בתחום כלי הרכב האנרגטיים החדשים (EV, PHEV, HEV), בחירת החומרים לכבלים במתח גבוה היא קריטית לבטיחות, עמידות וביצועי הרכב. פוליאתילן צולב (XLPE) וגומי סיליקון הם שניים מחומרי הבידוד הנפוצים ביותר, אך יש ביניהם הבדלים משמעותיים בביצועים בטמפרטורה גבוהה, תכונות בידוד, חוזק מכני ועוד.
בסך הכל, שניהםXLPEוגומי סיליקון נמצאים בשימוש נרחב בכבלים פנימיים לרכב. אז איזה חומר מתאים יותר לכבלים במתח גבוה בכלי רכב בעלי אנרגיה חדשה?
מדוע כבלי מתח גבוה עבור כלי רכב אנרגיה חדשים דורשים חומרי בידוד בעלי ביצועים גבוהים?
כבלי מתח גבוה בכלי רכב המונעים באנרגיה חדשה משמשים בעיקר עבור חבילת הסוללות, המנוע, מערכת הבקרה האלקטרונית ומערכת הטעינה, עם מתחי הפעלה הנעים בין 600 וולט ל-1500 וולט, או אף גבוה יותר.
זה דורש שהכבלים יהיו בעלי:
1) ביצועי בידוד מצוינים למניעת תקלות חשמליות ולהבטחת בטיחות.
2) עמידות יוצאת דופן בטמפרטורה גבוהה כדי לעמוד בסביבות הפעלה קשות ולמנוע פגיעה בבידוד.
3) עמידות חזקה בפני לחצים מכניים, כיפוף, רעידות ובלאי.
4) עמידות טובה בפני קורוזיה כימית להתאמה לסביבות מורכבות והארכת חיי השירות.
כיום, שכבות הבידוד של כבלי מתח גבוה בכלי רכב המונעים אנרגיה חדשה משתמשות בעיקר בגומי XLPE או סיליקון. להלן, נערוך השוואה מפורטת בין שני חומרים אלה.
מהטבלה ניתן לראות כי XLPE מתפקד טוב יותר מבחינת עמידות למתח, חוזק מכני, עמידות להזדקנות ובקרת עלויות, בעוד שלגומי סיליקון יתרונות בעמידות בטמפרטורה גבוהה וגמישות.
מדוע XLPE הוא החומר המועדף לכבלים במתח גבוה בכלי רכב בעלי אנרגיה חדשה?
1) ביצועי בידוד חזקים יותר:XLPEבעל חוזק דיאלקטרי גבוה יותר (≥30kV/mm), מה שהופך אותו לטוב יותר בעמידות בפני סיכוני תקלה חשמלית בסביבות מתח גבוה בהשוואה לגומי סיליקון. בנוסף, ל-XLPE יש הפסד דיאלקטרי נמוך, מה שמבטיח ביצועים יציבים לטווח ארוך, מה שהופך אותו מתאים למערכות חשמל חדשות לרכבי אנרגיה.
2) תכונות מכניות טובות יותר: במהלך נהיגה, רעידות מגוף הרכב עלולות להפעיל לחץ מכני על הכבלים. ל-XLPE חוזק מתיחה גבוה יותר, עמידות טובה יותר בפני שחיקה ועמידות מעולה לחיתוך, מה שהופך אותו מתאים יותר לשימוש ארוך טווח ומפחית את עלויות התחזוקה בהשוואה לגומי סיליקון.
3) עמידות טובה יותר להזדקנות: ל-XLPE עמידות מצוינת להזדקנות עץ מים, מה שמבטיח שהכבל יישאר יציב בסביבות לחות גבוהה ושדה חשמלי גבוה. זה קריטי עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, במיוחד ביישומים בעלי עומס גבוה כמו סוללות מתח גבוה ומערכות טעינה מהירה.
4) גמישות בינונית לעמידה בדרישות החיווט: בהשוואה לגומי סיליקון, XLPE מציע גמישות בינונית, מאזן גמישות חיווט וחוזק מכני. הוא מתפקד מצוין ביישומים כגון רתמות מתח גבוה ברכב, קווי בקרת מנוע וחיבורי סוללות.
5) חסכוני יותר: XLPE חסכוני יותר מגומי סיליקון, ותומך בייצור המוני. הוא הפך לחומר המרכזי לכבלים במתח גבוה בכלי רכב לאנרגיה חדשה.
ניתוח תרחישי יישום: גומי XLPE לעומת גומי סיליקון
XLPE, עם עמידות המתח המעולה שלו, חוזק מכני ויתרונות עלות, הוא תחרותי יותר ביישום כבלי מתח גבוה עבור כלי רכב אנרגיה חדשים.
ככל שטכנולוגיית רכבי אנרגיה חדשה ממשיכה להתקדם, חומרי XLPE גם הם משודרגים כדי לעמוד בדרישות גבוהות יותר בתרחישי יישום:
1) XLPE עמיד בטמפרטורה גבוהה (150℃-200℃): מתאים למערכות הנעה חשמליות יעילות גבוהה מהדור הבא.
2) פוליאתילן צולב ללא הלוגן (LSZH) דל עשן: עומד בתקני איכות הסביבה עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה.
3) שכבת מיגון אופטימלית: משפרת את העמידות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ומשפרת את התאימות האלקטרומגנטית (EMC) הכוללת של הרכב.
בסך הכל, XLPE תופס מעמד דומיננטי בתחום כבלי המתח הגבוה עבור כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה בשל ביצועי הבידוד המעולים שלו, עמידותו למתח, חוזקו המכני ויתרונותיו העלותיים. בעוד שגומי סיליקון מתאים לסביבות טמפרטורה גבוהות במיוחד, עלותו הגבוהה הופכת אותו למתאים לצרכים מיוחדים. עבור כבלי מתח גבוה רגילים בכלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה, XLPE הוא הבחירה הטובה ביותר וניתן ליישם אותו באופן נרחב בתחומים מרכזיים כגון רתמות סוללות, כבלי מנוע במתח גבוה וכבלי טעינה מהירה.
בהקשר של ההתפתחות המהירה של תעשיית רכבי האנרגיה החדשה, חברות צריכות לשקול גורמים כגון תרחישי יישום, דרישות עמידות לטמפרטורה ותקציבי עלויות בעת בחירת חומרי כבלים למתח גבוה כדי להבטיח את בטיחותם ועמידותם.
זמן פרסום: 28 בפברואר 2025