, penerapannya menghadapi beberapa tantangan dan keterbatasan. Misalnya, kecepatan dan efektivitas degradasi dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, sehingga memerlukan evaluasi dan pemilihan skenario aplikasi yang cermat. Di saat yang sama, kinerja dan stabilitas material insulasi yang mudah terurai perlu terus ditingkatkan dan diuji untuk memastikan keandalan dan keamanannya. Ke depannya, seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya kesadaran lingkungan, kabel otomotif yang biodegradable dan ramah lingkungan diharapkan dapat memainkan peran yang lebih besar dalam industri otomotif, mendorong seluruh industri ke arah yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan.