แนวโน้มการพัฒนาวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า: โอกาสครั้งใหญ่ต่อไปอยู่ที่ไหน?

บทนำเกี่ยวกับสายเคเบิลแรงดันสูงในรถยนต์ไฟฟ้า

บทบาทของสายเคเบิลแรงดันสูงในยานยนต์ไฟฟ้า

รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ไม่ได้มีแค่แบตเตอรี่และมอเตอร์เท่านั้น แต่ยังเป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งทุกองค์ประกอบมีบทบาทต่อสมรรถนะ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพ ในบรรดาสิ่งเหล่านี้สายไฟแรงสูง (HV)เป็นส่วนประกอบสำคัญแต่มักถูกมองข้าม สายเคเบิลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเส้นเลือดใหญ่ของรถยนต์ ทำหน้าที่ถ่ายโอนพลังงานจากแบตเตอรี่ไปยังอินเวอร์เตอร์ จากอินเวอร์เตอร์ไปยังมอเตอร์ และส่งต่อไปยังระบบต่างๆ ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงในการทำงาน เช่น เครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความร้อน และแม้แต่เครื่องชาร์จเสริม

ไม่เหมือนสายเคเบิลแรงดันต่ำ สายเคเบิล HV จะต้องรองรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าอย่างมาก ซึ่งมักจะอยู่ในช่วง400V ถึง 800Vโดยระบบบางระบบจะผลักดันไปทาง1000V ขึ้นไปสายเคเบิลเหล่านี้จะต้องทำงานภายในสภาพแวดล้อมที่จำกัดและมีความร้อนสูงของตัวถังรถ ทำให้ประสิทธิภาพและความทนทานของวัสดุวิกฤต.

พูดง่ายๆ ก็คือ หากปราศจากวัสดุสายเคเบิลที่มีประสิทธิภาพสูงและปลอดภัย รถยนต์ไฟฟ้าก็ไม่สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ เมื่อเทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าพัฒนาไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและการชาร์จที่รวดเร็วขึ้น บทบาทของวัสดุสายเคเบิลขั้นสูงก็ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น และนั่นคือจุดที่การพัฒนาก้าวกระโดดครั้งใหญ่ครั้งต่อไปกำลังจะเกิดขึ้น

ระดับแรงดันไฟฟ้าและความต้องการพลังงาน

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

• เวลาในการชาร์จเร็วขึ้น

• ลดความหนาของสายเคเบิล

• ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งกำลัง

• การจัดการความร้อนที่ดีขึ้น

แต่ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นก็จะมีความเสี่ยงมากขึ้นตามไปด้วย:

• วัสดุฉนวนที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นจำเป็นต้องป้องกันการพังทลายของฉนวนไฟฟ้า

• การป้องกันที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นมีความจำเป็นเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

• ความต้านทานความร้อนขั้นสูงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทนต่อความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าสูง

ความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนี้กำลังผลักดันให้เกิดความต้องการอย่างเร่งด่วนวัสดุสายเคเบิลรุ่นใหม่ที่สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้โดยไม่เพิ่มขนาด น้ำหนัก หรือต้นทุน

ความท้าทายในการวางสายเคเบิลและการเดินสายในรถยนต์ไฟฟ้า

การออกแบบระบบสายเคเบิลสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเป็นปริศนาเชิงพื้นที่ วิศวกรต้องรับมือกับข้อจำกัดด้านบรรจุภัณฑ์ที่เข้มงวด ควบคู่ไปกับการรักษาความปลอดภัยและประสิทธิภาพ สายเคเบิลแรงดันสูงมักถูกจัดวางตาม:

• ตามใต้ท้องรถ

• ผ่านช่องใส่แบตเตอรี่

• ข้ามโซนมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์

• ใกล้ท่อระบายความร้อนหรือส่วนประกอบที่สร้างความร้อน

สิ่งนี้สร้างความท้าทายหลายประการ:

• การดัดและการงอโดยไม่เกิดความเสียหายหรือสูญเสียประสิทธิภาพ

• ความต้านทานต่อน้ำมัน น้ำหล่อเย็น และของเหลวยานยนต์อื่นๆ

• ความต้านทานการสั่นสะเทือนตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะที่ยาวนาน

• การจัดการการสัมผัสความร้อนโดยเฉพาะบริเวณใกล้แบตเตอรี่และมอเตอร์

วัสดุสายเคเบิลต้องเป็นมีความยืดหยุ่นสูง, มีเสถียรภาพทางความร้อน, และเฉื่อยทางเคมีเพื่อทนต่อความท้าทายเหล่านี้โดยไม่กระทบต่อการส่งกำลังหรือก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย

วัสดุแบบดั้งเดิมที่ใช้ในรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในไม่เหมาะกับการใช้งานที่นี่ ข้อกำหนดเฉพาะของ EV ต้องการแนวทางที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงสู่การออกแบบสายเคเบิล และวัสดุถือเป็นหัวใจสำคัญของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว

วัสดุปัจจุบันที่ใช้ในสายเคเบิลแรงดันสูงของรถยนต์ไฟฟ้า

วัสดุตัวนำไฟฟ้าทั่วไป: ทองแดง เทียบกับ อลูมิเนียม

ค่าการนำไฟฟ้าและน้ำหนักเป็นปัจจัยหลักในการเลือกตัวนำไฟฟ้าสำหรับสายไฟฟ้าแรงสูง วัสดุหลักสองชนิด ได้แก่:

1. ทองแดง:

   • ค่าการนำไฟฟ้าสูง

   • ความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม

   • หนักและแพง

   • มักพบในแอพพลิเคชั่นสายสั้นหรือสายยืดหยุ่น

2. อลูมิเนียม:

   • ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า (~60% ของทองแดง)

   • เบากว่ามากและคุ้มค่ากว่า

   • ต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าเท่าเดิม

   • อาจเกิดการกัดกร่อนได้หากไม่ได้รับการหุ้มฉนวนอย่างเหมาะสม

ในขณะที่ทองแดงยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายอะลูมิเนียมกำลังได้รับความนิยม— โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายเคเบิลยาวภายในแพลตฟอร์ม EV ขนาดใหญ่หรือรถบรรทุกไฟฟ้า ปัจจุบันผู้ผลิตรถยนต์หลายรายใช้การออกแบบแบบไฮบริดโดยใช้ทองแดงสำหรับพื้นที่ที่มีความยืดหยุ่นสูง และใช้อลูมิเนียมสำหรับส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่า เพื่อรักษาสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน

วัสดุฉนวน: XLPE, PVC, ซิลิโคน และ TPE

วัสดุฉนวนเป็นนวัตกรรมที่เกิดขึ้นมากที่สุด ความต้องการมีความชัดเจน:ความต้านทานความร้อน, ความยืดหยุ่นเชิงกล, ความต้านทานต่อสารเคมี, และความหน่วงไฟวัสดุทั่วไปได้แก่:

• XLPE (โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง):

  • ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าสูง

  • เสถียรภาพทางความร้อนดีเยี่ยม

  • ความยืดหยุ่นปานกลาง

  • ไม่สามารถรีไซเคิลได้ (วัสดุเทอร์โมเซ็ต)

• พีวีซี (โพลีไวนิลคลอไรด์):

  • ต้นทุนต่ำ

  • สารหน่วงไฟ

  • ทนทานต่อความร้อนและสารเคมีไม่ดี

  • กำลังถูกยกเลิกเพื่อหันไปใช้ทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

• ยางซิลิโคน:

  • มีความยืดหยุ่นสูง

  • ทนความร้อนสูง (สูงสุด 200°C)

  • ราคาแพงและฉีกขาดง่าย

• TPE (เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์):

  • รีไซเคิลได้

  • สมดุลที่ดีระหว่างความยืดหยุ่นและความทนทาน

  • ความต้านทานความร้อนปานกลาง

  • กลายเป็นวัสดุทางเลือกในการออกแบบใหม่

วัสดุแต่ละชนิดมีข้อดีและข้อเสีย และผู้ผลิตมักจะรวมวัสดุเหล่านี้เข้าด้วยกันโครงสร้างหลายชั้นเพื่อตอบสนองความต้องการทางเทคนิคและกฎระเบียบที่เฉพาะเจาะจง

โครงสร้างการป้องกันและปลอกหุ้ม

สายไฟแรงสูงในรถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นต้องมีฉนวนป้องกันเพื่อลด EMI ซึ่งอาจรบกวนระบบอิเล็กทรอนิกส์ของรถยนต์ เซ็นเซอร์ และแม้แต่ระบบอินโฟเทนเมนต์ การกำหนดค่าฉนวนป้องกันมาตรฐานประกอบด้วย:

• ฟอยล์อลูมิเนียม-ไมลาร์ พร้อมสายระบายน้ำ

• โล่ตาข่ายทองแดงถัก

• เทปพันเกลียวโลหะ

ปลอกหุ้มภายนอกต้องแข็งแรงและทนทานต่อการขีดข่วน สารเคมี และการสัมผัสสิ่งแวดล้อม วัสดุหุ้มทั่วไปประกอบด้วย:

• TPU (เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน): ทนทานต่อการเสียดสีและความยืดหยุ่นได้ดีเยี่ยม

• โพลีโอเลฟินทนไฟ

• สารประกอบ HFFR (สารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน)

เมื่อระบบพัฒนาไปสู่สถาปัตยกรรมแบบบูรณาการ(สายเคเบิลน้อยลงพร้อมความสามารถแบบมัลติฟังก์ชัน) แรงกดดันจึงเกิดขึ้นเพื่อสร้างชั้นเหล่านี้บางกว่า เบากว่า ฉลาดกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น.

ข้อกำหนดประสิทธิภาพหลักของวัสดุสายเคเบิล EV HV

ความต้านทานความร้อนและเสถียรภาพทางความร้อน

ความต้องการที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวกับวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูง (HV) ของยานยนต์ไฟฟ้าคือทนทานต่ออุณหภูมิที่รุนแรงรถยนต์ไฟฟ้าก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมากในระหว่างการทำงาน โดยเฉพาะในบริเวณใกล้กับแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ และมอเตอร์ไฟฟ้าสายเคเบิลแรงดันสูงมักจะวิ่งผ่านโซนเหล่านี้และต้องทนทานต่อ:

• อุณหภูมิต่อเนื่องระหว่าง125°C และ 150°C

• อุณหภูมิสูงสุดเกิน200 องศาเซลเซียสในสถานการณ์ที่มีโหลดสูง

• การหมุนเวียนความร้อนซึ่งทำให้เกิดการขยายตัวและหดตัวของวัสดุตามกาลเวลา

หากวัสดุของสายเคเบิลขาดภายใต้ความร้อน อาจส่งผลให้เกิด:

• ความผิดพลาดทางไฟฟ้า

• ไฟฟ้าลัดวงจร

• ความเสี่ยงจากไฟไหม้

• อายุการใช้งานของสายเคเบิลลดลง

นี่คือสาเหตุที่วัสดุเช่นเอ็กแอลพีอี, ซิลิโคน, และฟลูออโรโพลีเมอร์ได้รับความนิยมในการใช้เป็นฉนวนกันความร้อนTPEsกำลังได้รับการออกแบบมาให้มีความทนทานในระดับเดียวกันในรูปแบบที่ยืดหยุ่นและสามารถรีไซเคิลได้มากขึ้น

วัสดุสายเคเบิลที่มีเสถียรภาพทางความร้อนยังมีบทบาทในการลดการลดระดับ—ความจำเป็นในการใช้สายเคเบิลขนาดใหญ่เพื่อรองรับการสูญเสียประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ร้อน การใช้วัสดุที่ทนทานต่อความร้อนมากขึ้น ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถรักษาสายเคเบิลกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพประหยัดทั้งพื้นที่และน้ำหนัก

ความยืดหยุ่นและรัศมีการโค้งงอ

รถยนต์ไฟฟ้าเต็มไปด้วยมุมแคบ ช่องเก็บของหลายชั้น และเส้นโค้งของตัวถังรถ สายเคเบิลแรงดันสูงต้องผ่านสิ่งเหล่านี้ได้โดยไม่ต้องทนทุกข์ทรมานความเครียดเชิงกล, รอยแตกร้าวจากความเครียด, หรือการบิดงอ. นั่นคือที่ความยืดหยุ่นของวัสดุกลายเป็นคุณสมบัติที่ไม่สามารถต่อรองได้

ความท้าทายด้านความยืดหยุ่นที่สำคัญ ได้แก่:

• รัศมีโค้งแคบในห้องเครื่องหรือใกล้ซุ้มล้อ

• การเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนระหว่างการใช้งานยานพาหนะ

• การประกอบหุ่นยนต์ซึ่งต้องการการดัดที่แม่นยำและทำซ้ำได้ในระหว่างการผลิต

วัสดุสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น เช่นซิลิโคนและส่วนผสม TPE ขั้นสูงได้รับความนิยมเนื่องจาก:

• ทนทานต่อการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนบ่อยครั้ง

• อย่าสูญเสียความสมบูรณ์ของฉนวนภายใต้แรงกดดัน

• เปิดใช้งานกระบวนการผลิตอัตโนมัติที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

การออกแบบสมัยใหม่บางอย่างยังรวมถึงสายเคเบิลแบบม้วนกลับหรือแบบเกลียวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการชาร์จส่วนประกอบหรือชิ้นส่วนของรถยนต์ไฮบริดแบบปลั๊กอิน การใช้งานเหล่านี้ต้องการวัสดุที่ไม่เพียงแต่สามารถดัดงอได้ แต่ยังมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอีกด้วยความจำรูปร่างและการฟื้นตัวแบบยืดหยุ่น.

การป้องกัน EMI และความสมบูรณ์ของสัญญาณ

สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) เป็นปัญหาสำคัญในรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากมีส่วนประกอบดิจิทัลมากมาย ทั้งระบบ ADAS ระบบวินิจฉัยบนรถยนต์ หน้าจอสัมผัส และเซ็นเซอร์เรดาร์ สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าจากระบบส่งกำลังอาจทำให้เกิดความผิดปกติหรือประสิทธิภาพลดลงได้

สายไฟแรงสูงทำหน้าที่เหมือนหนวดสามารถปล่อยหรือดูดซับสัญญาณรบกวนได้ เพื่อลดปัญหานี้:

• ชั้นป้องกัน(เช่น แผ่นอลูมิเนียมฟอยล์และทองแดงถัก) ใช้ในการหุ้มตัวนำ

• ตัวนำลงดินมีไว้เพื่อระบาย EMI อย่างปลอดภัย

• วัสดุฉนวนได้รับการออกแบบมาเพื่อบล็อกการสื่อสารข้ามระบบระหว่างระบบที่อยู่ติดกัน

วัสดุที่ใช้ทั้งการป้องกันและฉนวนจะต้องเสนอ:

• ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าสูง

• ค่าการอนุญาตต่ำ

• ค่าการนำไฟฟ้าและความจุที่สม่ำเสมอ

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งโดยเฉพาะในระบบ 800V+ซึ่งความถี่ที่สูงขึ้นและการสลับที่เร็วขึ้นทำให้การป้องกัน EMI เป็นเรื่องท้าทายมากขึ้น วัสดุของสายเคเบิลต้องปรับตัวให้เข้ากับความต้องการความชัดเจนของสัญญาณโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากคุณลักษณะการขับขี่อัตโนมัติและการเชื่อมต่อต้องอาศัยการไหลของข้อมูลอย่างต่อเนื่องมากขึ้น

การหน่วงไฟและการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย

ความปลอดภัยคือรากฐานสำคัญของการออกแบบรถยนต์ ด้วยระบบไฟฟ้าแรงสูงทนไฟเป็นสิ่งที่จำเป็น ไม่ใช่แค่ต้องการ หากสายไฟร้อนเกินไปหรือลัดวงจร จะต้อง:

• ป้องกันการจุดระเบิด

• หน่วงเวลาการลุกลามของเปลวไฟ

• ปล่อยควันน้อยและไม่มีฮาโลเจนที่เป็นพิษ

โซลูชันหน่วงไฟแบบดั้งเดิมที่อาศัยสารประกอบฮาโลเจนแต่สิ่งเหล่านี้จะก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นอันตรายเมื่อถูกเผาไหม้ ปัจจุบัน ผู้ออกแบบสายเคเบิลชั้นนำใช้:

• วัสดุหน่วงการติดไฟแบบปลอดฮาโลเจน (HFFR)

• คอมโพสิตซิลิโคนที่มีคุณสมบัติดับไฟได้เอง

• โพลีโอเลฟินและเทอร์โมพลาสติกที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ

วัสดุเหล่านี้สอดคล้องกับมาตรฐานความปลอดภัยจากอัคคีภัยยานยนต์ที่เข้มงวด ซึ่งรวมถึง:

• UL 94 (การทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้ง)

• FMVSS 302 (การติดไฟของวัสดุภายใน)

• ISO 6722-1 และ 14572 สำหรับความปลอดภัยของสายไฟยานยนต์

ในรถยนต์ไฟฟ้า ไฟไหม้สายเคเบิลไม่เพียงแต่เป็นความเสี่ยงต่อฮาร์ดแวร์เท่านั้น แต่ยังเป็นปัญหาความปลอดภัยในชีวิตวัสดุฉนวนและปลอกหุ้มประสิทธิภาพสูงได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันความเสี่ยงจากไฟไหม้แม้จะอยู่ภายใต้สภาวะความร้อนและไฟฟ้าที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุหรือระบบขัดข้อง

แนวโน้มใหม่ในการออกแบบสายเคเบิลแรงดันสูงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า

วัสดุตัวนำน้ำหนักเบาเพื่อประสิทธิภาพด้านพลังงาน

น้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดสมรรถนะและประสิทธิภาพของรถยนต์ไฟฟ้า การลดน้ำหนักรถจะช่วยเพิ่มระยะทาง อัตราเร่ง และการใช้พลังงานโดยรวม แม้ว่าแบตเตอรี่และมอเตอร์มักจะได้รับความสนใจมากที่สุดในเรื่องนี้สายเคเบิลยังส่งผลต่อน้ำหนักของยานพาหนะอย่างมาก—โดยเฉพาะในระบบไฟฟ้าแรงสูง

ตามธรรมเนียมแล้วทองแดงเป็นมาตรฐานสำหรับตัวนำไฟฟ้าเนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าสูง อย่างไรก็ตามหนาแน่นและหนัก. นั่นคือที่อะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียมเข้ามาครับ มีดังต่อไปนี้ครับ

• เบากว่าทองแดง 50%

• คุ้มค่ากว่า

• มีจำหน่ายในรูปแบบขั้นสูงพร้อมคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและการป้องกันการกัดกร่อนที่ดีขึ้น

ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มหันมาใช้สายเคเบิล HV ที่ทำจากอะลูมิเนียมสำหรับเส้นทางยาวที่มีกำลังไฟฟ้าสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างชุดแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ ข้อเสียคือ ต้องใช้สายเคเบิลที่หนาขึ้นเล็กน้อยเพื่อให้สอดคล้องกับสภาพนำไฟฟ้าของทองแดง แต่น้ำหนักระบบโดยรวมลดลงอย่างมาก.

ขอบเขตถัดไปประกอบด้วย:

• ตัวนำทองแดง-อลูมิเนียมไฮบริด

• โลหะผสมขั้นสูงที่ปรับปรุงการนำไฟฟ้าโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนหรือความซับซ้อนมากนัก

• การบำบัดพื้นผิวที่ป้องกันการกัดกร่อนแบบกัลวานิกระหว่างโลหะต่างชนิด

การเปลี่ยนแปลงในวัสดุตัวนำนี้ถือเป็นการปฏิวัติเงียบๆ ช่วยให้ EV มีระยะทางวิ่งที่ดีขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานโดยไม่ต้องเสียสละความปลอดภัยหรือประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีฉนวนที่ปราศจากฮาโลเจนและสามารถรีไซเคิลได้

เมื่อกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมเข้มงวดขึ้นและความต้องการของผู้บริโภคต่อผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น แรงกดดันในการพัฒนาจึงเกิดขึ้นวัสดุฉนวนสายเคเบิลที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปแล้ว ฉนวนกันความร้อนจะอาศัยสารหน่วงการติดไฟที่มีฮาโลเจนและวัสดุที่มีการเชื่อมโยงแบบขวาง ซึ่ง:

• รีไซเคิลได้ยาก

• อันตรายเมื่อถูกเผา

• การผลิตที่ก่อให้เกิดภาระทางสิ่งแวดล้อม

เข้าสารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน (HFFR)สารประกอบและอีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกรีไซเคิลได้ (TPEs). วัสดุเหล่านี้มีไว้เพื่อ:

• ทนไฟได้ดีเยี่ยม

• ควันต่ำ การปล่อยฮาโลเจนเป็นศูนย์

• ความสามารถในการรีไซเคิลเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์

• ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพความร้อนที่เทียบเท่ากับสารประกอบแบบดั้งเดิม

ปัจจุบันผู้ผลิตสายเคเบิลหลายรายกำลังสร้างโครงสร้างสายเคเบิลที่สามารถรีไซเคิลได้ทั้งหมดโดยสามารถแยกชั้นทั้งหมดออกและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งรวมถึงฉนวน แผ่นป้องกัน และแผ่นหุ้ม ซึ่งจะช่วยลด:

• ขยะฝังกลบ

• การปล่อย CO₂ ที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดสายเคเบิล

• การสัมผัสอันตรายระหว่างการถอดประกอบยานพาหนะหรืออุบัติเหตุ

แนวโน้มนี้ยังช่วยผู้ผลิตรถยนต์ด้วยปฏิบัติตามข้อกำหนด EU ELV (End-of-Life Vehicle)ซึ่งกำหนดว่าวัสดุของยานพาหนะ 95% จะต้องสามารถรีไซเคิลหรือใช้ซ้ำได้

โซลูชันสายเคเบิลขนาดเล็กและความหนาแน่นสูง

เมื่อแพลตฟอร์ม EV พัฒนาขึ้น จึงมีแรงผลักดันอย่างมากในการลดขนาดสายเคเบิล โดยมีเป้าหมายดังนี้:

• เพิ่มพื้นที่ว่างสำหรับระบบยานพาหนะอื่นๆ

• ลดการสะสมความร้อนในมัดสายเคเบิล

• น้ำหนักเบาและใช้วัสดุน้อยลง

วิศวกรสายเคเบิลกำลังมุ่งเน้นไปที่การลดขนาดสายเคเบิลแรงดันสูงโดยไม่ลดทอนระดับแรงดันไฟฟ้าหรือความปลอดภัย ซึ่งรวมถึง:

• การใช้วัสดุที่มีค่าไดอิเล็กทริกสูงเพื่อให้ชั้นฉนวนบางลง

• การรวมสายไฟฟ้าและสายสัญญาณในการประกอบโมดูลาร์แบบกะทัดรัด

• การพัฒนาสายเคเบิลแบบแบนหรือรูปวงรีที่ใช้พื้นที่แนวตั้งน้อยกว่า

สายเคเบิลขนาดเล็กยังง่ายต่อการจัดการระหว่างการผลิตแบบหุ่นยนต์ ช่วยให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นการกำหนดเส้นทางและการแนบอัตโนมัติซึ่งช่วยลดต้นทุนแรงงานและเพิ่มความแม่นยำในการประกอบ

การออกแบบสายเคเบิลความหนาแน่นสูงมีความสำคัญสำหรับ:

• รถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่จำนวนมาก

• eVTOL (เครื่องบินขึ้นและลงจอดแนวตั้งแบบใช้ไฟฟ้า)

• รถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูงและรถยนต์ไฟฟ้าในเมืองขนาดกะทัดรัดที่ซึ่งพื้นที่เป็นสิ่งสำคัญ

นี่เป็นพื้นที่นวัตกรรมที่ร้อนแรง โดยมีสิทธิบัตรและวัสดุต้นแบบใหม่ๆ เกิดขึ้นเป็นประจำ

การบูรณาการกับระบบการจัดการความร้อนของยานพาหนะ

รถยนต์ไฟฟ้าสร้างความร้อนจำนวนมาก และการจัดการความร้อนนั้นมีความสำคัญไม่เพียงแต่ต่อประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความปลอดภัยและอายุการใช้งานยาวนาน. สายเคเบิลแรงดันสูงกำลังถูกรวมเข้ากับยานพาหนะระบบการจัดการความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานให้เหมาะสมที่สุด

โซลูชันที่เกิดขึ้นใหม่ ได้แก่:

• ชั้นฉนวนนำความร้อนที่ระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

• สายรัดสายไฟระบายความร้อนด้วยของเหลวจัดวางเคียงข้างชุดแบตเตอรี่

• วัสดุเปลี่ยนสถานะฝังอยู่ในปลอกหุ้มสายเคเบิลเพื่อดูดซับความร้อน

• การออกแบบแจ็คเก็ตระบายความร้อนมีพื้นผิวระบายอากาศหรือมีซี่โครง

การบูรณาการประเภทนี้มีความจำเป็นสำหรับสถานการณ์การชาร์จเร็วพิเศษซึ่งระดับกระแสไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นอย่างมากและทำให้เกิดความร้อนสะสมในสายเคเบิลอย่างรวดเร็ว

ด้วยการช่วยจัดการความร้อนโดยตรงผ่านวัสดุสายเคเบิล ผู้ผลิต EV จะสามารถ:

• หลีกเลี่ยงไม่ให้ระบบร้อนเกินไป

• ยืดอายุการใช้งานของสายเคเบิลและขั้วต่อ

• ปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จและความปลอดภัย

การผสมผสานกันระหว่างวิศวกรรมไฟฟ้าและความร้อนนี้ถือเป็นหนึ่งในพัฒนาการที่น่าตื่นเต้นที่สุดและจำเป็นที่สุดในด้านเทคโนโลยีสายเคเบิลสำหรับรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นถัดไป

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่กำลังกำหนดอนาคต

ตัวนำและฉนวนที่เสริมด้วยวัสดุนาโน

นาโนเทคโนโลยีกำลังเปลี่ยนแปลงวิทยาศาสตร์วัสดุในทุกอุตสาหกรรม และสายเคเบิลแรงดันสูงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าก็ไม่มีข้อยกเว้น ด้วยการผสมผสานนาโนวัสดุเข้าสู่ตัวนำและชั้นฉนวน ผู้ผลิตกำลังปลดล็อกระดับประสิทธิภาพใหม่

ในตัวนำไฟฟ้านาโนวัสดุเช่นกราฟีนและคาร์บอนนาโนทิวบ์กำลังถูกสำรวจเพื่อ:

• ปรับปรุงการนำไฟฟ้ามีน้ำหนักเบากว่า

• ความยืดหยุ่นที่ดีขึ้นโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

• คุณสมบัติทางความร้อนและแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุง

การปรับปรุงเหล่านี้อาจนำไปสู่ในที่สุดตัวนำที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่าหรือดีกว่าทองแดงแต่มีน้ำหนักเพียงเศษเสี้ยวเดียว ถือเป็นโซลูชันที่เหมาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานและสมรรถนะสูง

ในฉนวนกันความร้อน, นาโนฟิลเลอร์ เช่น:

• นาโนซิลิกา

• อนุภาคนาโนอะลูมิเนียมออกไซด์

• นาโนคอมโพสิตจากดินเหนียว

กำลังถูกเติมลงในโพลิเมอร์เพื่อ:

• เพิ่มความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้า

• เพิ่มความต้านทานต่อการคายประจุบางส่วนและการติดตาม

• ปรับปรุงการนำความร้อนเพื่อระบายความร้อน

วัสดุที่เสริมด้วยนาโนเหล่านี้ยังสามารถลดความหนาของฉนวน, เปิดใช้งานสายเคเบิลขนาดเล็กและเบากว่าด้วยความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น ซึ่งถือเป็นความต้องการที่สำคัญในสถาปัตยกรรม EV 800V+

ในขณะที่ยังอยู่ในช่วงการพัฒนาขั้นสูง คาดว่าเทคโนโลยีสายเคเบิลที่เสริมด้วยวัสดุระดับนาโนจะขยายขนาดเชิงพาณิชย์ภายใน 5–10 ปีข้างหน้าขับเคลื่อนคลื่นแห่งประสิทธิภาพสายเคเบิลรุ่นถัดไป

สายเคเบิลอัจฉริยะพร้อมเซ็นเซอร์ฝังตัว

ระบบ EV กำลังมุ่งสู่การเชื่อมต่อเต็มรูปแบบและการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ไม่ใช่แค่ในอินเทอร์เฟซผู้ใช้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในโครงสร้างพื้นฐานอีกด้วยสายไฟแรงดันสูงอัจฉริยะกำลังพัฒนาอยู่ด้วยเซ็นเซอร์ฝังตัวที่สามารถตรวจสอบได้:

• อุณหภูมิ

• โหลดแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้า

• ความเครียดและการสึกหรอทางกล

• ความชื้นหรือฉนวนไฟฟ้ารั่ว

สายเคเบิลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือวินิจฉัย, ช่วยให้:

• คาดการณ์ความล้มเหลวก่อนที่จะเกิดขึ้น

• เพิ่มประสิทธิภาพการกระจายพลังงานทั่วทั้งยานพาหนะ

• ป้องกันความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายจากไฟฟ้า

• ยืดอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้าทั้งหมด

นวัตกรรมนี้สนับสนุนการเคลื่อนไหวที่กว้างขึ้นไปสู่การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และระบบตรวจสอบสุขภาพยานพาหนะ—มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการกองยาน ความปลอดภัยในการขับขี่อัตโนมัติ และการเพิ่มประสิทธิภาพการรับประกัน

การรวมเซ็นเซอร์ยังเชื่อมโยงกับระบบวินิจฉัยออนบอร์ด (OBD)และแพลตฟอร์มการจัดการ EV บนคลาวด์เพื่อให้มั่นใจว่าทุกส่วนของยานพาหนะ แม้แต่สายเคเบิล ก็สามารถเป็นส่วนหนึ่งของสมองของยานพาหนะได้

เทคนิคการอัดรีดร่วมเพื่อประสิทธิภาพของชั้น

โดยทั่วไปแล้ว สายเคเบิลแรงดันสูงจะผลิตโดยการรีดแต่ละชั้นแยกกัน ได้แก่ ตัวนำไฟฟ้า ฉนวน ชีลด์ และปลอกหุ้ม ซึ่งมักต้องใช้หลายขั้นตอนและการประกอบด้วยมือ ซึ่งต้องใช้แรงงานมาก ใช้เวลานาน และมีแนวโน้มที่จะเกิดความไม่สม่ำเสมอ

การอัดรีดร่วมกำลังเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น ในกระบวนการนี้ สายเคเบิลหลายชั้นจะถูกอัดออกมาพร้อมกัน, เชื่อมเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างไร้รอยต่อและสม่ำเสมอ.

ข้อดีของการอัดรีดร่วม ได้แก่:

• การยึดเกาะชั้นที่ดีขึ้นลดความเสี่ยงของการแยกชั้นหรือการรั่วซึมของน้ำ

• ความเร็วในการผลิตที่เร็วขึ้น

• อัตราเศษวัสดุที่ลดลง

• การออกแบบสายเคเบิลที่กะทัดรัดและสม่ำเสมอมากขึ้น

ระบบการอัดรีดร่วมขั้นสูงสามารถรวมสามสี่หรือแม้กระทั่งห้าชั้นในขั้นตอนการผลิตเดียว โดยผสมผสาน:

• ฉนวนตัวนำไฟฟ้า

• การป้องกัน EMI

• ชั้นนำความร้อน

• ปลอกหุ้มป้องกันภายนอก

ความก้าวหน้าทางการผลิตครั้งนี้ช่วยตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการผลิตสายเคเบิล EV จำนวนมากโดยไม่กระทบต่อคุณภาพหรือความยืดหยุ่นในการออกแบบ

นวัตกรรมด้านความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าและการทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า

ขณะที่ EV มุ่งหน้าสู่ระบบแรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษ—800V, 1000V ขึ้นไป—วัสดุฉนวนแบบดั้งเดิมเริ่มถึงขีดจำกัดประสิทธิภาพแล้ว ที่แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ ฉนวนจะต้องทนทานต่อ:

• สนามไฟฟ้าแรงสูง

• การระบายโคโรนา

• การติดตามและการสร้างส่วนโค้งในพื้นที่แคบ

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมทีม R&D จึงพัฒนาวัสดุไดอิเล็กทริกรุ่นถัดไปที่รวมกัน:

• ค่าแรงดันไฟฟ้าพังทลายที่สูงขึ้น

• ทนทานต่อการเสื่อมสภาพและความชื้นได้ดีเยี่ยม

• ชั้นที่บางกว่าเพื่อประสิทธิภาพการใช้พื้นที่ที่ดีขึ้น

เทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดีบางประการได้แก่:

• พอลิเมอร์ผสมซิลิโคนด้วยความสามารถในการรักษาแรงดันไฟฟ้าที่โดดเด่น

• ฉนวนฟลูออโรโพลีเมอร์แบบลามิเนตสำหรับสภาพแวดล้อมทางเคมีและอุณหภูมิที่รุนแรง

• นาโนคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกสำหรับการเสริมแรงด้วยไฟฟ้า

นวัตกรรมเหล่านี้ไม่เพียงแต่เพิ่มขอบเขตความปลอดภัยเท่านั้น แต่ยังช่วยให้โปรไฟล์สายเคเบิลที่บางและเบากว่าซึ่งอาจมีความสำคัญในการออกแบบยานพาหนะ โดยเฉพาะรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กหรือเครื่องบินไฟฟ้า

ในปีต่อๆ ไปวัสดุฉนวนมาตรฐานเช่น XLPE อาจค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยวัสดุอื่นๆในรถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูงด้วยสูตรขั้นสูงเหล่านี้

มาตรฐานการกำกับดูแลและแนวปฏิบัติของอุตสาหกรรม

ภาพรวมมาตรฐาน ISO, IEC, SAE และ GB

วัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงของยานพาหนะไฟฟ้าอยู่ภายใต้มาตรฐานสากลมากมาย ซึ่งรับประกันความปลอดภัย, ผลงาน, และความสามารถในการทำงานร่วมกันครอบคลุมผู้ผลิตและตลาด หน่วยงานกำกับดูแลหลัก ได้แก่:

• ISO (องค์กรระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน):

  • ISO 6722-1:ระบุสายเคเบิลแกนเดียวสำหรับการใช้งาน 60V–600V ในยานพาหนะบนท้องถนน

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

• IEC (คณะกรรมการอิเล็กโทรเทคนิคระหว่างประเทศ):

  • มอก. 60245และมอก. 60332:เกี่ยวข้องกับสายไฟหุ้มฉนวนยางและคุณสมบัติหน่วงการติดไฟ

  • มอก. 61984:ขั้วต่อและอินเทอร์เฟซที่เกี่ยวข้องกับระบบสายเคเบิลในแอปพลิเคชัน EV

• SAE (สมาคมวิศวกรยานยนต์):

  • SAE J1654:ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับสายเคเบิลแรงดันสูงในการใช้งานยานยนต์

  • SAE J2844และJ2990:มาตรฐานเกี่ยวกับแนวทางความปลอดภัยของ EV และการจัดการส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าสูง

• GB/T (มาตรฐานแห่งชาติจีน):

  • GB/T 25085, 25087, 25088:กำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพสายไฟฟ้าและสายเคเบิลในยานยนต์ในตลาดจีน

  • มาตรฐาน GB/T มักสอดคล้องกับบรรทัดฐานสากล แต่สะท้อนถึงเงื่อนไขการทดสอบในพื้นที่และโปรโตคอลด้านความปลอดภัย

สำหรับผู้ผลิตใดๆ ที่กำลังเข้าสู่ตลาดใหม่หรือเป็นพันธมิตร OEMการปฏิบัติตามข้อกำหนดการรับรองไม่ใช่ทางเลือก แต่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการใช้งานที่ถูกต้องตามกฎหมายและรองรับการขยายขนาดทั่วโลกสำหรับแพลตฟอร์มยานพาหนะ

การทดสอบความทนทานต่อความร้อน ความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า และความปลอดภัย

จำเป็นต้องมีการทดสอบอย่างครอบคลุมเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงในรถยนต์ไฟฟ้า การทดสอบเหล่านี้จำลองการใช้งานในระยะยาว สภาวะที่รุนแรง และอันตรายที่อาจเกิดขึ้น หมวดหมู่การทดสอบหลักประกอบด้วย:

• การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยความร้อน:

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

  • ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฉนวนและแจ็คเก็ตไม่แตก เสียรูป หรือสูญเสียความแข็งแรงเชิงกล

• การทดสอบการพังทลายของฉนวนไฟฟ้าและความต้านทานฉนวน:

  • วัดความสามารถของสายเคเบิลในการต้านทานการพังทลายของไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าสูง

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

• การทดสอบการแพร่กระจายของเปลวไฟ:

  • การทดสอบเปลวไฟแนวตั้ง(IEC 60332-1) และยูแอล 94เป็นเรื่องธรรมดา

  • วัสดุจะต้องไม่ก่อให้เกิดการลุกลามของไฟหรือปล่อยควันพิษหนาแน่น

• การทดสอบความยืดหยุ่นและการเสียดสีจากความเย็น:

  • ประเมินความทนทานของสายเคเบิลในสภาวะฤดูหนาวและในระหว่างการทำงานที่มีการสั่นสะเทือนสูง

• การทดสอบความต้านทานต่อสารเคมี:

  • จำลองการสัมผัสกับน้ำมันเบรค น้ำมันเครื่อง กรดแบตเตอรี่ และสารทำความสะอาด

• การทดสอบการพ่นน้ำและการควบแน่น:

  • สำคัญสำหรับการเดินสายเคเบิลใต้พื้นหรือใกล้ระบบ HVAC

ผลลัพธ์จะกำหนดว่าวัสดุได้รับการอนุมัติให้ใช้งานหรือไม่รถยนต์ไฟฟ้าสำหรับผู้โดยสารมาตรฐาน รถบรรทุกเพื่อการพาณิชย์ หรือสภาพแวดล้อมการใช้งานหนักเช่น รถยนต์ไฟฟ้าแบบออฟโรดและแบบอุตสาหกรรม

การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม: RoHS, REACH, ELV

กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญเท่าเทียมกันในการเลือกและรับรองวัสดุสายเคเบิล สิ่งเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ายานพาหนะทั้งคัน—รวมถึงสายไฟ—ปลอดสารพิษ รีไซเคิลได้ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม.

• RoHS (การจำกัดสารอันตราย):

  • ห้ามหรือจำกัดสารเช่น ตะกั่ว แคดเมียม ปรอท และสารหน่วงการติดไฟบางชนิดในสายไฟรถยนต์

  • วัสดุสายเคเบิล EV ทั้งหมดจะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน RoHS เพื่อการจำหน่ายทั่วโลก

• REACH (การขึ้นทะเบียน การประเมิน การอนุญาต และการจำกัดสารเคมี):

  • ควบคุมความปลอดภัยของสารเคมีในยุโรป

  • ต้องมีความโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ในทุก ๆสารที่น่ากังวลอย่างยิ่ง (SVHC)ใช้ในสารประกอบสายเคเบิล

• ELV (คำสั่งเกี่ยวกับยานพาหนะสิ้นอายุการใช้งาน):

  • กำหนดให้อย่างน้อย 95% ของยานพาหนะจะต้องสามารถนำไปรีไซเคิลหรือใช้ซ้ำได้

  • ขับเคลื่อนการพัฒนาวัสดุสายเคเบิลที่รีไซเคิลได้และไม่ใช้ฮาโลเจน

การปฏิบัติตามกฎระเบียบเหล่านี้ไม่ใช่แค่เพียงเกี่ยวกับการปฏิบัติตามกฎหมาย. มันสร้างความน่าเชื่อถือของแบรนด์, ลดความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทานและให้ความมั่นใจความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมตลอดวงจรชีวิตของรถยนต์ EV

ปัจจัยขับเคลื่อนตลาดเบื้องหลังนวัตกรรมวัสดุสายเคเบิล HV

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่ EV

เนื่องจากแบตเตอรี่ EV มีการพัฒนามากขึ้น โดยมีความหนาแน่นมากขึ้น ชาร์จได้เร็วขึ้น และมีแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น วัสดุของสายเคเบิลรองรับจึงต้องพัฒนาไปพร้อมๆ กัน

ผลกระทบที่สำคัญต่อวัสดุสายเคเบิล ได้แก่:

• การไหลของกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นต้องใช้ตัวนำที่หนากว่าหรือฉนวนที่ทนความร้อนได้ดีกว่า

• แรงดันไฟฟ้ากระชากในระหว่างการเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่และการเร่งความเร็วอย่างรวดเร็ว จำเป็นต้องมีความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าที่ดีขึ้น

• การออกแบบแบตเตอรี่ที่กะทัดรัดยิ่งขึ้นการสร้างข้อจำกัดด้านพื้นที่ในการวางสายเคเบิล

ระบบสายเคเบิลต้องมีตอนนี้ให้ทันกับระบบแบตเตอรี่โดยการเสนอ:

• ยิ่งใหญ่กว่าการจัดการความร้อน

• สูงกว่าความยืดหยุ่น

• ดีกว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าภายใต้แรงกดดัน

ผู้ผลิตกำลังพัฒนาชั้นฉนวนใหม่ซึ่งสะท้อนถึงเสถียรภาพทางความร้อนและเคมีของโมดูลแบตเตอรี่รุ่นล่าสุดช่วยให้บูรณาการและปรับประสิทธิภาพได้อย่างราบรื่น

ผลักดันการชาร์จที่เร็วขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

ลูกค้ารถยนต์ไฟฟ้าคาดหวังการชาร์จอย่างรวดเร็ว โดยในอุดมคติคือ 80% ภายใน 15 นาทีหรือน้อยกว่า เพื่อตอบสนองความคาดหวังนี้ ระบบรถยนต์ไฟฟ้าจึงกำลังเปลี่ยนผ่านไปสู่โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จแบบเร็วพิเศษโดยใช้สถาปัตยกรรม 800V+.

แต่การชาร์จที่เร็วขึ้นหมายถึง:

• ความร้อนมากขึ้นเกิดขึ้นในสายเคเบิลระหว่างการถ่ายโอนพลังงาน

• กระแสพีคสูงโดยเน้นทั้งตัวนำและฉนวน

• ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่เพิ่มมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อม

เพื่อแก้ปัญหานี้ วัสดุสายเคเบิลจึงได้รับการออกแบบด้วย:

• การนำความร้อนที่ดีขึ้น

• กลยุทธ์การกระจายความร้อนแบบหลายชั้น

• ฉนวนทนไฟ ทนทานสูง ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

นวัตกรรมนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายเคเบิลจะไม่กลายเป็นคอขวดในระบบนิเวศการชาร์จความเร็วสูง—ทั้งในยานพาหนะและสถานีชาร์จเร็ว DC

ลดน้ำหนักเพื่อการขยายช่วง

ทุกๆ กิโลกรัมที่ประหยัดได้ในรถยนต์ไฟฟ้าจะแปลว่ามีระยะการทำงานที่มากขึ้นหรือมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสายเคเบิลมีส่วนสำคัญต่อการลดน้ำหนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเส้นทางยาวที่มีกำลังส่งสูง เช่น:

• การเชื่อมต่อแบตเตอรี่กับอินเวอร์เตอร์

• ระบบอินพุตการชาร์จ

• สายเคเบิลมอเตอร์ลากจูง

ความต้องการนี้ได้กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้:

• ตัวนำอลูมิเนียม

• ฉนวนโฟมหรือคอมโพสิต

• โปรไฟล์สายเคเบิลขนาดเล็กที่มีความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูง

เป้าหมาย? เพื่อส่งมอบพลังสูงสุดด้วยวัสดุขั้นต่ำสนับสนุนผู้ผลิตรถยนต์ในการแสวงหาความเท่าเทียมของระยะทางกับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน

ข้อกำหนด OEM สำหรับความทนทานและประสิทธิภาพด้านต้นทุน

ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) กำลังผลักดันข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นในทั้งสองประสิทธิภาพและราคาพวกเขาต้องการสายเคเบิลที่:

• ล่าสุดอย่างน้อย 15–20 ปีภายใต้สภาวะยานยนต์ที่รุนแรง

• จำเป็นต้องการบำรุงรักษาหรือเปลี่ยนทดแทนขั้นต่ำ

• สนับสนุนสายการผลิตและการประกอบอัตโนมัติ

• ลดต้นทุนวัสดุรวมโดยไม่เสียสละคุณภาพ

สิ่งนี้ผลักดันให้ซัพพลายเออร์สายเคเบิลหันไปการออกแบบแบบโมดูลาร์, การวินิจฉัยอัจฉริยะ, และความสามารถในการผลิตจำนวนมาก—ทั้งหมดมีรากฐานมาจากวิศวกรรมวัสดุขั้นสูง

การปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ไม่ใช่ทางเลือก—แต่เป็นซัพพลายเออร์ชนะสัญญาได้อย่างไรและรักษาความสามารถในการแข่งขันในตลาดรถยนต์ไฟฟ้า

ความท้าทายในการพัฒนาวัสดุและการผลิตจำนวนมาก

การสร้างสมดุลระหว่างต้นทุน ประสิทธิภาพ และความยั่งยืน

การพัฒนาวัสดุสายเคเบิลประสิทธิภาพสูงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่ต้องใช้ความสมดุลที่ละเอียดอ่อน วิศวกรและผู้ผลิตมีหน้าที่ในการผสานรวมประสิทธิภาพทางความร้อน เชิงกล และไฟฟ้ากับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำและประสิทธิภาพด้านต้นทุนปัญหาคืออะไร? ลำดับความสำคัญเหล่านี้อาจขัดแย้งกัน

ตัวอย่างเช่น:

• วัสดุที่ทนอุณหภูมิสูงเช่นฟลูออโรโพลิเมอร์ซึ่งมีประสิทธิภาพดีแต่มีราคาแพงและรีไซเคิลได้ยาก

• เทอร์โมพลาสติกที่รีไซเคิลได้มีประโยชน์ด้านความยั่งยืนแต่ก็อาจขาดความทนทานต่อความร้อนหรือความแข็งแรงทางไฟฟ้าเพียงพอ

• วัสดุน้ำหนักเบาลดการใช้พลังงานแต่ก็มักต้องใช้เทคนิคการผลิตที่ซับซ้อน

เพื่อให้ได้สมดุลที่เหมาะสม ผู้ผลิตจะต้อง:

• เพิ่มประสิทธิภาพการผสมผสานวัสดุโดยใช้โพลิเมอร์ไฮบริดหรือฉนวนหลายชั้น

• ลดเศษวัสดุและของเสียระหว่างการอัดรีดและการสร้างสายเคเบิล

• พัฒนาการออกแบบสายเคเบิลที่ได้มาตรฐานและปรับขนาดได้ที่เหมาะกับแพลตฟอร์ม EV หลายแบบ

การลงทุนด้าน R&D เป็นสิ่งจำเป็น แต่ยังมีความร่วมมือข้ามฟังก์ชันระหว่างนักวิทยาศาสตร์วัสดุ วิศวกรการผลิต และผู้เชี่ยวชาญด้านกฎระเบียบ บริษัทที่ประสบความสำเร็จคือบริษัทที่สร้างสรรค์นวัตกรรมโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการใช้งานจริงหรือการควบคุมต้นทุน.

ความซับซ้อนของห่วงโซ่อุปทานสำหรับโพลิเมอร์ขั้นสูง

พอลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในสายเคเบิลแรงดันสูงของ EV เช่น TPE, HFFR และฟลูออโรโพลีเมอร์ มักอาศัย:

• ซัพพลายเออร์สารเคมีพิเศษ

• สูตรเฉพาะ

• ขั้นตอนการรับรองและการจัดการที่ซับซ้อน

นี่เป็นการแนะนำช่องโหว่ของห่วงโซ่อุปทานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลกที่ได้รับผลกระทบเพิ่มมากขึ้นจาก:

• การขาดแคลนวัตถุดิบ

• ความตึงเครียดด้านการค้าทางภูมิรัฐศาสตร์

• ข้อจำกัดด้านปริมาณการปล่อยคาร์บอน

เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ผู้ผลิตสายเคเบิลจึงกำลังพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

• การจัดหาแหล่งวัตถุดิบในพื้นที่

• โรงงานผสมและอัดรีดภายในองค์กร

• วัสดุที่มีความยืดหยุ่นในการใช้งานทั่วโลกมากขึ้น

ในทางกลับกัน OEM กำลังต้องการความโปร่งใสของห่วงโซ่อุปทานและผลักดันซัพพลายเออร์ให้เพิ่มความหลากหลายของตัวเลือกวัสดุโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพหรือการปฏิบัติตาม การเปลี่ยนแปลงนี้สร้างโอกาสสำหรับผู้ให้บริการวัสดุระดับภูมิภาคขนาดเล็กผู้ที่สามารถส่งมอบความคล่องตัวและความยืดหยุ่น

การบูรณาการเข้ากับสายการผลิตอัตโนมัติ

เนื่องจากการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าขยายตัวเป็นหลายล้านคันต่อปี ระบบอัตโนมัติจึงไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป แต่เป็นสิ่งจำเป็น อย่างไรก็ตามการติดตั้งสายเคเบิลยังคงเป็นส่วนที่ต้องใช้แรงงานมากที่สุดของการประกอบยานพาหนะ

ทำไม? เพราะว่า:

• สายเคเบิล HV จะต้องเดินผ่านช่องว่างแชสซีที่แคบและแปรผัน

• ความยืดหยุ่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุและขนาดตัวนำ

• การจัดการด้วยมือมักจำเป็นเพื่อป้องกันความเสียหาย

นวัตกรรมทางวัตถุจึงต้องรองรับ:

• การจัดการและการดัดงอด้วยหุ่นยนต์

• พฤติกรรมการขดและคลายขดที่สม่ำเสมอ

• การรวมตัวเชื่อมต่อมาตรฐาน

• ชุดสายเคเบิลที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าหรือเดินสายไว้ล่วงหน้า

ผู้ผลิตกำลังพัฒนาวัสดุหุ้มสายเคเบิลแบบคงรูปที่คงรูปหลังการดัดโค้ง รวมถึงแจ็คเก็ตแบบลดแรงเสียดทานที่สอดเข้าไปในตัวนำสายและคลิปใต้ตัวถังได้อย่างง่ายดาย

ผู้ที่ประสบความสำเร็จในการผสานวัสดุเข้ากับกระบวนการประกอบอัตโนมัติจะได้รับข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในด้านต้นทุน ความเร็ว และความสามารถในการปรับขนาด

แนวโน้มระดับภูมิภาคและศูนย์กลางนวัตกรรม

ความเป็นผู้นำของจีนในด้านนวัตกรรมวัสดุ EV

ประเทศจีนเป็นตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลกและเป็นผู้นำในการพัฒนาวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูง ผู้ผลิตสายเคเบิลและซัพพลายเออร์วัสดุในจีนได้รับประโยชน์จาก:

• อยู่ใกล้กับผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมของรถยนต์ไฟฟ้ารายใหญ่เช่น BYD, NIO, XPeng และ Geely

• แรงจูงใจจากรัฐบาลในการจัดหาแหล่งวัตถุดิบในท้องถิ่น

• การลงทุนมหาศาลในวัสดุหมุนเวียนและรีไซเคิลได้

ห้องปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาของจีนกำลังขยายขอบเขตในด้าน:

• การอัดรีดตัวนำอลูมิเนียม

• วัสดุหน่วงไฟที่เสริมด้วยนาโน

• ระบบสายเคเบิลความร้อน-ไฟฟ้าแบบบูรณาการ

ประเทศจีนยังเป็นผู้ส่งออกรายใหญ่ของระบบสายเคเบิล HV ที่สอดคล้องกับ GBจัดหาโซลูชันระดับกลางที่คุ้มต้นทุนให้กับเอเชีย แอฟริกา และยุโรปตะวันออกเพิ่มมากขึ้น

ยุโรปให้ความสำคัญกับความยั่งยืนและการรีไซเคิล

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

• วัสดุสายเคเบิลที่มีพิษต่ำและสามารถรีไซเคิลได้ทั้งหมด

• ระบบฉนวนเทอร์โมพลาสติกพร้อมระบบรีไซเคิลแบบวงจรปิด

• การผลิตสีเขียวขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียน

นอกจากนี้โครงการของสหภาพยุโรป เช่นฮอไรซัน ยุโรประดมทุนเพื่อการวิจัยและพัฒนาร่วมกันระหว่างผู้ผลิตสายเคเบิล ผู้ผลิตรถยนต์ และนักวิจัยด้านพอลิเมอร์ ความพยายามเหล่านี้ส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่การพัฒนาสถาปัตยกรรมสายเคเบิลแบบโมดูลาร์ที่ได้มาตรฐานที่ลดการใช้ทรัพยากรให้น้อยที่สุดพร้อมเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้สูงสุด

การลงทุนของสหรัฐฯ ในบริษัทสตาร์ทอัพด้านเคเบิลยุคใหม่

แม้ว่าตลาด EV ของสหรัฐฯ ยังคงเติบโตเต็มที่ แต่ยังมีแรงผลักดันที่แข็งแกร่งอยู่เบื้องหลังนวัตกรรมวัสดุรุ่นต่อไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากสตาร์ทอัพและบริษัทที่แยกตัวออกมาจากมหาวิทยาลัย ประเด็นสำคัญประกอบด้วย:

• ตัวนำไฟฟ้าที่ใช้กราฟีน

• ฉนวนกันความร้อนแบบซ่อมแซมตัวเอง

• ระบบนิเวศสายเคเบิลอัจฉริยะเชื่อมโยงกับแพลตฟอร์มคลาวด์

รัฐต่างๆ เช่น แคลิฟอร์เนียและมิชิแกนกลายเป็นแหล่งเพาะพันธุ์เงินทุนโครงสร้างพื้นฐาน EVช่วยให้ซัพพลายเออร์ในพื้นที่พัฒนาโซลูชันสายเคเบิล HV ใหม่สำหรับ Tesla, Rivian, Lucid Motors และแบรนด์ในประเทศอื่นๆ

สหรัฐอเมริกายังให้ความสำคัญเทคโนโลยีครอสโอเวอร์ระดับทหารและอวกาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านฉนวนประสิทธิภาพสูงและการออกแบบน้ำหนักเบา ทำให้เป็นผู้นำในด้านระบบสายเคเบิลประสิทธิภาพสูงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าระดับไฮเอนด์หรือใช้งานหนัก

ความร่วมมือในห่วงโซ่อุปทานเอเชียแปซิฟิก

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

• กำลังพัฒนาตัวแปร TPE และ XLPEด้วยคุณสมบัติที่เหนือกว่า

• การให้บริการวัสดุที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำและป้องกัน EMIสู่ผู้ผลิตสายเคเบิลระดับโลก

• ร่วมมือกับ OEM ทั่วโลกระบบสายเคเบิลร่วมแบรนด์

ภาคยานยนต์ของญี่ปุ่นยังคงให้ความสำคัญโซลูชันสายเคเบิลขนาดกะทัดรัดและได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาเป็นอย่างดีขณะที่เกาหลีเน้นไปที่ความสามารถในการปรับขนาดการผลิตจำนวนมากเพื่อการนำ EV มาใช้อย่างแพร่หลาย

ความร่วมมือระดับภูมิภาคทั่วภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกกำลังขับเคลื่อนห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกและมั่นใจว่านวัตกรรมสายเคเบิล HV ยังคงอยู่ไฮเทคและปริมาณสูง.

โอกาสเชิงกลยุทธ์และจุดศูนย์กลางการลงทุน

การวิจัยและพัฒนาสารประกอบโพลีเมอร์รุ่นต่อไป

อนาคตของวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงอยู่ที่การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของโพลิเมอร์ขั้นสูงออกแบบมาเพื่อรองรับสภาพแวดล้อมยานยนต์สุดขั้ว การลงทุนด้าน R&D ในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การสร้าง:

• วัสดุอเนกประสงค์ที่ผสมผสานความทนทานต่อความร้อน ความยืดหยุ่น และการหน่วงการติดไฟ

• พอลิเมอร์ชีวภาพที่ยั่งยืนและสามารถรีไซเคิลได้

• พอลิเมอร์อัจฉริยะที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือแรงดันไฟฟ้าด้วยพฤติกรรมการควบคุมตนเอง

จุดศูนย์กลางนวัตกรรม ได้แก่:

• การเริ่มต้นธุรกิจด้านวัสดุเชี่ยวชาญด้านเทอร์โมพลาสติกสีเขียว

• กลุ่มพันธมิตรที่นำโดยมหาวิทยาลัยกำลังดำเนินการปรับปรุงนาโนคอมโพสิต

• ห้องปฏิบัติการขององค์กรการลงทุนในส่วนผสมโพลิเมอร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์

สารประกอบเหล่านี้ไม่เพียงแต่ดีต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนรวมของการผลิตสายเคเบิลด้วยการปรับปรุงขั้นตอนการทำงานและลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิต นักลงทุนที่มองหาโอกาสในการเติบโตสูงกำลังค้นพบโอกาสอันดีในพื้นที่นวัตกรรมวัสดุนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ระดับโลกมุ่งมั่นที่จะเปลี่ยนผ่านสู่ตลาดรถยนต์ไฟฟ้าในระยะยาว

การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นของการผลิตตัวนำน้ำหนักเบา

การลดน้ำหนักยังคงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทรงพลังที่สุดในการเพิ่มประสิทธิภาพของ EV และการผลิตตัวนำน้ำหนักเบาเป็นจุดศูนย์กลางการลงทุนระดับท้องถิ่นที่กำลังเติบโต ปัจจุบัน ตัวนำอะลูมิเนียมคุณภาพสูงและทองแดงอัดรีดแบบพิเศษส่วนใหญ่ของโลกกระจายตัวอยู่ในบางภูมิภาค การเพิ่มขีดความสามารถนี้ให้ครอบคลุมพื้นที่ จะช่วย:

• ความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทาน

• การตอบสนองและการปรับแต่งที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

• ต้นทุนการขนส่งและคาร์บอนลดลง

ในประเทศเช่นอินเดีย เวียดนาม บราซิล และแอฟริกาใต้ มีการสร้างโรงงานใหม่เพื่อ:

• ผลิตแท่งและลวดอลูมิเนียมอัลลอยด์

• สร้างสายทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง

• ใช้มาตรฐานท้องถิ่น เช่น BIS, NBR หรือ SABS สำหรับการใช้งาน EV ในระดับภูมิภาค

แนวโน้มการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นนี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับ OEM ที่ต้องการปฏิบัติตามกฎระเบียบเนื้อหาภายในประเทศขณะเดียวกันก็เพิ่มตัวชี้วัดความยั่งยืนของตน

แอปพลิเคชันเฉพาะกลุ่ม: eVTOL, EV ขนาดใหญ่ และไฮเปอร์คาร์

ในขณะที่ความสนใจส่วนใหญ่อยู่ที่รถยนต์ไฟฟ้ากระแสหลัก แต่นวัตกรรมที่แท้จริงกำลังเกิดขึ้นในกลุ่มเฉพาะและกลุ่มที่เพิ่งเกิดใหม่ซึ่งประสิทธิภาพของวัสดุสายเคเบิลถูกผลักดันจนถึงขีดสุด

• eVTOL (เครื่องบินขึ้นและลงจอดแนวตั้งแบบใช้ไฟฟ้า)ต้องใช้สายเคเบิลที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษและมีความยืดหยุ่นเป็นพิเศษพร้อมฉนวนเกรดเครื่องบินที่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงความร้อนอย่างรวดเร็วและการสั่นสะเทือนทางกล

• รถยนต์ไฟฟ้าสำหรับงานหนักรวมถึงรถโดยสารประจำทางและรถบรรทุก ความต้องการสายเคเบิลกระแสสูงพิเศษด้วยปลอกหุ้มภายนอกที่แข็งแรงทนทานต่อการใช้งานหนักและมีความทนทานยาวนาน

• ไฮเปอร์คาร์และรถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูงเช่นเดียวกับที่ใช้จาก Lotus, Rimac หรือ Tesla's Roadsterระบบ 800V+และต้องการสายเคเบิลที่รองรับการชาร์จด่วน การเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่ และการระบายความร้อนขั้นสูง

ส่วนต่างๆ เหล่านี้ให้:

• อัตรากำไรขั้นต้นที่สูงขึ้นเพื่อนวัตกรรมทางวัสดุ

• แพลตฟอร์มการนำมาใช้ในระยะเริ่มต้นสำหรับเทคโนโลยีที่ยังไม่สามารถใช้งานได้ในระดับมวลชน

• โอกาสร่วมแบรนด์ที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับซัพพลายเออร์ที่บุกเบิกเส้นทางใหม่

สำหรับบริษัทวัสดุและผู้ผลิตสายเคเบิล นี่คือพื้นที่หลักในการทดสอบและปรับปรุงระบบเคเบิลพรีเมียมก่อนเปิดตัวในวงกว้างมากขึ้น

การปรับปรุงและอัปเกรดรถยนต์ EV ที่มีอยู่

โอกาสอีกประการหนึ่งที่ถูกมองข้ามคือตลาดการปรับปรุงและอัพเกรดเมื่อรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นแรกๆ มีอายุมากขึ้น สิ่งเหล่านี้จะมีลักษณะดังต่อไปนี้:

• ความจำเป็นที่จะต้องเปลี่ยนสายเคเบิล HV ที่เสื่อมสภาพ

• โอกาสที่จะระบบอัพเกรดสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือการชาร์จที่เร็วขึ้น

• ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบสำหรับการอัปเดตการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยหรือการปล่อยมลพิษ

ผู้ผลิตสายเคเบิลที่นำเสนอชุดเปลี่ยนทดแทนแบบโมดูลาร์สามารถแตะเข้า:

• กองเรือที่ดำเนินการโดยรัฐบาลและบริษัทโลจิสติกส์

• ร้านซ่อมและเครือข่ายบริการที่ได้รับการรับรอง

• บริษัทเปลี่ยนแบตเตอรี่และการดำเนินการอัปไซเคิล

ตลาดนี้มีความน่าดึงดูดใจเป็นพิเศษในภูมิภาคที่มีการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้เป็นจำนวนมากในช่วงแรก (เช่น นอร์เวย์ ญี่ปุ่น แคลิฟอร์เนีย) ซึ่งรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นเก่าที่สุดกำลังหมดประกันและต้องการอะไหล่ทดแทนเฉพาะทาง.

แนวโน้มในอนาคตและการคาดการณ์ระยะยาว

ความเข้ากันได้ของระบบแรงดันสูง 800V+

การเปลี่ยนผ่านจาก 400V มาเป็นแพลตฟอร์ม EV 800V+ไม่ใช่แค่กระแสนิยมอีกต่อไป แต่เป็นมาตรฐานสำหรับสมรรถนะแห่งยุคหน้า ผู้ผลิตรถยนต์อย่าง Hyundai, Porsche และ Lucid กำลังนำระบบเหล่านี้มาใช้แล้ว และแบรนด์ตลาดมวลชนก็กำลังทำตามอย่างรวดเร็ว

วัสดุสายเคเบิลต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าสูงขึ้น

• การป้องกัน EMI ที่เหนือกว่า

• เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีขึ้นภายใต้สภาวะการชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษ

การเปลี่ยนแปลงนี้ต้องการ:

• วัสดุฉนวนที่บางและเบากว่าด้วยประสิทธิภาพที่เท่ากันหรือดีกว่า

• คุณสมบัติการจัดการความร้อนแบบบูรณาการภายในการออกแบบสายเคเบิล

• ความเข้ากันได้ที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าพร้อมขั้วต่อ 800V และระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า

แนวโน้มระยะยาวมีความชัดเจน:สายเคเบิลจะต้องพัฒนาหรือถูกทิ้งไว้ข้างหลังซัพพลายเออร์ที่คาดการณ์ถึงวิวัฒนาการนี้จะอยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่าในการทำสัญญากับแบรนด์ EV ชั้นนำ

แนวโน้มสู่โมดูลสายเคเบิลแบบบูรณาการเต็มรูปแบบ

ระบบสายเคเบิลกำลังกลายเป็นมากกว่าแค่การเดินสายไฟ แต่กำลังพัฒนาไปสู่โมดูลแบบเสียบแล้วเล่นได้ที่บูรณาการ:

• ตัวนำไฟฟ้า

• สายสัญญาณ

• ช่องระบายความร้อน

• แผ่นป้องกัน EMI

• เซ็นเซอร์อัจฉริยะ

ระบบโมดูลาร์เหล่านี้:

• ลดเวลาในการประกอบ

• ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ

• ลดความซับซ้อนในการจัดเส้นทางภายในโครงรถ EV ที่แคบ

ผลกระทบที่สำคัญได้แก่ความจำเป็นในการ:

• ความเข้ากันได้หลายชั้น

• การอัดรีดร่วมของส่วนผสมโพลิเมอร์ที่หลากหลาย

• พฤติกรรมวัสดุอัจฉริยะเช่น การตอบสนองต่อความร้อนหรือแรงดันไฟฟ้า

แนวโน้มนี้สะท้อนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคส่วนประกอบน้อยลง การบูรณาการมากขึ้น ประสิทธิภาพดีขึ้น.

บทบาทในแพลตฟอร์ม EV อัตโนมัติและเชื่อมต่อ

เมื่อรถยนต์ไฟฟ้ากำลังมุ่งหน้าสู่ระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ความต้องการความชัดเจนของสัญญาณ, ความสมบูรณ์ของการถ่ายโอนข้อมูล, และการวินิจฉัยแบบเรียลไทม์พุ่งสูงขึ้น วัสดุสายไฟฟ้าแรงสูงจะมีบทบาทมากขึ้นในการทำให้:

• สภาพแวดล้อมที่มีเสียงรบกวนต่ำสำคัญสำหรับเรดาร์และ LiDAR

• การส่งข้อมูลควบคู่ไปกับพลังงานในสายรัดแบบรวม

• สายตรวจสอบตนเองที่ป้อนข้อมูลการวินิจฉัยลงในระบบควบคุมยานยนต์อัตโนมัติ

วัสดุจะต้องรองรับ:

• การป้องกันข้อมูลไฟฟ้าแบบไฮบริด

• ความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนดิจิตอล

• ความยืดหยุ่นสำหรับการออกแบบที่มีเซ็นเซอร์ใหม่

อนาคตของรถยนต์ไฟฟ้าคือไฟฟ้า—แต่ยัง...อัจฉริยะ เชื่อมต่อ และเป็นอิสระวัสดุของสายเคเบิลแรงดันสูงไม่ได้เป็นเพียงแค่ตัวประกอบเท่านั้น แต่ยังกลายมาเป็นศูนย์กลางของการทำงานและการสื่อสารของยานพาหนะอัจฉริยะเหล่านี้อีกด้วย

บทสรุป

วิวัฒนาการของวัสดุสายเคเบิลแรงดันสูงของยานพาหนะไฟฟ้าไม่ใช่แค่เรื่องของเคมีและการนำไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับวิศวกรรมแห่งอนาคตของการเคลื่อนที่เนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้ามีกำลัง ประสิทธิภาพสูง และชาญฉลาดมากขึ้น วัสดุที่ใช้ขับเคลื่อนเครือข่ายภายในจึงต้องก้าวให้ทัน

จากตัวนำน้ำหนักเบาและฉนวนที่รีไซเคิลได้ to สายเคเบิลอัจฉริยะและความเข้ากันได้ของแรงดันไฟฟ้าสูงนวัตกรรมที่หล่อหลอมวงการนี้มีความเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกับยานพาหนะที่พวกมันให้บริการ โอกาสมีมากมายมหาศาล ทั้งสำหรับนักวิจัย ผู้ผลิต นักลงทุน และผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM)

ความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ครั้งต่อไป? มันอาจจะเป็นฉนวนนาโนวิศวกรรม, กแพลตฟอร์มสายเคเบิลแบบโมดูลาร์หรือตัวนำไฟฟ้าชีวภาพที่ปรับเปลี่ยนความยั่งยืนในรถยนต์ไฟฟ้า สิ่งหนึ่งที่ชัดเจนคือ อนาคตถูกเชื่อมโยงเข้ากับนวัตกรรม

คำถามที่พบบ่อย

1. มีวัสดุใดบ้างที่เข้ามาแทนที่ฉนวนแบบดั้งเดิมในสายไฟแรงสูงของรถยนต์ไฟฟ้า?
อีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกรีไซเคิล (TPE) สารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน (HFFR) และโพลีเมอร์ที่มีส่วนประกอบของซิลิโคน กำลังเข้ามาแทนที่ PVC และ XLPE เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากมีประสิทธิภาพด้านความร้อน สิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยที่ดีกว่า

2. การออกแบบสายเคเบิลแรงดันสูงส่งผลต่อประสิทธิภาพของ EV อย่างไร
การออกแบบสายเคเบิลส่งผลต่อน้ำหนัก การสูญเสียพลังงาน EMI และประสิทธิภาพเชิงความร้อน สายเคเบิลที่เบากว่าและมีฉนวนหุ้มที่ดีกว่าช่วยเพิ่มระยะการเชื่อมต่อ เวลาในการชาร์จ และความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวม

3. สายเคเบิลอัจฉริยะมีจริงในรถยนต์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์หรือไม่?
ใช่ ปัจจุบันรถยนต์ EV ระดับไฮเอนด์และรุ่นสำหรับกองยานหลายรุ่นมีสายเคเบิลที่มีเซ็นเซอร์ฝังไว้เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และฉนวน ซึ่งช่วยเพิ่มการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และความปลอดภัยของระบบ

4. กฎระเบียบหลักสำหรับการอนุมัติวัสดุสายเคเบิล EV มีอะไรบ้าง
มาตรฐานหลักๆ ประกอบด้วย ISO 6722, SAE J1654, IEC 60332, RoHS, REACH และ ELV ซึ่งครอบคลุมถึงประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

5. ภูมิภาคใดเป็นผู้นำด้านการวิจัยและพัฒนาวัสดุสายเคเบิล HV?
จีนเป็นผู้นำด้านปริมาณและการบูรณาการทางอุตสาหกรรม ยุโรปเน้นที่ความยั่งยืนและการรีไซเคิล สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นโดดเด่นด้านวัสดุที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงและเกรดการบินและอวกาศ