Im Bereich der mit neuer Energie betriebenen Fahrzeuge (EV, PHEV, HEV) ist die Materialwahl für Hochspannungskabel entscheidend für die Sicherheit, Haltbarkeit und Leistung des Fahrzeugs. Vernetztes Polyethylen (XLPE) und Silikonkautschuk sind zwei der gängigsten Isoliermaterialien, weisen jedoch erhebliche Unterschiede in Bezug auf Hochtemperaturverhalten, Isoliereigenschaften, mechanische Festigkeit und mehr auf.
Insgesamt sind beideXLPEund Silikonkautschuk werden häufig in Fahrzeuginnenkabeln verwendet. Welches Material eignet sich also besser für Hochspannungskabel in Fahrzeugen mit neuer Energie?
Warum benötigen Hochspannungskabel für Fahrzeuge mit neuer Energie Hochleistungs-Isoliermaterialien?
Hochspannungskabel werden in Fahrzeugen mit neuer Energie hauptsächlich für den Akku, den Motor, das elektronische Steuerungssystem und das Ladesystem verwendet, wobei die Betriebsspannungen zwischen 600 V und 1500 V oder sogar höher liegen.
Dies erfordert, dass die Kabel über Folgendes verfügen:
1) Hervorragende Isolationsleistung zur Vermeidung von Stromausfällen und Gewährleistung der Sicherheit.
2) Hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit, um rauen Betriebsumgebungen standzuhalten und eine Verschlechterung der Isolierung zu verhindern.
3) Hohe Beständigkeit gegen mechanische Belastungen, Biegung, Vibration und Verschleiß.
4) Gute chemische Korrosionsbeständigkeit zur Anpassung an komplexe Umgebungen und zur Verlängerung der Lebensdauer.
Derzeit werden für die Isolationsschichten von Hochspannungskabeln in Fahrzeugen mit alternativer Energie hauptsächlich XLPE oder Silikonkautschuk verwendet. Im Folgenden vergleichen wir diese beiden Materialien im Detail.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass XLPE hinsichtlich Spannungsfestigkeit, mechanischer Festigkeit, Alterungsbeständigkeit und Kostenkontrolle bessere Leistungen erbringt, während Silikonkautschuk Vorteile hinsichtlich der Hochtemperaturbeständigkeit und Flexibilität aufweist.
Warum ist XLPE das bevorzugte Material für Hochspannungskabel in Fahrzeugen mit neuer Energie?
1) Stärkere Isolationsleistung: XLPE-Isoliermaterial hat eine höhere Durchschlagsfestigkeit (≥30 kV/mm) und ist dadurch im Vergleich zu Silikonkautschuk besser gegen elektrische Durchschläge in Hochspannungsumgebungen beständig. Darüber hinaus weist XLPE-Isoliermaterial einen geringen dielektrischen Verlust auf, was eine stabile Langzeitleistung gewährleistet und es für die Stromversorgung von Fahrzeugen mit neuer Energie geeignet macht.
2) Bessere mechanische Eigenschaften: Während der Fahrt können Vibrationen der Fahrzeugkarosserie die Kabel mechanisch belasten. XLPE hat eine höhere Zugfestigkeit, bessere Verschleißfestigkeit und überlegene Schnittfestigkeit, wodurch es sich im Vergleich zu Silikonkautschuk besser für den Langzeiteinsatz eignet und die Wartungskosten senkt.
3) Bessere Alterungsbeständigkeit: XLPE-Isoliermaterial weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wasserbaumalterung auf und stellt sicher, dass das Kabel auch bei hoher Luftfeuchtigkeit und starken elektrischen Feldern stabil bleibt. Dies ist entscheidend für Fahrzeuge mit neuer Energie, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Belastung wie Hochspannungsbatteriepacks und Schnellladesystemen.
4) Mäßige Flexibilität zur Erfüllung der Verdrahtungsanforderungen: Im Vergleich zu Silikonkautschuk bietet XLPE eine mäßige Flexibilität und schafft so ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Verdrahtungsflexibilität und mechanischer Festigkeit. Es eignet sich hervorragend für Anwendungen wie Hochspannungskabelbäume in Fahrzeugen, Motorsteuerleitungen und Batteriepackanschlüsse.
5) Kostengünstiger: XLPE ist kostengünstiger als Silikonkautschuk und ermöglicht die Massenproduktion. Es hat sich zum gängigen Material für Hochspannungskabel in Fahrzeugen mit neuer Energie entwickelt.
Anwendungsszenarioanalyse: XLPE vs. Silikonkautschuk
XLPE ist aufgrund seiner hervorragenden Spannungsbeständigkeit, mechanischen Festigkeit und Kostenvorteile bei der Verwendung als Hochspannungskabel für Fahrzeuge mit neuer Energie wettbewerbsfähiger.
Mit der Weiterentwicklung der Technologie für Fahrzeuge mit alternativer Energie werden auch XLPE-Materialien weiterentwickelt, um den höheren Anforderungen in Anwendungsszenarien gerecht zu werden:
1) Hochtemperaturbeständiges XLPE (150 °C – 200 °C): Geeignet für hocheffiziente elektrische Antriebssysteme der nächsten Generation.
2) Raucharmes, halogenfreies, vernetztes Polyethylen (LSZH): Entspricht den Umweltstandards für Fahrzeuge mit neuer Energie.
3) Optimierte Abschirmschicht: Erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen (EMI) und verbessert die allgemeine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Fahrzeugs.
Insgesamt nimmt XLPE aufgrund seiner hervorragenden Isolationsleistung, Spannungsbeständigkeit, mechanischen Festigkeit und Kostenvorteile eine dominierende Stellung im Hochspannungskabelsektor für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben ein. Silikonkautschuk eignet sich zwar für Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen, ist aufgrund seiner höheren Kosten jedoch für spezielle Anforderungen nicht geeignet. Für herkömmliche Hochspannungskabel in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben ist XLPE die beste Wahl und kann in Schlüsselbereichen wie Batteriekabelbäumen, Hochspannungsmotorkabeln und Schnellladekabeln vielseitig eingesetzt werden.
Im Kontext der rasanten Entwicklung der Branche für Fahrzeuge mit neuer Energie sollten Unternehmen bei der Auswahl von Hochspannungskabelmaterialien Faktoren wie Anwendungsszenarien, Temperaturbeständigkeitsanforderungen und Kostenbudgets berücksichtigen, um die Sicherheit und Haltbarkeit der Kabel zu gewährleisten.
Veröffentlichungszeit: 28. Februar 2025