در زمینه خودروهای انرژی نو (EV، PHEV، HEV)، انتخاب مواد برای کابل‌های ولتاژ بالا برای ایمنی، دوام و عملکرد خودرو بسیار مهم است. پلی‌اتیلن کراس‌لینک (XLPE) و لاستیک سیلیکونی دو مورد از رایج‌ترین مواد عایق هستند، اما تفاوت‌های قابل توجهی در عملکرد در دمای بالا، خواص عایق، مقاومت مکانیکی و موارد دیگر دارند.
در مجموع، هر دوXLPEو لاستیک سیلیکونی به طور گسترده در کابل‌های داخلی خودرو استفاده می‌شوند. بنابراین، کدام ماده برای کابل‌های ولتاژ بالا در وسایل نقلیه با انرژی جدید مناسب‌تر است؟
چرا کابل‌های ولتاژ بالا برای وسایل نقلیه انرژی نو به مواد عایق با کارایی بالا نیاز دارند؟
کابل‌های ولتاژ بالا در خودروهای انرژی نو عمدتاً برای باتری، موتور، سیستم کنترل الکترونیکی و سیستم شارژ استفاده می‌شوند و ولتاژ کاری آنها از ۶۰۰ ولت تا ۱۵۰۰ ولت یا حتی بالاتر است.
این امر مستلزم آن است که کابل‌ها دارای موارد زیر باشند:
۱) عملکرد عایق عالی برای جلوگیری از خرابی الکتریکی و اطمینان از ایمنی.
۲) مقاومت فوق‌العاده در برابر دمای بالا برای تحمل محیط‌های عملیاتی سخت و جلوگیری از تخریب عایق.
۳) مقاومت بالا در برابر تنش‌های مکانیکی، خمش، ارتعاش و سایش.
۴) مقاومت خوب در برابر خوردگی شیمیایی برای سازگاری با محیط‌های پیچیده و افزایش طول عمر.
در حال حاضر، لایه‌های عایق کابل‌های ولتاژ بالا در وسایل نقلیه انرژی نو عمدتاً از XLPE یا لاستیک سیلیکونی استفاده می‌کنند. در ادامه، مقایسه دقیقی از این دو ماده انجام خواهیم داد.
از جدول می‌توان دریافت که XLPE از نظر مقاومت ولتاژ، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر پیری و کنترل هزینه عملکرد بهتری دارد، در حالی که لاستیک سیلیکونی در مقاومت در برابر دمای بالا و انعطاف‌پذیری مزایایی دارد.
چرا XLPE ماده ترجیحی برای کابل‌های ولتاژ بالا در وسایل نقلیه انرژی نو است؟
۱) عملکرد عایق‌بندی قوی‌تر:XLPEمقاومت دی‌الکتریک بالاتری دارد (≥30kV/mm) که آن را در مقایسه با لاستیک سیلیکونی در برابر خطرات شکست الکتریکی در محیط‌های ولتاژ بالا بهتر می‌کند. علاوه بر این، XLPE تلفات دی‌الکتریک کمی دارد که عملکرد پایدار و بلندمدت را تضمین می‌کند و آن را برای سیستم‌های قدرت خودروهای انرژی نو مناسب می‌سازد.
۲) خواص مکانیکی بهتر: در حین رانندگی، ارتعاشات بدنه خودرو می‌تواند تنش مکانیکی بر روی کابل‌ها اعمال کند. XLPE استحکام کششی بالاتر، مقاومت سایشی بهتر و مقاومت برشی بهتری دارد که آن را برای استفاده طولانی مدت مناسب‌تر می‌کند و در مقایسه با لاستیک سیلیکونی هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد.
۳) مقاومت بهتر در برابر فرسودگی: XLPE مقاومت بسیار خوبی در برابر فرسودگی ناشی از آب دارد و تضمین می‌کند که کابل در محیط‌های با رطوبت بالا و میدان الکتریکی بالا پایدار بماند. این امر برای وسایل نقلیه با انرژی جدید، به ویژه در کاربردهای پربار مانند بسته‌های باتری ولتاژ بالا و سیستم‌های شارژ سریع، بسیار مهم است.
۴) انعطاف‌پذیری متوسط برای برآورده کردن الزامات سیم‌کشی: در مقایسه با لاستیک سیلیکونی، XLPE انعطاف‌پذیری متوسطی ارائه می‌دهد که تعادلی بین انعطاف‌پذیری سیم‌کشی و استحکام مکانیکی ایجاد می‌کند. این ماده در کاربردهایی مانند مهارهای ولتاژ بالای خودرو، خطوط کنترل موتور و اتصالات باتری عملکرد بسیار خوبی دارد.
۵) مقرون به صرفه‌تر: XLPE نسبت به لاستیک سیلیکونی مقرون به صرفه‌تر است و از تولید انبوه پشتیبانی می‌کند. این ماده به ماده اصلی برای کابل‌های ولتاژ بالا در وسایل نقلیه با انرژی جدید تبدیل شده است.
تحلیل سناریوی کاربرد: XLPE در مقابل لاستیک سیلیکونی
XLPE با مقاومت ولتاژ عالی، استحکام مکانیکی و مزایای هزینه‌ای خود، در کاربرد کابل‌های ولتاژ بالا برای وسایل نقلیه با انرژی جدید، رقابتی‌تر است.
با پیشرفت فناوری خودروهای انرژی جدید، مواد XLPE نیز برای برآورده کردن تقاضاهای بالاتر در سناریوهای کاربردی ارتقا می‌یابند:
۱) XLPE مقاوم در برابر دمای بالا (۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد): مناسب برای سیستم‌های محرکه الکتریکی نسل بعدی با راندمان بالا.
۲) پلی‌اتیلن بدون هالوژن با اتصال عرضی کم دود (LSZH): مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی برای خودروهای انرژی نو.
۳) لایه محافظ بهینه‌شده: مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را افزایش داده و سازگاری الکترومغناطیسی کلی (EMC) خودرو را بهبود می‌بخشد.
به طور کلی، XLPE به دلیل عملکرد عالی عایق، مقاومت در برابر ولتاژ، استحکام مکانیکی و مزایای هزینه، جایگاه غالبی در بخش کابل‌های ولتاژ بالا برای وسایل نقلیه انرژی نو دارد. در حالی که لاستیک سیلیکونی برای محیط‌های با دمای بسیار بالا مناسب است، هزینه بالاتر آن، آن را برای نیازهای خاص مناسب می‌کند. برای کابل‌های ولتاژ بالای رایج در وسایل نقلیه انرژی نو، XLPE بهترین انتخاب است و می‌تواند به طور گسترده در زمینه‌های کلیدی مانند مهار باتری، کابل‌های موتور ولتاژ بالا و کابل‌های شارژ سریع استفاده شود.
در زمینه توسعه سریع صنعت خودروهای انرژی نو، شرکت‌ها باید هنگام انتخاب مواد کابل ولتاژ بالا، عواملی مانند سناریوهای کاربردی، الزامات مقاومت در برابر دما و بودجه هزینه را در نظر بگیرند تا از ایمنی و دوام کابل‌ها اطمینان حاصل شود.
زمان ارسال: ۲۸ فوریه ۲۰۲۵