แนวโน้มการพัฒนาวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า: โอกาสใหญ่ต่อไปอยู่ที่ไหน?

บทนำเกี่ยวกับสายเคเบิลแรงดันสูงในรถยนต์ไฟฟ้า

บทบาทของสายไฟแรงสูงในยานยนต์ไฟฟ้า

รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ไม่ใช่แค่แบตเตอรี่และมอเตอร์เท่านั้น แต่ยังเป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งส่วนประกอบทุกชิ้นมีบทบาทต่อประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และประสิทธิผล ซึ่งรวมถึง:สายไฟแรงสูง (HV)เป็นส่วนประกอบที่สำคัญแต่ถูกมองข้ามบ่อยครั้ง สายไฟเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเส้นเลือดใหญ่ของยานพาหนะ โดยถ่ายโอนพลังงานจากแบตเตอรี่ไปยังอินเวอร์เตอร์ จากอินเวอร์เตอร์ไปยังมอเตอร์ และผ่านระบบต่างๆ ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อให้ทำงานได้ เช่น เครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความร้อน และแม้แต่เครื่องชาร์จเสริม

ไม่เหมือนสายไฟแรงดันต่ำ สายไฟ HV จะต้องรองรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าอย่างมาก ซึ่งมักจะอยู่ในช่วง400V ถึง 800Vโดยระบบบางส่วนจะผลักดันไปทาง1000V ขึ้นไปสายเคเบิลเหล่านี้จะต้องทำงานภายในสภาพแวดล้อมที่จำกัดและมีความร้อนสูงของตัวถังรถ ทำให้ประสิทธิภาพและความทนทานของวัสดุวิกฤต.

พูดอย่างง่ายๆ ก็คือ หากไม่มีวัสดุสายเคเบิลที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ รถยนต์ไฟฟ้าก็จะไม่สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ เมื่อเทคโนโลยีของรถยนต์ไฟฟ้าพัฒนาขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและการชาร์จไฟที่เร็วขึ้น บทบาทของวัสดุสายเคเบิลขั้นสูงก็มีความสำคัญมากขึ้น และนั่นคือจุดที่การพัฒนาก้าวกระโดดครั้งใหญ่ครั้งต่อไปกำลังจะเกิดขึ้น

ระดับแรงดันไฟฟ้าและความต้องการพลังงาน

ความต้องการประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในรถยนต์ไฟฟ้ายุคใหม่มีความเชื่อมโยงโดยตรงกับการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้ารถยนต์ไฟฟ้ารุ่นแรกๆ ใช้ระบบ 300–400V แต่รุ่นใหม่ๆ (โดยเฉพาะยานยนต์สมรรถนะสูง เช่น Porsche Taycan หรือ Lucid Air) ใช้สถาปัตยกรรม 800V. ข้อดีมีดังนี้:

• เวลาในการชาร์จเร็วขึ้น

• ลดความหนาของสายเคเบิล

• เพิ่มประสิทธิภาพการส่งกำลัง

• การจัดการความร้อนที่ดีขึ้น

แต่ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นก็จะมีความเสี่ยงมากขึ้นตามไปด้วย:

• วัสดุฉนวนที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นจะต้องป้องกันการพังทลายของฉนวนไฟฟ้า

• การป้องกันที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นมีความจำเป็นเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

• ทนทานต่อความร้อนขั้นสูงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทนต่อความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าสูง

ความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้เกิดความต้องการอย่างเร่งด่วนวัสดุสายเคเบิลยุคใหม่ที่สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้โดยไม่เพิ่มขนาด น้ำหนัก หรือต้นทุน

ความท้าทายในการวางสายเคเบิลและการเดินสายในรถยนต์ไฟฟ้า

การออกแบบระบบสายเคเบิลสำหรับ EV ถือเป็นปริศนาเชิงพื้นที่ วิศวกรต้องปฏิบัติตามข้อจำกัดด้านบรรจุภัณฑ์ที่เข้มงวดขณะเดียวกันก็ต้องมั่นใจในความปลอดภัยและประสิทธิภาพ สายเคเบิล HV มักถูกจัดวางตาม:

• ตามส่วนใต้ท้องรถ

• ผ่านช่องใส่แบตเตอรี่

• ข้ามโซนมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์

• ใกล้ท่อระบายความร้อนหรือส่วนประกอบที่สร้างความร้อน

สิ่งนี้สร้างความท้าทายหลายประการ:

• การดัดและการงอโดยไม่เกิดความเสียหายหรือสูญเสียประสิทธิภาพ

• ความต้านทานต่อน้ำมัน น้ำหล่อเย็น และของเหลวยานยนต์อื่นๆ

• ความต้านทานการสั่นสะเทือนตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะที่ยาวนาน

• การจัดการการสัมผัสความร้อนโดยเฉพาะบริเวณใกล้แบตเตอรี่และมอเตอร์

วัสดุของสายเคเบิลจะต้องเป็นมีความยืดหยุ่นสูง, มีเสถียรภาพทางความร้อน, และเฉื่อยทางเคมีเพื่อทนต่อความท้าทายเหล่านี้โดยไม่กระทบต่อการส่งกำลังหรือก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย

วัสดุแบบดั้งเดิมที่ใช้ในยานยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในไม่สามารถทำได้ที่นี่ ข้อกำหนดเฉพาะของ EV ต้องการแนวทางที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงไปสู่การออกแบบสายเคเบิล และวัสดุถือเป็นหัวใจสำคัญของการเปลี่ยนแปลงนั้น

วัสดุที่ใช้ในปัจจุบันในสายไฟแรงดันสูงของรถยนต์ไฟฟ้า

วัสดุตัวนำทั่วไป: ทองแดงเทียบกับอลูมิเนียม

ความนำไฟฟ้าและน้ำหนักเป็นปัจจัยหลักในการเลือกตัวนำสำหรับสายไฟฟ้าแรงสูง วัสดุหลักสองชนิด ได้แก่:

1. ทองแดง:

   • มีสภาพนำไฟฟ้าสูง

   • ความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม

   • หนักและแพง

   • มักใช้ในแอพพลิเคชั่นสายเคเบิลสั้นหรือยืดหยุ่น

2. อลูมิเนียม:

   • ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า (~60% ของทองแดง)

   • เบากว่ามากและคุ้มค่ากว่า

   • ต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าเท่ากัน

   • อาจเกิดการกัดกร่อนได้หากไม่ได้รับการหุ้มฉนวนอย่างถูกต้อง

ในขณะที่ทองแดงยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายอลูมิเนียมกำลังได้รับความนิยมมากขึ้น—โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายเคเบิลยาวภายในแพลตฟอร์ม EV ขนาดใหญ่หรือรถบรรทุกไฟฟ้า ปัจจุบันผู้ผลิตรถยนต์หลายรายใช้การออกแบบแบบไฮบริดโดยใช้ทองแดงสำหรับบริเวณที่มีความยืดหยุ่นสูง และใช้อลูมิเนียมสำหรับส่วนที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูงเพื่อรักษาสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน

วัสดุฉนวน: XLPE, PVC, ซิลิโคน และ TPE

วัสดุฉนวนเป็นนวัตกรรมที่เกิดขึ้นมากที่สุด โดยมีความต้องการที่ชัดเจน:ความต้านทานความร้อน, ความยืดหยุ่นทางกล, ทนทานต่อสารเคมี, และการหน่วงไฟวัสดุทั่วไปได้แก่:

• XLPE (โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง):

  • ความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูง

  • เสถียรภาพทางความร้อนดีเยี่ยม

  • ความยืดหยุ่นปานกลาง

  • ไม่สามารถรีไซเคิลได้ (วัสดุเทอร์โมเซต)

• พีวีซี (โพลีไวนิลคลอไรด์):

  • ต้นทุนต่ำ

  • สารหน่วงไฟ

  • ทนทานต่อความร้อนและสารเคมีไม่ดี

  • กำลังถูกยกเลิกเพื่อหันไปใช้ทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

• ยางซิลิโคน:

  • มีความยืดหยุ่นสูง

  • ทนความร้อนได้สูง (สูงสุด 200°C)

  • ราคาแพงและฉีกขาดง่าย

• TPE (เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์):

  • สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

  • สมดุลที่ดีระหว่างความยืดหยุ่นและความทนทาน

  • ความต้านทานความร้อนปานกลาง

  • กลายเป็นวัสดุทางเลือกในดีไซน์ใหม่

วัสดุแต่ละชนิดมีข้อดีและข้อเสีย และผู้ผลิตมักจะรวมเอาข้อดีและข้อเสียเหล่านี้เข้าด้วยกันโครงสร้างหลายชั้นเพื่อตอบสนองความต้องการทางเทคนิคและกฎระเบียบที่เฉพาะเจาะจง

โครงสร้างป้องกันและปลอกหุ้ม

สายไฟแรงดันสูงในรถยนต์ไฟฟ้าต้องมีฉนวนป้องกันเพื่อลด EMI ซึ่งอาจรบกวนระบบอิเล็กทรอนิกส์ของรถยนต์ เซ็นเซอร์ และแม้แต่ระบบอินโฟเทนเมนต์ การกำหนดค่าฉนวนป้องกันมาตรฐานมีดังนี้:

• แผ่นอลูมิเนียม-ไมลาร์ พร้อมสายระบายน้ำ

• โล่ตาข่ายทองแดงถัก

• เทปพันเกลียวเมทัลลิก

ปลอกหุ้มภายนอกต้องแข็งแรงและทนทานต่อการขีดข่วน สารเคมี และการสัมผัสสิ่งแวดล้อม วัสดุปลอกหุ้มทั่วไป ได้แก่:

• TPU (เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน): ทนทานต่อการสึกกร่อนและมีความยืดหยุ่นได้ดีเยี่ยม

• โพลีโอเลฟินทนไฟ

• สารประกอบ HFFR (สารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน)

เมื่อระบบพัฒนาไปสู่สถาปัตยกรรมแบบบูรณาการ(สายเคเบิลน้อยลงพร้อมความสามารถหลากหลาย) แรงกดดันจึงเกิดขึ้นเพื่อสร้างชั้นเหล่านี้บางกว่า เบากว่า ฉลาดกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมกว่า.

ข้อกำหนดประสิทธิภาพหลักของวัสดุสายเคเบิล EV HV

ทนความร้อนและเสถียรภาพทางความร้อน

ความต้องการที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวกับวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูง (HV) ของรถยนต์ไฟฟ้าคือทนทานต่ออุณหภูมิที่รุนแรงEV ก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมากในระหว่างการทำงาน โดยเฉพาะในพื้นที่ใกล้กับแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ และมอเตอร์ไฟฟ้าสายเคเบิลแรงดันสูงมักจะวิ่งผ่านโซนเหล่านี้และต้องทนทานต่อ:

• อุณหภูมิต่อเนื่องระหว่าง125°C และ 150°C

• อุณหภูมิสูงสุดเกินกว่า200 องศาเซลเซียสในสถานการณ์ที่มีโหลดสูง

• การหมุนเวียนของอุณหภูมิซึ่งก่อให้เกิดการขยายตัวและหดตัวของวัสดุตามกาลเวลา

หากวัสดุของสายเคเบิลชำรุดจากความร้อน อาจส่งผลให้เกิดสิ่งต่อไปนี้:

• ความผิดพลาดทางไฟฟ้า

• ไฟฟ้าลัดวงจร

• ความเสี่ยงจากไฟไหม้

• อายุการใช้งานของสายเคเบิลลดลง

นี่คือสาเหตุที่วัสดุเช่นเอ็กแอลพีอี, ซิลิโคน, และฟลูออโรโพลีเมอร์ได้กลายเป็นที่นิยมสำหรับฉนวนกันความร้อนในขณะที่TPE คืออะไร?กำลังได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีความทนทานคล้ายคลึงกันในรูปแบบที่ยืดหยุ่นและสามารถรีไซเคิลได้มากขึ้น

วัสดุของสายเคเบิลที่มีเสถียรภาพทางความร้อนยังมีบทบาทในการลดการลดระดับ—ความจำเป็นในการใช้สายเคเบิลขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อรองรับการสูญเสียประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ร้อน ผู้ผลิตสามารถรักษาสายเคเบิลให้ทนทานต่อความร้อนได้มากขึ้นด้วยการใช้วัสดุที่ทนทานต่อความร้อนมากขึ้นกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพประหยัดทั้งพื้นที่และน้ำหนัก

ความยืดหยุ่นและรัศมีการโค้งงอ

รถยนต์ไฟฟ้ามีมุมแคบ ช่องเก็บของหลายชั้น และโครงรถโค้ง สายไฟแรงสูงต้องผ่านสิ่งเหล่านี้ได้โดยไม่ต้องทนทุกข์ทรมานความเครียดทางกล, รอยแตกร้าว, หรือการบิดงอ. นั่นคือที่ความยืดหยุ่นของวัสดุกลายเป็นคุณสมบัติที่ไม่สามารถต่อรองได้

ความท้าทายด้านความยืดหยุ่นที่สำคัญ ได้แก่:

• รัศมีโค้งงอแน่นในห้องเครื่องหรือใกล้ซุ้มล้อ

• การเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงานของรถยนต์

• การประกอบหุ่นยนต์ซึ่งต้องการการดัดที่แม่นยำและทำซ้ำได้ระหว่างการผลิต

วัสดุสายที่มีความยืดหยุ่น เช่นซิลิโคนและส่วนผสม TPE ขั้นสูงได้รับความนิยมเนื่องจาก:

• ทนทานต่อการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนบ่อยครั้ง

• อย่าสูญเสียความสมบูรณ์ของฉนวนภายใต้แรงกดดัน

• เปิดใช้งานกระบวนการผลิตอัตโนมัติที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

การออกแบบสมัยใหม่บางอย่างยังรวมถึงสายเคเบิลแบบม้วนกลับหรือแบบเกลียวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการชาร์จส่วนประกอบหรือชิ้นส่วนของรถยนต์ไฮบริดแบบปลั๊กอิน การใช้งานเหล่านี้ต้องการวัสดุที่ไม่เพียงแต่สามารถดัดงอได้เท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอีกด้วยความจำรูปร่างและการฟื้นตัวแบบยืดหยุ่น.

การป้องกัน EMI และความสมบูรณ์ของสัญญาณ

สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) เป็นปัญหาสำคัญในรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากมีส่วนประกอบดิจิทัลจำนวนมาก เช่น ระบบ ADAS ระบบวินิจฉัยบนรถยนต์ หน้าจอสัมผัส และเซ็นเซอร์เรดาร์ สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าจากระบบส่งกำลังจึงอาจทำให้เกิดการทำงานผิดปกติหรือประสิทธิภาพลดลงได้

สายไฟแรงสูงทำหน้าที่เหมือนหนวดซึ่งสามารถปล่อยหรือดูดซับสัญญาณรบกวนได้ เพื่อบรรเทาปัญหานี้:

• ชั้นป้องกัน(เช่น แผ่นอลูมิเนียมฟอยล์และทองแดงถัก) ใช้ในการหุ้มตัวนำ

• ตัวนำสายดินรวมถึงมีไว้เพื่อระบาย EMI อย่างปลอดภัย

• วัสดุฉนวนถูกออกแบบมาเพื่อบล็อกการสนทนาข้ามระบบระหว่างระบบที่อยู่ติดกัน

วัสดุที่ใช้ทั้งการป้องกันและฉนวนจะต้องเสนอ:

• ความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูง

• การอนุญาติต่ำ

• ค่าการนำไฟฟ้าและความจุที่สม่ำเสมอ

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบ 800V+ซึ่งความถี่ที่สูงขึ้นและการสลับที่เร็วขึ้นทำให้การปราบปราม EMI ท้าทายมากขึ้น วัสดุของสายเคเบิลจะต้องปรับตัวให้เข้ากับความต้องการความชัดเจนของสัญญาณโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากคุณลักษณะการขับขี่อัตโนมัติและการเชื่อมต่อจะต้องอาศัยการไหลของข้อมูลที่ไม่หยุดชะงักมากขึ้น

การหน่วงไฟและการปฏิบัติตามความปลอดภัย

ความปลอดภัยถือเป็นรากฐานสำคัญของการออกแบบรถยนต์ ด้วยระบบแรงดันไฟฟ้าสูงทนไฟเป็นสิ่งที่จำเป็น ไม่ใช่แค่ต้องการเท่านั้น หากสายไฟร้อนเกินไปหรือลัดวงจร จะต้อง:

• ป้องกันการติดไฟ

• หน่วงเวลาการลุกลามของเปลวไฟ

• ปล่อยควันต่ำและไม่มีฮาโลเจนที่เป็นพิษ

โซลูชันหน่วงไฟแบบดั้งเดิมที่ใช้สารประกอบฮาโลเจนแต่สิ่งเหล่านี้จะก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตรายเมื่อถูกเผาไหม้ ปัจจุบัน การออกแบบสายเคเบิลชั้นนำใช้:

• วัสดุหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน (HFFR)

• ซิลิโคนคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติดับไฟได้เอง

• โพลีโอเลฟินและเทอร์โมพลาสติกที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ

วัสดุเหล่านี้สอดคล้องกับมาตรฐานความปลอดภัยจากอัคคีภัยยานยนต์ที่เข้มงวด รวมถึง:

• UL 94 (การทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้ง)

• FMVSS 302 (ความไวไฟของวัสดุภายใน)

• ISO 6722-1 และ 14572 สำหรับความปลอดภัยของสายไฟยานยนต์

ในรถยนต์ไฟฟ้า ไฟไหม้สายเคเบิลไม่เพียงแต่เป็นความเสี่ยงต่อฮาร์ดแวร์เท่านั้น แต่ยังเป็นประเด็นความปลอดภัยในชีวิตวัสดุฉนวนและปลอกหุ้มประสิทธิภาพสูงได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันความเสี่ยงจากไฟไหม้แม้จะอยู่ภายใต้การใช้งานที่ไม่เหมาะสมทางความร้อนและไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีเกิดอุบัติเหตุหรือระบบขัดข้อง

แนวโน้มใหม่ในการออกแบบสายเคเบิลแรงดันสูงสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า

วัสดุตัวนำน้ำหนักเบาเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

น้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพและประสิทธิผลของยานยนต์ไฟฟ้า การลดน้ำหนักของยานยนต์จะช่วยเพิ่มระยะทาง อัตราเร่ง และการใช้พลังงานโดยรวม แม้ว่าแบตเตอรี่และมอเตอร์จะได้รับความสนใจมากที่สุดในเรื่องนี้สายเคเบิลยังมีส่วนสำคัญต่อน้ำหนักของยานพาหนะอีกด้วย—โดยเฉพาะในระบบไฟฟ้าแรงสูง

ตามธรรมเนียมแล้วทองแดงได้เป็นมาตรฐานสำหรับตัวนำไฟฟ้าเนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าสูง อย่างไรก็ตามหนาแน่นและหนัก. นั่นคือที่อะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียมเข้ามาครับ เหล่านี้คือ:

• เบากว่าทองแดง 50%

• คุ้มค่ามากขึ้น

• มีจำหน่ายในรูปแบบขั้นสูงพร้อมคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและการป้องกันการกัดกร่อนที่ดีขึ้น

ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มหันมาใช้สายไฟฟ้าแรงสูงแบบอลูมิเนียมสำหรับเส้นทางยาวที่มีกำลังไฟสูง โดยเฉพาะระหว่างชุดแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ ข้อเสียคือต้องใช้สายไฟที่หนากว่าเล็กน้อยเพื่อให้ตรงกับสภาพนำไฟฟ้าของทองแดง แต่น้ำหนักระบบโดยรวมลดลงอย่างมาก.

ขอบเขตถัดไปได้แก่:

• ตัวนำทองแดง-อลูมิเนียมไฮบริด

• โลหะผสมขั้นสูงที่ปรับปรุงสภาพการนำไฟฟ้าโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนหรือความซับซ้อนมากนัก

• การเคลือบผิวที่ป้องกันการกัดกร่อนแบบกัลวานิกระหว่างโลหะต่างชนิด

การเปลี่ยนแปลงในวัสดุตัวนำนี้ถือเป็นการปฏิวัติเงียบๆ ช่วยให้ EV มีระยะการเดินทางที่ดีขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานโดยไม่ต้องเสียสละความปลอดภัยหรือประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีฉนวนกันความร้อนแบบปลอดฮาโลเจนและรีไซเคิลได้

เมื่อกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมเข้มงวดขึ้นและความต้องการของผู้บริโภคต่อผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น แรงกดดันในการพัฒนาจึงเกิดขึ้นวัสดุฉนวนสายเคเบิลที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไป ฉนวนจะอาศัยสารหน่วงการติดไฟฮาโลเจนและวัสดุที่เชื่อมขวาง ซึ่ง:

• รีไซเคิลยาก

• เป็นอันตรายเมื่อถูกเผา

• การผลิตที่ก่อให้เกิดภาษีต่อสิ่งแวดล้อม

เข้าสารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน (HFFR)สารประกอบและอีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกรีไซเคิล (TPEs). วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ทนไฟได้ดีเยี่ยม

• ควันต่ำ ปล่อยฮาโลเจนเป็นศูนย์

• ความสามารถในการรีไซเคิลเมื่อสิ้นอายุการใช้งานผลิตภัณฑ์

• ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพความร้อนที่เทียบเคียงได้กับสารประกอบแบบดั้งเดิม

ปัจจุบันผู้ผลิตสายเคเบิลหลายรายกำลังสร้างโครงสร้างสายเคเบิลที่รีไซเคิลได้ทั้งหมดโดยสามารถแยกชั้นต่างๆ ทั้งหมดออกและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ไม่ว่าจะเป็นชั้นฉนวน ชั้นป้องกัน และชั้นหุ้ม ซึ่งจะช่วยลด:

• ขยะฝังกลบ

• การปล่อย CO2 ที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดสายเคเบิล

• การสัมผัสอันตรายระหว่างการถอดประกอบรถหรืออุบัติเหตุ

แนวโน้มนี้ยังช่วยเหลือผู้ผลิตรถยนต์ด้วยปฏิบัติตามข้อกำหนด ELV (End-of-Life Vehicle) ของสหภาพยุโรปซึ่งกำหนดว่าวัสดุที่ใช้กับยานพาหนะ 95% จะต้องสามารถนำกลับมารีไซเคิลหรือใช้ซ้ำได้

โซลูชันสายเคเบิลขนาดเล็กและความหนาแน่นสูง

เนื่องจากแพลตฟอร์ม EV มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จึงมีการผลักดันอย่างมากในการลดการใช้สายเคเบิล โดยมีเป้าหมายดังนี้:

• เพิ่มพื้นที่ว่างสำหรับระบบยานยนต์อื่นๆ

• ลดการสะสมความร้อนในมัดสายเคเบิล

• น้ำหนักเบาและใช้วัสดุน้อยลง

ปัจจุบันวิศวกรสายเคเบิลมุ่งเน้นที่การย่อขนาดสายเคเบิลแรงดันสูงโดยไม่ต้องเสียสละระดับแรงดันไฟฟ้าหรือความปลอดภัย ซึ่งรวมถึง:

• การใช้วัสดุที่มีค่าไดอิเล็กทริกสูงเพื่อให้ชั้นฉนวนบางลง

• การมัดรวมสายไฟฟ้าและสายสัญญาณในการประกอบโมดูลาร์แบบกะทัดรัด

• การพัฒนาสายเคเบิลแบบแบนหรือรูปวงรีที่ใช้พื้นที่แนวตั้งน้อยกว่า

สายเคเบิลขนาดเล็กยังง่ายต่อการจัดการในระหว่างการผลิตแบบหุ่นยนต์ ช่วยให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นการกำหนดเส้นทางและการแนบอัตโนมัติซึ่งช่วยลดต้นทุนแรงงานและปรับปรุงความแม่นยำในการประกอบ

การออกแบบสายเคเบิลความหนาแน่นสูงมีความสำคัญสำหรับ:

• รถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่จำนวนมาก

• eVTOL (เครื่องบินขึ้นลงแนวตั้งแบบใช้ไฟฟ้า)

• รถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูงและรถยนต์ไฟฟ้าในเมืองขนาดกะทัดรัดที่พื้นที่เป็นสิ่งสำคัญ

นี่เป็นพื้นที่ที่มีนวัตกรรมร้อนแรง โดยมีสิทธิบัตรและวัสดุต้นแบบใหม่ๆ เกิดขึ้นเป็นประจำ

การบูรณาการกับระบบการจัดการความร้อนของยานพาหนะ

รถยนต์ไฟฟ้าสร้างความร้อนจำนวนมาก และการจัดการความร้อนนั้นมีความสำคัญ ไม่เพียงแต่สำหรับประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความปลอดภัยและอายุการใช้งานยาวนาน. สายเคเบิลแรงดันสูงกำลังถูกรวมเข้ากับยานพาหนะระบบการจัดการความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานให้เหมาะสมที่สุด

โซลูชันใหม่ ๆ ประกอบด้วย:

• ชั้นฉนวนป้องกันความร้อนที่ระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

• สายรัดสายไฟระบายความร้อนด้วยของเหลววางไว้ข้างๆ ชุดแบตเตอรี่

• วัสดุเปลี่ยนเฟสฝังไว้ในปลอกหุ้มสายเคเบิลเพื่อดูดซับความร้อนสูง

• การออกแบบแจ็คเก็ตระบายความร้อนที่มีพื้นผิวระบายอากาศหรือมีซี่โครง

การบูรณาการประเภทนี้มีความจำเป็นสำหรับสถานการณ์การชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษซึ่งระดับกระแสไฟเพิ่มสูงขึ้นอย่างมากและสร้างความร้อนสะสมในสายเคเบิลอย่างรวดเร็ว

โดยการช่วยจัดการความร้อนโดยตรงผ่านวัสดุของสายเคเบิล ผู้ผลิต EV สามารถทำสิ่งต่อไปนี้ได้:

• หลีกเลี่ยงไม่ให้ระบบร้อนเกินไป

• ยืดอายุการใช้งานของสายเคเบิลและขั้วต่อ

• ปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จและความปลอดภัย

การบรรจบกันของวิศวกรรมไฟฟ้าและความร้อนนี้ถือเป็นหนึ่งในพัฒนาการที่น่าตื่นเต้นและจำเป็นที่สุดในด้านเทคโนโลยีสายเคเบิลสำหรับรถยนต์ EV รุ่นถัดไป

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่กำลังกำหนดอนาคต

ตัวนำและฉนวนที่เสริมด้วยนาโนวัสดุ

นาโนเทคโนโลยีกำลังเปลี่ยนแปลงวิทยาศาสตร์วัสดุในทุกอุตสาหกรรม และสายไฟแรงดันสูงของรถยนต์ไฟฟ้าก็ไม่มีข้อยกเว้น โดยการรวมเอานาโนวัสดุเข้าสู่ตัวนำและชั้นฉนวน ผู้ผลิตกำลังปลดล็อกระดับใหม่แห่งประสิทธิภาพ

ในตัวนำไฟฟ้า, นาโนวัสดุ เช่นกราฟีนและคาร์บอนนาโนทิวบ์กำลังถูกสำรวจเพื่อ:

• ปรับปรุงการนำไฟฟ้าให้ดีขึ้นด้วยน้ำหนักที่เบากว่า

• ความยืดหยุ่นที่ดีขึ้นโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

• คุณสมบัติทางความร้อนและแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุง

การปรับปรุงเหล่านี้อาจนำไปสู่ในที่สุดตัวนำที่มีประสิทธิภาพเท่ากับหรือดีกว่าทองแดงแต่มีน้ำหนักเพียงเศษเสี้ยวเดียว ถือเป็นโซลูชันที่เหมาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานและสมรรถนะสูง

ในฉนวน, นาโนฟิลเลอร์ เช่น:

• นาโนซิลิก้า

• อนุภาคนาโนอะลูมิเนียมออกไซด์

• นาโนคอมโพสิตจากดินเหนียว

ถูกเพิ่มเข้าไปในโพลิเมอร์เพื่อ:

• เพิ่มความแข็งแกร่งทางไฟฟ้า

• เพิ่มความต้านทานต่อการคายประจุบางส่วนและการติดตาม

• ปรับปรุงการนำความร้อนเพื่อการกระจายความร้อน

วัสดุที่เสริมด้วยนาโนเหล่านี้ยังสามารถลดความหนาของฉนวน, การเปิดใช้งานสายเคเบิลขนาดเล็กและเบากว่าด้วยความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น ซึ่งถือเป็นความต้องการที่สำคัญในสถาปัตยกรรม EV 800V+

ในขณะที่ยังอยู่ในช่วงการพัฒนาขั้นสูง คาดว่าเทคโนโลยีสายเคเบิลที่เสริมด้วยนาโนวัสดุจะขยายขนาดในเชิงพาณิชย์ภายใน 5–10 ปีข้างหน้าขับเคลื่อนคลื่นประสิทธิภาพเคเบิลเจเนอเรชันถัดไป

สายเคเบิลอัจฉริยะพร้อมเซ็นเซอร์ฝังตัว

ระบบ EV กำลังมุ่งสู่การเชื่อมต่อเต็มรูปแบบและการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ไม่ใช่แค่ในอินเทอร์เฟซผู้ใช้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในโครงสร้างพื้นฐานอย่างลึกซึ้งอีกด้วยสายไฟแรงดันสูงอัจฉริยะกำลังถูกพัฒนาอยู่ด้วยเซ็นเซอร์ฝังตัวที่สามารถตรวจสอบ:

• อุณหภูมิ

• โหลดแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้า

• ความเครียดทางกลและการสึกหรอ

• ความชื้นหรือฉนวนไฟฟ้ารั่ว

สายเคเบิลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือวินิจฉัย, ช่วยให้:

• ทำนายความล้มเหลวก่อนที่จะเกิดขึ้น

• เพิ่มประสิทธิภาพการกระจายพลังงานทั่วทั้งยานพาหนะ

• ป้องกันความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายจากไฟฟ้า

• ยืดอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้าทั้งหมด

นวัตกรรมนี้สนับสนุนการก้าวไปสู่วงกว้างมากขึ้นการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และระบบตรวจสอบสุขภาพรถยนต์—มีความสำคัญต่อการจัดการกองยาน ความปลอดภัยในการขับขี่อัตโนมัติ และการเพิ่มประสิทธิภาพการรับประกัน

การรวมเซ็นเซอร์ยังเชื่อมโยงกับระบบวินิจฉัยออนบอร์ด (OBD)และแพลตฟอร์มการจัดการ EV บนคลาวด์เพื่อให้แน่ใจว่าทุกส่วนของรถรวมถึงสายเคเบิลสามารถเป็นส่วนหนึ่งของสมองของรถได้

เทคนิคการอัดรีดร่วมเพื่อประสิทธิภาพของชั้น

ตามปกติแล้ว สายไฟแรงสูงจะทำโดยการรีดแต่ละชั้นแยกกัน ได้แก่ ตัวนำ ฉนวน โล่ และปลอกหุ้ม ซึ่งมักต้องใช้หลายขั้นตอนและประกอบด้วยมือ ซึ่งต้องใช้แรงงานมาก ใช้เวลานาน และมีแนวโน้มว่าจะไม่สม่ำเสมอ

การอัดรีดร่วมกำลังเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น ในกระบวนการนี้ สายเคเบิลหลายชั้นจะถูกอัดออกมาพร้อมกัน, เชื่อมเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างไร้รอยต่อสม่ำเสมอ.

ข้อดีของการอัดรีดร่วมมีดังนี้:

• การยึดเกาะชั้นดีขึ้นลดความเสี่ยงของการแยกตัวหรือการรั่วซึมของน้ำ

• ความเร็วการผลิตที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

• อัตราเศษวัสดุที่ลดลง

• การออกแบบสายเคเบิลที่กะทัดรัดและสม่ำเสมอมากขึ้น

ระบบการอัดรีดร่วมขั้นสูงสามารถรวมเอาสามสี่หรือแม้กระทั่งห้าชั้นในขั้นตอนการผลิตเดียว โดยผสมผสาน:

• ฉนวนตัวนำ

• การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

• ชั้นนำความร้อน

• ปลอกหุ้มป้องกันภายนอก

ความก้าวหน้าด้านการผลิตนี้ช่วยตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นการผลิตสายเคเบิล EV จำนวนมากโดยไม่กระทบต่อคุณภาพหรือความยืดหยุ่นในการออกแบบ

นวัตกรรมด้านความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าและการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า

ขณะที่ EV ผลักดันไปสู่ระบบแรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษ—800V, 1000V และสูงกว่านั้น—วัสดุฉนวนแบบดั้งเดิมเริ่มถึงขีดจำกัดประสิทธิภาพแล้ว ที่แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ ฉนวนจะต้องทนทานต่อ:

• สนามไฟฟ้าแรงสูง

• การระบายโคโรนา

• การติดตามและการสร้างอาร์คในพื้นที่แคบ

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมทีม R&D จึงพัฒนาวัสดุไดอิเล็กทริกรุ่นถัดไปที่รวมกัน:

• ค่าแรงดันไฟฟ้าพังทลายที่สูงขึ้น

• ทนทานต่อการเสื่อมสภาพและความชื้นได้ดีเยี่ยม

• ชั้นที่บางกว่าเพื่อประสิทธิภาพการใช้พื้นที่ที่ดีขึ้น

เทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดีบางประการได้แก่:

• พอลิเมอร์ผสมซิลิโคนด้วยความสามารถในการรักษาแรงดันไฟฟ้าที่โดดเด่น

• ฉนวนกันความร้อนฟลูออโรโพลีเมอร์แบบลามิเนตสำหรับสภาพแวดล้อมทางเคมีและอุณหภูมิที่รุนแรง

• เทอร์โมพลาสติกนาโนคอมโพสิตสำหรับการเสริมแรงไฟฟ้า

นวัตกรรมเหล่านี้ไม่เพียงแต่เพิ่มระยะขอบความปลอดภัยแต่ยังช่วยให้โปรไฟล์สายเคเบิลบางและเบากว่าซึ่งอาจมีความสำคัญในการออกแบบยานพาหนะ โดยเฉพาะในรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กหรือเครื่องบินไฟฟ้า

ในปีต่อๆ ไปวัสดุฉนวนมาตรฐานเช่น XLPE อาจได้รับการแทนที่ทีละน้อยในสมรรถนะของรถยนต์ EV ด้วยสูตรขั้นสูงเหล่านี้

มาตรฐานการกำกับดูแลและแนวทางปฏิบัติของอุตสาหกรรม

ภาพรวมมาตรฐาน ISO, IEC, SAE และ GB

วัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงของยานพาหนะไฟฟ้าอยู่ภายใต้มาตรฐานระดับโลกมากมาย ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าความปลอดภัย, ผลงาน, และการทำงานร่วมกันได้ครอบคลุมผู้ผลิตและตลาดต่างๆ หน่วยงานกำกับดูแลหลัก ได้แก่:

• ISO (องค์กรมาตรฐานสากล):

  • ตามมาตรฐาน ISO 6722-1:กำหนดสายเคเบิลแกนเดียวสำหรับการใช้งาน 60V–600V ในยานพาหนะบนท้องถนน

  • ซีรี่ส์ ISO 19642:ครอบคลุมโดยเฉพาะสายเคเบิลยานพาหนะที่ใช้ในแอพพลิเคชั่น 60VDC และ 600VDC (รวมถึง HV EV) รวมถึงข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม ไฟฟ้า และกลไก

• IEC (คณะกรรมการอิเล็กโทรเทคนิคระหว่างประเทศ):

  • มอก.60245และมอก.60332:เกี่ยวข้องกับสายไฟหุ้มฉนวนยางและคุณสมบัติหน่วงการติดไฟ

  • มอก.61984:ขั้วต่อและอินเทอร์เฟซที่เกี่ยวข้องกับระบบสายเคเบิลในแอพพลิเคชั่น EV

• SAE (สมาคมวิศวกรยานยนต์):

  • เซฟ เจ 1654:ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับสายเคเบิลแรงดันสูงในการใช้งานยานยนต์

  • SAE J2844และเจ2990:มาตรฐานเกี่ยวกับแนวทางความปลอดภัยของ EV และการจัดการส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าสูง

• GB/T (มาตรฐานแห่งชาติจีน):

  • จี/ที 25085, 25087, 25088:กำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพของสายไฟฟ้าและสายเคเบิลในโรงงานยานยนต์ในตลาดจีน

  • มาตรฐาน GB/T มักสอดคล้องกับบรรทัดฐานสากล แต่สะท้อนถึงเงื่อนไขการทดสอบในท้องถิ่นและโปรโตคอลด้านความปลอดภัย

สำหรับผู้ผลิตใดๆ ที่เข้าสู่ตลาดใหม่หรือเป็นพันธมิตร OEMการปฏิบัติตามการรับรองไม่ใช่ทางเลือก แต่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานตามกฎหมายและรองรับการปรับขนาดทั่วโลกสำหรับแพลตฟอร์มยานพาหนะ

การทดสอบความทนทานต่อความร้อน ความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า และความปลอดภัย

จำเป็นต้องมีการทดสอบอย่างครอบคลุมเพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของวัสดุสายเคเบิล HV ใน EV การทดสอบเหล่านี้จำลองการใช้งานในระยะยาว สภาวะที่รุนแรง และอันตรายที่อาจเกิดขึ้น หมวดหมู่การทดสอบหลัก ได้แก่:

• การทดสอบความเก่าด้วยความร้อน:

  • ประเมินประสิทธิภาพของวัสดุหลังจากสัมผัสความร้อนเป็นเวลานาน (เช่น 125°C เป็นเวลา 3,000 ชั่วโมงขึ้นไป)

  • ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฉนวนและแจ็คเก็ตไม่แตก เสียรูป หรือสูญเสียความแข็งแรงเชิงกล

• การทดสอบการสลายตัวของฉนวนไฟฟ้าและความต้านทานฉนวน:

  • วัดความสามารถของสายเคเบิลในการต้านทานการพังทลายของไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าสูง

  • แรงดันไฟทดสอบทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1,000V ถึง 5,000V ขึ้นอยู่กับค่าพิกัด

• การทดสอบการแพร่กระจายของเปลวไฟ:

  • การทดสอบเปลวไฟแนวตั้ง(IEC 60332-1) และอุล.94เป็นเรื่องธรรมดา.

  • วัสดุจะต้องไม่ก่อให้เกิดการลุกลามของไฟหรือปล่อยควันพิษหนาแน่น

• การทดสอบความยืดหยุ่นและการเสียดสีจากความเย็น:

  • ประเมินความทนทานของสายเคเบิลในสภาวะฤดูหนาวและระหว่างการทำงานที่มีการสั่นสะเทือนหนัก

• การทดสอบความต้านทานต่อสารเคมี:

  • จำลองการสัมผัสกับน้ำมันเบรค น้ำมันเครื่อง กรดแบตเตอรี่ และสารทำความสะอาด

• การทดสอบการพ่นน้ำและการควบแน่น:

  • สำคัญสำหรับสายเคเบิลที่เดินใต้พื้นหรือใกล้ระบบ HVAC

ผลลัพธ์จะกำหนดว่าวัสดุได้รับการอนุมัติให้ใช้งานหรือไม่รถยนต์ไฟฟ้าสำหรับผู้โดยสารมาตรฐาน รถบรรทุกเชิงพาณิชย์ หรือสภาพแวดล้อมการใช้งานหนักเช่น รถยนต์ไฟฟ้าแบบออฟโรดและอุตสาหกรรม

การปฏิบัติตามสิ่งแวดล้อม: RoHS, REACH, ELV

กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญเท่าเทียมกันเมื่อเลือกและรับรองวัสดุสายเคเบิล กฎระเบียบเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ายานพาหนะทั้งคัน—รวมถึงสายไฟ—ปลอดสารพิษ รีไซเคิลได้ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม.

• RoHS (ข้อจำกัดของสารอันตราย):

  • ห้ามหรือจำกัดสารเช่น ตะกั่ว แคดเมียม ปรอท และสารหน่วงการติดไฟบางชนิดในสายไฟรถยนต์

  • วัสดุสายเคเบิล EV ทั้งหมดต้องเป็นไปตามมาตรฐาน RoHS จึงจะสามารถจำหน่ายได้ทั่วโลก

• REACH (การลงทะเบียน การประเมิน การอนุญาต และการจำกัดการใช้สารเคมี):

  • ควบคุมความปลอดภัยของสารเคมีในยุโรป

  • ต้องมีความโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ในทุก ๆสารที่น่ากังวลอย่างยิ่ง (SVHC)ใช้ในสารประกอบสายเคเบิล

• ELV (คำสั่งเกี่ยวกับยานยนต์ที่หมดอายุการใช้งาน):

  • บัญญัติว่าอย่างน้อย 95% ของยานพาหนะจะต้องสามารถรีไซเคิลหรือใช้ซ้ำได้

  • ขับเคลื่อนการพัฒนาวัสดุสายเคเบิลที่รีไซเคิลได้และไม่ใช้ฮาโลเจน

การปฏิบัติตามกฎเกณฑ์เหล่านี้ไม่ใช่แค่เพียงการปฏิบัติตามกฎหมาย. มันสร้างความน่าเชื่อถือของแบรนด์, ลดความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทานและให้การรับประกันความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อมตลอดอายุการใช้งานของรถยนต์ EV

ปัจจัยขับเคลื่อนตลาดเบื้องหลังนวัตกรรมวัสดุสายเคเบิล HV

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่ EV

เมื่อแบตเตอรี่ EV มีการพัฒนามากขึ้น โดยมีความหนาแน่นมากขึ้น ชาร์จได้เร็วขึ้น และมีแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น วัสดุของสายเคเบิลรองรับก็ต้องพัฒนาไปพร้อมๆ กัน

ผลกระทบที่สำคัญสำหรับวัสดุสายเคเบิล ได้แก่:

• กระแสไฟฟ้าไหลสูงขึ้นโดยต้องใช้ตัวนำที่หนากว่าหรือฉนวนที่ทนทานต่อความร้อนมากขึ้น

• แรงดันไฟกระชากในระหว่างการเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่และการเร่งความเร็วอย่างรวดเร็ว จำเป็นต้องมีความแข็งแรงทางไฟฟ้าที่ดีขึ้น

• การออกแบบแบตเตอรี่ที่กะทัดรัดมากขึ้นการสร้างข้อจำกัดด้านพื้นที่ในการวางสายเคเบิล

ระบบสายเคเบิลต้องมีในปัจจุบันให้ทันกับระบบแบตเตอรี่โดยการเสนอ:

• ยิ่งใหญ่ขึ้นไปการจัดการความร้อน

• สูงกว่าความยืดหยุ่น

• ดีกว่าประสิทธิภาพไฟฟ้าภายใต้ความกดดัน

ผู้ผลิตกำลังพัฒนาชั้นฉนวนใหม่ที่สะท้อนเสถียรภาพทางความร้อนและเคมีของโมดูลแบตเตอรี่รุ่นล่าสุดช่วยให้บูรณาการและปรับประสิทธิภาพได้อย่างราบรื่น

ผลักดันการชาร์จที่เร็วขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

ลูกค้า EV คาดหวังให้ชาร์จไฟได้รวดเร็ว โดยในอุดมคติคือ 80% ในเวลา 15 นาทีหรือน้อยกว่านั้น เพื่อตอบสนองความคาดหวังนี้ ระบบ EV จึงเปลี่ยนมาใช้โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จเร็วพิเศษโดยใช้สถาปัตยกรรม 800V+.

แต่การชาร์จที่เร็วขึ้นหมายถึง:

• ความร้อนเพิ่มมากขึ้นเกิดขึ้นในสายเคเบิลระหว่างการถ่ายโอนพลังงาน

• กระแสพีคสูงโดยเน้นทั้งตัวนำและฉนวน

• ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่เพิ่มมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่ต้องเผชิญกับสิ่งแวดล้อม

เพื่อแก้ปัญหานี้ วัสดุสายเคเบิลจึงได้รับการออกแบบด้วย:

• การนำความร้อนดีขึ้น

• กลยุทธ์การกระจายความร้อนแบบหลายชั้น

• ฉนวนป้องกันไฟที่มีความทนทานสูงซึ่งต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

นวัตกรรมนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายเคเบิลจะไม่กลายเป็นปัญหาคอขวดในระบบนิเวศการชาร์จความเร็วสูง— ทั้งในยานพาหนะและสถานีชาร์จเร็ว DC

ลดน้ำหนักเพื่อการขยายระยะทาง

ทุกๆ กิโลกรัมที่ประหยัดได้ใน EV จะแปลว่ามีระยะครอบคลุมมากขึ้นหรือมีประสิทธิภาพดีขึ้นสายเคเบิลมีส่วนสำคัญต่อน้ำหนักบรรทุกโดยเฉพาะในเส้นทางยาวที่มีกำลังส่งสูง เช่น:

• การเชื่อมต่อแบตเตอรี่กับอินเวอร์เตอร์

• ระบบอินพุตการชาร์จไฟ

• การเดินสายมอเตอร์ลากจูง

ความต้องการนี้ได้กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้:

• ตัวนำอลูมิเนียม

• ฉนวนโฟมหรือคอมโพสิต

• โปรไฟล์สายเคเบิลขนาดเล็กที่มีความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูง

เป้าหมาย? เพื่อส่งมอบพลังสูงสุดด้วยวัสดุขั้นต่ำสนับสนุนผู้ผลิตรถยนต์ในการแสวงหาความเท่าเทียมด้านระยะทางกับรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน

ข้อกำหนด OEM สำหรับความทนทานและประสิทธิภาพด้านต้นทุน

ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) กำลังผลักดันข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นในทั้งสองประสิทธิภาพและราคาพวกเขาต้องการสายเคเบิลที่:

• ล่าสุดอย่างน้อย 15–20 ปีภายใต้สภาวะยานยนต์ที่รุนแรง

• จำเป็นต้องการบำรุงรักษาหรือการเปลี่ยนทดแทนขั้นต่ำ

• สนับสนุนสายการผลิตและการประกอบอัตโนมัติ

• ลดต้นทุนวัสดุรวมโดยไม่เสียสละคุณภาพ

สิ่งนี้ผลักดันให้ซัพพลายเออร์สายเคเบิลหันไปการออกแบบแบบโมดูลาร์, การวินิจฉัยอัจฉริยะ, และความสามารถในการผลิตจำนวนมาก—ทั้งหมดมีรากฐานมาจากวิศวกรรมวัสดุขั้นสูง

การปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นซัพพลายเออร์ชนะสัญญาได้อย่างไรและรักษาความสามารถในการแข่งขันในตลาดรถยนต์ไฟฟ้า

ความท้าทายในการพัฒนาวัสดุและการผลิตจำนวนมาก

การสร้างสมดุลระหว่างต้นทุน ประสิทธิภาพ และความยั่งยืน

การพัฒนาวัสดุสายเคเบิลประสิทธิภาพสูงสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยความสมดุล วิศวกรและผู้ผลิตมีหน้าที่ในการรวมวัสดุเหล่านี้เข้าด้วยกันประสิทธิภาพความร้อน กลไก และไฟฟ้ากับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำและประสิทธิภาพต้นทุนปัญหาคือ ลำดับความสำคัญแต่ละอย่างอาจขัดแย้งกัน

ตัวอย่างเช่น:

• วัสดุทนอุณหภูมิสูงเช่นฟลูออโรโพลิเมอร์ซึ่งมีประสิทธิภาพดีแต่มีราคาแพงและรีไซเคิลได้ยาก

• เทอร์โมพลาสติกที่รีไซเคิลได้ให้ประโยชน์ด้านความยั่งยืนแต่ก็อาจขาดความทนทานต่อความร้อนหรือความแข็งแรงทางไฟฟ้าเพียงพอ

• วัสดุน้ำหนักเบาลดการใช้พลังงานแต่ก็มักจะต้องใช้เทคนิคการผลิตที่ซับซ้อน

เพื่อให้ได้สมดุลที่เหมาะสม ผู้ผลิตจะต้อง:

• เพิ่มประสิทธิภาพการผสมวัสดุโดยใช้โพลิเมอร์ไฮบริดหรือฉนวนแบบหลายชั้น

• ลดเศษวัสดุและของเสียในระหว่างการอัดรีดและการสร้างสายเคเบิล

• พัฒนาการออกแบบสายเคเบิลที่ได้มาตรฐานและปรับขนาดได้ที่เหมาะกับแพลตฟอร์ม EV หลากหลาย

การลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาถือเป็นสิ่งจำเป็น แต่ในขณะเดียวกันก็มีความจำเป็นเช่นกันความร่วมมือข้ามฟังก์ชันระหว่างนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ วิศวกรการผลิต และผู้เชี่ยวชาญด้านกฎระเบียบ บริษัทที่ประสบความสำเร็จคือบริษัทที่สร้างสรรค์นวัตกรรมโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการใช้งานจริงหรือการควบคุมต้นทุน.

ความซับซ้อนของห่วงโซ่อุปทานสำหรับโพลิเมอร์ขั้นสูง

พอลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในสายเคเบิลแรงดันสูงของ EV เช่น TPE, HFFR และฟลูออโรโพลีเมอร์ มักอาศัย:

• ซัพพลายเออร์สารเคมีพิเศษ

• สูตรเฉพาะ

• ขั้นตอนการรับรองและการจัดการที่ซับซ้อน

นี่เป็นการแนะนำช่องโหว่ของห่วงโซ่อุปทานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลกที่ได้รับผลกระทบเพิ่มมากขึ้นจาก:

• การขาดแคลนวัตถุดิบ

• ความตึงเครียดด้านการค้าทางภูมิรัฐศาสตร์

• ข้อจำกัดด้านปริมาณการปล่อยคาร์บอน

เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ผู้ผลิตสายเคเบิลจึงกำลังสำรวจสิ่งต่อไปนี้:

• การจัดหาแหล่งวัตถุดิบในพื้นที่

• สิ่งอำนวยความสะดวกในการผสมและอัดรีดภายในบริษัท

• วัสดุที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นพร้อมใช้งานได้ทั่วโลก

ในทางกลับกัน OEM กำลังต้องการความโปร่งใสของห่วงโซ่อุปทานและผลักดันซัพพลายเออร์ให้เพิ่มความหลากหลายให้กับตัวเลือกของวัสดุโดยไม่เสียสละประสิทธิภาพหรือการปฏิบัติตาม การเปลี่ยนแปลงนี้สร้างโอกาสให้กับผู้ให้บริการวัสดุในภูมิภาคที่มีขนาดเล็กกว่าผู้ที่สามารถส่งมอบความคล่องตัวและความยืดหยุ่น

การบูรณาการเข้ากับสายการผลิตอัตโนมัติ

เนื่องจากการผลิต EV ขยายตัวเป็นล้านหน่วยต่อปี ระบบอัตโนมัติจึงไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป แต่เป็นสิ่งจำเป็น อย่างไรก็ตามการติดตั้งสายเคเบิลยังคงเป็นส่วนที่ต้องใช้แรงงานมากที่สุดของการประกอบรถยนต์

ทำไม? เพราะว่า:

• สายเคเบิล HV จะต้องเดินผ่านช่องว่างแชสซีที่แคบและแปรผัน

• ความยืดหยุ่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุและขนาดตัวนำ

• การเคลื่อนย้ายด้วยมือมักจำเป็นเพื่อป้องกันความเสียหาย

นวัตกรรมทางวัตถุจึงต้องรองรับ:

• การจัดการและการดัดงอด้วยหุ่นยนต์

• พฤติกรรมการขดและคลายขดที่สม่ำเสมอ

• การรวมตัวเชื่อมต่อมาตรฐาน

• ชุดสายเคเบิลที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าหรือเดินสายไว้ล่วงหน้า

ผู้ผลิตกำลังพัฒนาวัสดุหุ้มสายเคเบิลแบบมีรูปร่างมั่นคงที่คงรูปหลังการดัดงออีกด้วยแจ็คเก็ตแบบลดแรงเสียดทานที่สอดเข้าไปในรางสายและคลิปใต้ตัวถังได้อย่างง่ายดาย

ผู้ที่ประสบความสำเร็จในการผสานวัสดุเข้ากับกระบวนการประกอบอัตโนมัติจะได้รับความได้เปรียบอย่างชัดเจนในด้านต้นทุน ความเร็ว และความสามารถในการปรับขนาด

แนวโน้มระดับภูมิภาคและศูนย์กลางนวัตกรรม

ความเป็นผู้นำของจีนในด้านนวัตกรรมวัสดุ EV

ประเทศจีนเป็นตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลกและเป็นผู้นำในการพัฒนาวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูง ผู้ผลิตสายเคเบิลและซัพพลายเออร์วัสดุของจีนได้รับประโยชน์จาก:

• อยู่ใกล้กับผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้ารายใหญ่เช่น BYD, NIO, XPeng และ Geely

• แรงจูงใจจากภาครัฐในการจัดหาแหล่งวัตถุดิบในท้องถิ่น

• การลงทุนมหาศาลในวัสดุหมุนเวียนและรีไซเคิลได้

ห้องปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาของจีนกำลังขยายขอบเขตในด้านต่างๆ ดังนี้:

• การอัดขึ้นรูปตัวนำอลูมิเนียม

• วัสดุทนไฟเสริมนาโน

• ระบบสายไฟฟ้าความร้อนแบบบูรณาการ

ประเทศจีนยังเป็นผู้ส่งออกรายใหญ่อีกด้วยระบบสายเคเบิล HV ที่สอดคล้องกับ GBจัดหาโซลูชันระดับกลางคุ้มต้นทุนให้กับเอเชีย แอฟริกา และยุโรปตะวันออกเพิ่มมากขึ้น

ยุโรปให้ความสำคัญกับความยั่งยืนและการรีไซเคิล

ศูนย์นวัตกรรมยุโรป เช่น เยอรมนี ฝรั่งเศส และเนเธอร์แลนด์ กำลังเน้นย้ำการออกแบบเศรษฐกิจหมุนเวียน. กฎระเบียบของสหภาพยุโรป เช่นเข้าถึงและอีแอลวีเข้มงวดกว่าในภูมิภาคอื่นๆ ส่วนใหญ่ โดยผลักดันให้ซัพพลายเออร์มุ่งไปที่:

• วัสดุสายเคเบิลที่มีพิษต่ำ สามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ทั้งหมด

• ระบบฉนวนเทอร์โมพลาสติกพร้อมระบบรีไซเคิลแบบวงจรปิด

• การผลิตสีเขียวขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียน

นอกจากนี้ โครงการของสหภาพยุโรป เช่นฮอไรซัน ยุโรประดมทุนเพื่อการวิจัยและพัฒนาร่วมกันระหว่างผู้ผลิตสายเคเบิล ผู้ผลิตรถยนต์ และนักวิจัยด้านพอลิเมอร์ ความพยายามเหล่านี้ส่วนใหญ่มุ่งหวังที่จะพัฒนาสถาปัตยกรรมสายเคเบิลแบบโมดูลาร์ที่ได้มาตรฐานที่ลดการใช้วัสดุพร้อมเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้สูงสุด

การลงทุนของสหรัฐฯ ในบริษัทสตาร์ทอัพเคเบิลรุ่นใหม่

ในขณะที่ตลาด EV ของสหรัฐฯ ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง แต่ยังมีแรงหนุนที่แข็งแกร่งอยู่เบื้องหลังนวัตกรรมวัสดุแห่งยุคหน้าโดยเฉพาะจากบริษัทสตาร์ทอัพและบริษัทแยกย่อยจากมหาวิทยาลัย พื้นที่เป้าหมาย ได้แก่:

• ตัวนำไฟฟ้าที่ใช้กราฟีน

• ฉนวนกันความร้อนที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้

• ระบบนิเวศสายเคเบิลอัจฉริยะเชื่อมโยงกับแพลตฟอร์มคลาวด์

รัฐต่างๆ เช่น แคลิฟอร์เนียและมิชิแกน กลายเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ทุนโครงสร้างพื้นฐาน EVช่วยให้ซัพพลายเออร์ในพื้นที่พัฒนาโซลูชันสายเคเบิล HV ใหม่สำหรับ Tesla, Rivian, Lucid Motors และแบรนด์ในประเทศอื่นๆ

สหรัฐอเมริกายังให้ความสำคัญเทคโนโลยีครอสโอเวอร์ระดับทหารและอวกาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านฉนวนประสิทธิภาพสูงและการออกแบบน้ำหนักเบา ทำให้เป็นผู้นำในด้านระบบสายเคเบิลประสิทธิภาพสูงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าระดับไฮเอนด์หรือรุ่นใช้งานหนัก

ความร่วมมือในห่วงโซ่อุปทานเอเชียแปซิฟิก

นอกเหนือจากประเทศจีนแล้ว ยังมีประเทศเช่นเกาหลีใต้ ญี่ปุ่น และไต้หวันกำลังกลายมาเป็นศูนย์กลางนวัตกรรมสำหรับพอลิเมอร์พิเศษและวัสดุสายเคเบิลเกรดอิเล็กทรอนิกส์บริษัทเคมีภัณฑ์ชั้นนำ เช่น LG Chem, Sumitomo และ Mitsui ได้แก่:

• กำลังพัฒนาตัวแปร TPE และ XLPEด้วยคุณสมบัติที่เหนือกว่า

• การให้บริการวัสดุที่มีค่าไดอิเล็กตริกต่ำและป้องกัน EMIสู่ผู้ผลิตสายเคเบิลระดับโลก

• การเป็นพันธมิตรกับ OEM ระดับโลกระบบสายเคเบิลร่วมแบรนด์

ภาคยานยนต์ของญี่ปุ่นยังคงให้ความสำคัญโซลูชันสายเคเบิลขนาดกะทัดรัดและได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างสูงขณะที่เกาหลีเน้นไปที่ความสามารถในการปรับขนาดการผลิตจำนวนมากเพื่อการนำ EV มาใช้อย่างแพร่หลาย

การทำงานร่วมกันในระดับภูมิภาคทั่วภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกกำลังขับเคลื่อนห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกและมั่นใจว่านวัตกรรมสายเคเบิล HV ยังคงอยู่ทั้งไฮเทคและปริมาณมาก.

โอกาสเชิงกลยุทธ์และจุดศูนย์กลางการลงทุน

การวิจัยและพัฒนาสารประกอบโพลีเมอร์รุ่นต่อไป

อนาคตของวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงอยู่ที่การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของโพลิเมอร์ขั้นสูงออกแบบมาเพื่อรองรับสภาพแวดล้อมยานยนต์ที่ท้าทาย การลงทุนด้าน R&D ในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การสร้าง:

• วัสดุอเนกประสงค์ที่ผสานความทนทานต่อความร้อน ความยืดหยุ่น และการหน่วงการติดไฟ

• พอลิเมอร์ชีวภาพที่ยั่งยืนและสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้

• พอลิเมอร์อัจฉริยะที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือแรงดันไฟฟ้าด้วยพฤติกรรมการควบคุมตนเอง

จุดศูนย์กลางนวัตกรรม ได้แก่:

• การเริ่มต้นธุรกิจด้วยวัสดุผู้เชี่ยวชาญด้านเทอร์โมพลาสติกสีเขียว

• กลุ่มพันธมิตรที่นำโดยมหาวิทยาลัยกำลังดำเนินการปรับปรุงด้วยนาโนคอมโพสิต

• ห้องปฏิบัติการขององค์กรการลงทุนในส่วนผสมโพลีเมอร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์

สารประกอบเหล่านี้ไม่เพียงดีต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนรวมของการผลิตสายเคเบิลโดยการลดขั้นตอนการทำงานและทำให้การผลิตง่ายขึ้น นักลงทุนที่มองหาโอกาสในการเติบโตสูงกำลังค้นพบโอกาสที่ดีในพื้นที่นวัตกรรมวัสดุนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ OEM ระดับโลกมุ่งมั่นที่จะเปลี่ยนผ่านสู่ EV ในระยะยาว

การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นของการผลิตตัวนำน้ำหนักเบา

การลดน้ำหนักยังคงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทรงพลังที่สุดในการทำงานของ EVการผลิตตัวนำน้ำหนักเบาเป็นจุดศูนย์กลางใหม่สำหรับการลงทุนในท้องถิ่น ปัจจุบัน ตัวนำอลูมิเนียมคุณภาพสูงและการอัดรีดทองแดงแบบพิเศษของโลกส่วนใหญ่รวมศูนย์อยู่ในบางภูมิภาค การทำให้ความสามารถนี้เกิดขึ้นในท้องถิ่นช่วยให้:

• ความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทาน

• การตอบสนองและการปรับแต่งที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

• ต้นทุนการขนส่งและคาร์บอนต่ำลง

ในประเทศเช่นอินเดีย เวียดนาม บราซิล และแอฟริกาใต้ มีการสร้างโรงงานใหม่เพื่อ:

• ผลิตแท่งและลวดอลูมิเนียมอัลลอยด์

• สร้างเส้นทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง

• ใช้มาตรฐานในท้องถิ่น เช่น BIS, NBR หรือ SABS สำหรับการใช้งาน EV ในภูมิภาค

แนวโน้มการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นนี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับ OEM ที่ต้องการปฏิบัติตามกฎระเบียบเนื้อหาภายในประเทศพร้อมเพิ่มมาตรวัดความยั่งยืน

แอปพลิเคชันเฉพาะกลุ่ม: eVTOL, EV ขนาดใหญ่ และไฮเปอร์คาร์

ในขณะที่ความสนใจส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ EV กระแสหลัก นวัตกรรมล้ำสมัยที่แท้จริงกำลังเกิดขึ้นในกลุ่มเป้าหมายและกลุ่มที่เพิ่งเกิดใหม่ซึ่งประสิทธิภาพของวัสดุสายเคเบิลถูกผลักดันไปจนถึงขีดสุด

• eVTOL (เครื่องบินขึ้นลงทางดิ่งแบบไฟฟ้า)ต้องใช้สายเคเบิลที่เบาเป็นพิเศษและยืดหยุ่นเป็นพิเศษพร้อมฉนวนเกรดการบินที่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงความร้อนอย่างรวดเร็วและการสั่นสะเทือนทางกล

• รถยนต์ไฟฟ้าสำหรับงานหนักรวมถึงรถโดยสารและรถบรรทุก ความต้องการสายไฟกระแสสูงพิเศษด้วยปลอกหุ้มภายนอกที่แข็งแกร่งซึ่งทนทานต่อการใช้งานเชิงกลและมีความทนทานยาวนาน

• ไฮเปอร์คาร์และรถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูงเช่นจาก Lotus, Rimac หรือ Tesla's Roadster ใช้ระบบ 800V+และต้องการสายเคเบิลที่สามารถรองรับการชาร์จด่วน การเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ และการระบายความร้อนขั้นสูง

ส่วนเหล่านี้ให้:

• อัตรากำไรขั้นต้นที่สูงขึ้นเพื่อนวัตกรรมทางวัสดุ

• แพลตฟอร์มการนำมาใช้ในระยะเริ่มต้นสำหรับเทคโนโลยีที่ยังไม่สามารถใช้งานได้ในระดับมวลชน

• โอกาสร่วมแบรนด์ที่ไม่ซ้ำใครสำหรับซัพพลายเออร์ที่สร้างประวัติศาสตร์ใหม่

สำหรับบริษัทวัสดุและผู้ผลิตสายเคเบิล นี่คือพื้นที่หลักในการทดสอบและปรับปรุงระบบเคเบิลพรีเมี่ยมก่อนเปิดตัวในวงกว้าง

การปรับปรุงและอัปเกรดยานพาหนะ EV ที่มีอยู่

โอกาสอีกประการหนึ่งที่ถูกมองข้ามคือตลาดการปรับปรุงและอัพเกรดเมื่อรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นแรกๆ มีอายุมากขึ้น พวกมันจะมีลักษณะดังต่อไปนี้:

• จำเป็นที่จะต้องเปลี่ยนสายเคเบิล HV ที่เสื่อมสภาพ

• โอกาสที่จะระบบอัพเกรดเพื่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือการชาร์จที่เร็วขึ้น

• ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบสำหรับการอัปเดตการปฏิบัติตามความปลอดภัยจากอัคคีภัยหรือการปล่อยมลพิษ

ผู้ผลิตสายเคเบิลที่ให้บริการชุดเปลี่ยนทดแทนแบบโมดูลาร์สามารถแตะเข้า:

• กองเรือที่ดำเนินการโดยรัฐบาลและบริษัทโลจิสติกส์

• ร้านซ่อมและเครือข่ายบริการที่ได้รับการรับรอง

• บริษัทเปลี่ยนแบตเตอรี่และการดำเนินการอัปไซเคิล

ตลาดนี้มีความน่าดึงดูดเป็นพิเศษในภูมิภาคที่มีการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้จำนวนมากในช่วงแรก (เช่น นอร์เวย์ ญี่ปุ่น แคลิฟอร์เนีย) โดยรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นเก่าที่สุดกำลังออกจากการรับประกันและต้องการอะไหล่ทดแทนเฉพาะทาง.

แนวโน้มในอนาคตและการคาดการณ์ระยะยาว

ความเข้ากันได้กับระบบแรงดันสูง 800V+

การเปลี่ยนผ่านจาก 400V ไปสู่แพลตฟอร์ม EV 800V+ไม่ใช่แค่กระแสอีกต่อไป แต่เป็นมาตรฐานสำหรับประสิทธิภาพรุ่นต่อไป ผู้ผลิตรถยนต์อย่าง Hyundai, Porsche และ Lucid กำลังนำระบบเหล่านี้มาใช้ และแบรนด์ตลาดมวลชนก็ทำตามอย่างรวดเร็ว

วัสดุสายเคเบิลต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าสูงขึ้น

• การป้องกัน EMI ที่เหนือกว่า

• เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีขึ้นภายใต้สภาวะการชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษ

การเปลี่ยนแปลงนี้ต้องการ:

• วัสดุฉนวนที่บางและเบากว่าด้วยประสิทธิภาพที่เท่ากันหรือดีกว่า

• คุณสมบัติการจัดการความร้อนแบบบูรณาการภายในการออกแบบสายเคเบิล

• ความเข้ากันได้ที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าพร้อมขั้วต่อ 800V และระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า

แนวโน้มระยะยาวมีความชัดเจน:สายเคเบิลต้องพัฒนาหรือถูกทิ้งไว้ข้างหลังซัพพลายเออร์ที่คาดการณ์ถึงวิวัฒนาการนี้จะอยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่าสำหรับสัญญากับแบรนด์ EV ชั้นนำ

แนวโน้มสู่โมดูลสายเคเบิลที่บูรณาการอย่างเต็มรูปแบบ

ระบบสายเคเบิลกำลังกลายเป็นมากกว่าแค่การเดินสายเท่านั้น แต่กำลังพัฒนาเป็นโมดูลปลั๊กแอนด์เพลย์ที่บูรณาการ:

• ตัวนำไฟฟ้า

• เส้นสัญญาณ

• ช่องระบายความร้อน

• แผ่นป้องกัน EMI

• เซ็นเซอร์อัจฉริยะ

ระบบโมดูลาร์เหล่านี้:

• ลดเวลาการประกอบ

• ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ

• ลดความยุ่งยากในการกำหนดเส้นทางภายในโครงร่างแชสซี EV ที่แคบ

นัยสำคัญทางวัตถุรวมถึงความจำเป็นในการ:

• ความเข้ากันได้หลายชั้น

• การอัดรีดร่วมของส่วนผสมโพลิเมอร์ที่หลากหลาย

• พฤติกรรมวัสดุอัจฉริยะเช่น ความตอบสนองต่อความร้อนหรือแรงดันไฟฟ้า

แนวโน้มนี้สะท้อนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคส่วนประกอบน้อยลง การบูรณาการมากขึ้น ประสิทธิภาพดีขึ้น.

บทบาทในแพลตฟอร์ม EV แบบอัตโนมัติและเชื่อมต่อ

เมื่อรถยนต์ไฟฟ้ากำลังมุ่งหน้าสู่ระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ความต้องการความชัดเจนของสัญญาณ, ความสมบูรณ์ของการถ่ายโอนข้อมูล, และการวินิจฉัยแบบเรียลไทม์พุ่งสูงขึ้น วัสดุสายไฟฟ้าแรงสูงจะมีบทบาทเพิ่มขึ้นในการทำให้:

• สภาพแวดล้อมที่มีเสียงรบกวนต่ำมีความสำคัญสำหรับเรดาร์และ LiDAR

• การถ่ายโอนข้อมูลควบคู่ไปกับพลังงานในสายรัดรวม

• สายตรวจสอบตนเองที่ส่งข้อมูลการวินิจฉัยไปยังระบบควบคุมยานยนต์อัตโนมัติ

วัสดุจะต้องรองรับ:

• การป้องกันข้อมูลไฟฟ้าแบบไฮบริด

• ความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนดิจิตอล

• ความยืดหยุ่นสำหรับการออกแบบที่มีเซ็นเซอร์ใหม่

อนาคตของรถยนต์ไฟฟ้าคือรถยนต์ไฟฟ้า แต่ยังรวมถึงอัจฉริยะ เชื่อมต่อ และอิสระวัสดุของสายเคเบิลแรงดันสูงไม่เพียงแต่เป็นส่วนประกอบเสริมเท่านั้น แต่ยังกลายมาเป็นศูนย์กลางของการทำงานและการสื่อสารของยานพาหนะอัจฉริยะเหล่านี้อีกด้วย

บทสรุป

วิวัฒนาการของวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงของยานพาหนะไฟฟ้าไม่ใช่แค่เรื่องของเคมีและสภาพนำไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับวิศวกรรมแห่งอนาคตของการเคลื่อนที่เมื่อรถยนต์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ มีประสิทธิภาพ และชาญฉลาดมากขึ้น วัสดุที่ใช้ขับเคลื่อนเครือข่ายภายในก็ต้องตามให้ทัน

จากตัวนำน้ำหนักเบาและฉนวนที่รีไซเคิลได้ to สายเคเบิลอัจฉริยะและความเข้ากันได้ของแรงดันไฟฟ้าสูงนวัตกรรมที่หล่อหลอมสาขานี้มีความคล่องตัวเช่นเดียวกับยานพาหนะที่นวัตกรรมเหล่านี้ให้บริการ โอกาสมีมากมายสำหรับนักวิจัย ผู้ผลิต นักลงทุน และ OEM เช่นกัน

ความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ครั้งต่อไป? อาจจะเป็นฉนวนนาโนวิศวกรรม, เอแพลตฟอร์มสายเคเบิลแบบโมดูลาร์หรือ กตัวนำไฟฟ้าชีวภาพที่ปรับเปลี่ยนความยั่งยืนของรถยนต์ไฟฟ้า สิ่งหนึ่งที่ชัดเจนคือ อนาคตนั้นเชื่อมโยงกับนวัตกรรม

คำถามที่พบบ่อย

1. มีวัสดุใดบ้างที่เข้ามาทดแทนฉนวนแบบดั้งเดิมในสายไฟแรงสูงสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า?
อีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกรีไซเคิล (TPE) สารหน่วงการติดไฟที่ปราศจากฮาโลเจน (HFFR) และโพลีเมอร์ที่ใช้ซิลิโคนเป็นส่วนประกอบ กำลังเข้ามาแทนที่ PVC และ XLPE เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากมีประสิทธิภาพทางความร้อน สิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยที่ดีกว่า

2. การออกแบบสายเคเบิลแรงดันสูงส่งผลต่อประสิทธิภาพของ EV อย่างไร
การออกแบบสายเคเบิลส่งผลต่อน้ำหนัก การสูญเสียพลังงาน EMI และประสิทธิภาพความร้อน สายเคเบิลที่เบากว่าและมีฉนวนหุ้มที่ดีกว่าจะช่วยเพิ่มระยะการทำงาน เวลาในการชาร์จ และความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวม

3. สายเคเบิลอัจฉริยะมีจริงในรถยนต์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์หรือไม่?
ใช่ ปัจจุบันรุ่น EV ระดับไฮเอนด์และระดับกองยานหลายรุ่นมีสายเคเบิลที่มีเซ็นเซอร์ฝังไว้สำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิ แรงดันไฟ และฉนวน ซึ่งช่วยเพิ่มการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และความปลอดภัยของระบบ

4. กฎระเบียบสำคัญในการอนุมัติวัสดุสายเคเบิล EV มีอะไรบ้าง
มาตรฐานที่สำคัญ ได้แก่ ISO 6722, SAE J1654, IEC 60332, RoHS, REACH และการปฏิบัติตาม ELV ซึ่งครอบคลุมถึงประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

5. ภูมิภาคใดเป็นผู้นำด้านการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับวัสดุสายเคเบิล HV?
จีนเป็นผู้นำด้านปริมาณและการบูรณาการอุตสาหกรรม ยุโรปมุ่งเน้นด้านความยั่งยืนและการรีไซเคิล สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นโดดเด่นด้านวัสดุที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงและเกรดการบินและอวกาศ