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

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

1. Kabel Tegangan Tinggi untuk EV

Kabel tegangan tinggi untuk kendaraan listrik merupakan komponen utama yang digunakan pada kendaraan listrik untuk menghubungkan baterai tegangan tinggi, inverter, kompresor AC, generator tiga fasa dan motor listrik untuk mewujudkan transmisi tenaga energi listrik. Dibandingkan dengan kabel yang digunakan pada kendaraan bahan bakar tradisional, kabel tegangan tinggi kendaraan listrik memiliki karakteristik dan persyaratan sebagai berikut:

Tegangan Tinggi 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 biasanya digunakan pada kendaraan berbahan bakar konvensional.

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

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

Pelindung dan perlindungan: Kabel tegangan tinggi memerlukan pelindung elektromagnetik untuk mengurangi kebisingan medan elektromagnetik dan interferensi elektromagnetik, sedangkan bahan pelindung (seperti tabung insulasi panas dan tabung kompilasi) dan cincin penyegel pada lapisan luar kabel memastikan kabel tahan air, tahan debu, dan tahan abrasi di lingkungan yang keras.

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

Standar dan spesifikasi: Desain dan pembuatan 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 Baru Kendaraan Energi. Standar-standar ini mengajukan persyaratan khusus untuk kinerja kelistrikan, kinerja mekanis, dan kemampuan beradaptasi lingkungan pada kabel.

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

Penerapan kabel otomotif aluminium ringan merupakan salah satu tren penting dalam industri otomotif, khususnya di industri otomotif energi baru, dalam mengejar bobot yang ringan, efisiensi energi, dan jangkauan. Berikut analisa detail kabel otomotif aluminium ringan:

Latar Belakang dan Tren

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

Keunggulan kabel aluminium: industri tenaga tradisional memiliki sejarah panjang dalam menggunakan kabel aluminium, kabel aluminium, biaya rendah, ringan, masa pakai yang lama, sangat cocok untuk transmisi daya jarak jauh bertegangan tinggi. Tiongkok kaya akan sumber daya aluminium, fluktuasi harga material, stabilitas biaya dan mudah dikendalikan. Dalam industri kendaraan energi baru, penggunaan kabel aluminium sebagai pengganti kabel tembaga merupakan solusi ideal untuk mengurangi berat dan biaya.

Kasus aplikasi produk kawat aluminium

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

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

Pistol pengisi daya AC: menggunakan kawat paduan aluminium tahan lentur berkekuatan tinggi, ringan, kinerja stabil dalam uji penuaan, secara bertahap telah memulai produksi massal; Kabel port pengisian DC untuk mobil penumpang menggunakan kabel aluminium untuk meningkatkan pembuangan panas, dan pengelasan ultrasonik digunakan di terminal port pengisian 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 perbedaan resistivitas aluminium dan tembaga, konduktivitas konduktor aluminium adalah 62% IACS. bila luas penampang konduktor aluminium 1,6 kali lipat tembaga, maka kinerja listriknya sama dengan tembaga.

Perbandingan massa: berat jenis aluminium adalah 2,7kg/m3, berat jenis tembaga adalah 8,89kg/m3, sehingga perbandingan massa keduanya adalah (2,7×160%)/(8,89×1)≈50%. Artinya, pada kinerja kelistrikan yang sama, massa konduktor aluminium hanya 1/2 massa badan tembaga.

Ruang Pasar dan Prospek

Tingkat pertumbuhan tahunan: Berdasarkan analisis pasar, tingkat pertumbuhan tahunan lembaran aluminium dan bahan ekstrusi akan menjadi sekitar 30% pada tahun 2025, menunjukkan potensi besar aluminium di bidang bobot ringan otomotif.

Analisis Ketidakpastian

Faktor biaya: Meskipun kabel aluminium memiliki keunggulan biaya, terdapat faktor negatif berupa kenaikan biaya aluminium dibandingkan baja di industri otomotif, yang dapat mempengaruhi kecepatan mempopulerkan kabel aluminium.

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

Penerapan kabel otomotif aluminium ringan merupakan tren yang tak terelakkan bagi industri otomotif untuk mengupayakan penghematan energi dan pengurangan emisi, serta meningkatkan jangkauan. Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan optimalisasi biaya lebih lanjut, penerapan kabel aluminium di industri otomotif akan semakin luas, sehingga memberikan kontribusi penting terhadap bobot otomotif yang ringan dan penghematan energi serta pengurangan emisi.

3. Kabel Terlindung untuk Pengurangan EMI

Interferensi elektromagnetik (EMI) pada mobil merupakan masalah yang kompleks, terutama pada kendaraan listrik dan hibrida akibat penggunaan perangkat elektronik berdaya tinggi secara intensif. Sebagai salah satu kontributor utama EMI, desain dan pemilihan material wiring harness otomotif sangat penting untuk meminimalkan EMI. Berikut adalah 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 sekitar konduktor. Pelindung ini memantulkan dan menyerap gelombang elektromagnetik, sehingga mengurangi EMI. Pelindung terhubung ke tanah, yang mengarahkan energi elektromagnetik yang ditangkap ke tanah dan mencegahnya mengganggu perangkat elektronik lainnya.

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

Mengardekan pelindung: Agar kabel berpelindung menjadi efektif, pelindung harus diarde dengan benar. Jika pelindung tidak diarde dengan benar, pelindung tersebut dapat menjadi antena dan malah meningkatkan EMI. Pada mobil, pelindung biasanya dipasang pada rangka logam kendaraan untuk memberikan jalur yang baik ke tanah.

Jika kabel berpelindung digunakan: Di mobil, kabel berpelindung terutama digunakan untuk sinyal penting dan jalur kontrol yang rentan terhadap EMI atau yang mungkin 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 dengan kabel tidak berpelindung: Di lingkungan otomotif yang ruangnya terbatas, kabel tegangan tinggi dan tegangan rendah sering kali ditempatkan berdekatan satu sama lain. Untuk meminimalkan EMI, kabel tegangan tinggi dapat dirancang sebagai kabel berpelindung, sedangkan kabel tegangan rendah dapat dirancang tanpa pelindung. Dengan cara ini, 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 loop pada kabel harus dihindari, karena loop 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 kebisingan dalam rentang frekuensi tertentu.

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

4. Kabel Tahan Suhu Tinggi

Kabel otomotif tahan suhu tinggi adalah kabel yang dirancang untuk industri otomotif guna mempertahankan kinerja yang stabil di lingkungan bersuhu tinggi. Mereka terutama terbuat dari beberapa bahan khusus untuk memastikan keandalan dan keamanan di area bersuhu tinggi seperti ruang mesin. Berikut adalah beberapa bahan umum yang digunakan untuk kabel otomotif tahan suhu tinggi:

Bahan 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 bahan TPE yang paling banyak digunakan.

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

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

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

Polietilen ikatan silang XLPE: melalui ikatan silang kimia ke dalam elastomer termoset, sifat insulasi ditingkatkan, kisaran ketahanan suhu kabel diperluas, kinerja telah ditingkatkan. Kabel XLPE sekali pembakaran terjadi, produksi karbon dioksida dan air, relatif ramah lingkungan.

Pemilihan dan penggunaan bahan-bahan ini memungkinkan kabel otomotif tahan suhu tinggi bekerja secara stabil untuk 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. Cocok untuk metalurgi, tenaga listrik, petrokimia, rolling stock, energi, besi dan baja, mesin listrik dan bidang lainnya. Saat memilih kabel tahan suhu tinggi, Anda harus memilih model yang tepat sesuai dengan skenario aplikasi aktual, suhu lingkungan, level tegangan, dan faktor lainnya untuk memastikan bahwa kabel memiliki kinerja dan keamanan yang baik dalam kondisi suhu tinggi.

5. Kabel Cerdas dengan Sensor Terintegrasi

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

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 pengendalian kendaraan yang tepat.
Distribusi Daya: Kabel tidak hanya mengirimkan data, tetapi juga bertanggung jawab untuk mendistribusikan daya ke berbagai perangkat elektronik di dalam mobil untuk memastikan berfungsi dengan baik.
Keselamatan dan keamanan: Kabel dirancang dengan mempertimbangkan keselamatan, seperti penggunaan bahan tahan api dan pengaturan proteksi arus berlebih, untuk memastikan bahwa sirkuit dapat diputus tepat waktu jika terjadi malfungsi, menghindari potensi bahaya keselamatan.

Persyaratan Desain

Desain kabel mobil pintar harus memenuhi persyaratan berikut:

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

Skenario Aplikasi

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

Sistem kendali mesin: menghubungkan ECU mesin dengan sensor dan aktuator untuk mewujudkan pengendalian mesin yang presisi.
Sistem kendali bodi: menghubungkan modul kendali bodi (BCM) dengan jendela, kunci pintu, penerangan dan sistem lainnya.
Sistem Bantuan Pengemudi: menghubungkan pengontrol ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) 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, demikian pula kabel mobil pintar. Tren masa depan meliputi:

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

Kabel mobil pintar adalah komponen utama yang menghubungkan sistem elektronik otomotif, dan desain serta kinerjanya sangat penting untuk memastikan 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 Biodegradable dan Ramah Lingkungan

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

Kabel Terisolasi Biodegradable

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

Kabel dengan pernis isolasi yang tidak menimbulkan polusi

Pernis isolasi non-polusi untuk kabel menggunakan pernis isolasi tidak berbahaya untuk menggantikan bahan isolasi yang mengandung bahan berbahaya pada kabel tradisional. Inovasi ini tidak hanya mengurangi pencemaran lingkungan, namun juga meningkatkan keamanan dan keandalan kabel.

Bahan berbasis bio pada kabel otomotif

Bahan berbasis bio, terutama serat asam polilaktat (PLA), komposit dan nilon, memiliki potensi besar untuk diterapkan dalam industri otomotif karena sifat biodegradabilitasnya, produksi dan pengolahannya ramah lingkungan, sumber bahan bakunya luas, baunya rendah, dan volatilnya rendah. kandungan senyawa organik (VOC). Dengan peningkatan substansial dalam kapasitas produksi, asam polilaktat PLA (PLA), sebagai polimer berbasis bio yang berasal dari sumber daya alam, juga mengalami perkembangan yang luar biasa. PLA disintesis secara kimia dari jagung alami. Bahan ini dapat diuraikan menjadi CO2 dan H2O oleh mikroorganisme setelah dibuang, tanpa menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan, dan diakui sebagai bahan ramah lingkungan baru yang ramah lingkungan dan berkelanjutan di abad ke-21.

Penerapan bahan TPU pada kabel otomotif

Bahan poliuretan termoplastik (TPU) tidak hanya menawarkan kinerja yang sangat baik, namun 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 Pandangan

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