ニュース - 車の電気ケーブルの革新: 市場の最新情報?

自動車産業が急速に進化するにつれ、電気ケーブルは現代の車両において重要なコンポーネントとなっています。自動車の電気ケーブルにおける最新の技術革新の一部を以下に示します。

1.EV用高圧ケーブル

電気自動車用高電圧ケーブルは、高電圧バッテリー、インバーター、エアコンコンプレッサー、三相発電機、電気モーターを接続し、動力電気エネルギーの伝送を実現する電気自動車の主要コンポーネントです。従来の燃料自動車で使用されるケーブルと比較して、電気自動車の高電圧ケーブルには次の特性と要件があります。

高電圧および大電流: EV 高電圧ケーブルは、最大 600VAC/900VDC (乗用車) または 1000VAC/1500VDC (商用車) の電圧と 250A ～ 450A、またはそれ以上の電流に対応するように設計されています。これは、従来の燃料自動車で通常使用される 12V システムよりもはるかに高いです。

導体材料: 導体は通常、導電率と耐食性を向上させるために、焼き鈍し軟銅線または錫メッキ銅線で構成されます。無酸素銅線（酸素含有量が0.001%未満、純度99.99%以上）は、高純度で脆くないという特性によりEVの高圧ケーブルに広く使用されています。

絶縁材とシースの材質：高電圧、大電流の要件を満たすために、高圧ケーブルはシリコーンゴム、架橋ポリエチレン、架橋ポリオレフィンなどの肉厚の優れた絶縁材で絶縁されています。耐熱性、難燃効果があり、150℃以上の高温にも耐えます。

シールドと保護: 高電圧ケーブルには、電磁界ノイズと電磁干渉を低減するために電磁シールドが必要ですが、ケーブルの外層の保護材 (断熱チューブやコンパイルチューブなど) とシールリングにより、ケーブルの防水性が確保されます。過酷な環境でも防塵性と耐摩耗性に優れています。

設計と配線: 電気自動車用の高電圧ケーブルの設計では、配線スペースの制約、安全要件 (高電圧導体と低電圧導体間の最小間隔 100 ミリメートル以上など)、重量、コストを考慮する必要があります。ケーブルの曲げ半径、固定点までの距離、使用環境 (車内または車外など) も、ケーブルの設計と選択に影響します。

標準と仕様: 電気自動車用の高電圧ケーブルの設計と製造は、QC-T1037 道路車両用高電圧ケーブル自動車業界標準や TCAS 356-2019 新車用高電圧ケーブルなどの一連の業界標準に従っています。エネルギー車両。これらの規格は、ケーブルの電気的性能、機械的性能、環境適応性に関する特定の要件を規定しています。

用途: 電気自動車用の高電圧ケーブルは、車内接続だけでなく、充電ポートとバッテリーの間、バッテリー内部、バッテリーとエンジンやその他のコンポーネントの間、およびバッテリーエネルギーの接続にも使用されます。ストレージデバイスやその他の分野。ケーブルは、高温および低温環境、塩水噴霧、電磁場、油、化学物質などの過酷な条件に耐えることができなければなりません。

電気自動車用の高電圧ケーブルの開発と応用は、電気モビリティの持続可能で気候に優しい未来を促進するための重要な要素の 1 つです。電気自動車の技術が進歩し続けるにつれて、高電圧ケーブルの性能と規格は、増大する送電需要と安全要件を満たすために最適化され続けています。

2. 軽量アルミケーブル

軽量アルミニウム自動車ケーブルの採用は、軽量、エネルギー効率、航続距離を追求する自動車業界、特に新エネルギー自動車業界における重要なトレンドの 1 つです。以下は、自動車用軽量アルミニウムケーブルの詳細な分析です。

背景と動向

自動車の軽量化の需要: 新エネルギー車の急速な発展に伴い、自動車の軽量化設計の需要はさらに高まっています。自動車の電力伝送の主要コンポーネントであるワイヤとケーブルは、伝統的に導体として銅を使用するように設計されていますが、銅コアケーブルは高価で、品質も重いです。そのため、自動車の軽量化には、軽量かつ低価格の自動車用アルミニウム導体線・ケーブルの開発が必須の選択肢となっています。

アルミニウムケーブルの利点：伝統的な電力業界では、アルミニウムケーブル、低コスト、軽量、長寿命のアルミニウムケーブルを使用する長い歴史があり、特に高電圧長距離送電に適しています。中国はアルミニウム資源が豊富で、材料価格の変動があり、コストが安定しており、管理が容易です。新エネルギー車業界では、銅ケーブルの代わりにアルミニウムケーブルを使用することは、重量とコストを削減するための理想的なソリューションです。

アルミ線製品の応用事例

バスモデル: バッテリーパックの内部と外部の超音波溶接アルミニウム線、大径電源接続線の使用、アルミニウム線を使用する利点は明らかです。

乗用車：DCバスバーは量産化に成功した50mm2アルミケーブルを採用。超音波溶接を使用すると、接合部の電気接触性能が効果的に向上し、銅線と比較してワイヤーハーネスの品質が効果的に低下します。

AC充電ガン：高強度で耐屈曲性のあるアルミニウム合金線を使用し、軽量で経年試験での性能が安定しており、徐々に量産が開始されています。乗用車用DC充電ポートワイヤーは放熱性を向上させるためにアルミニウムワイヤーを使用し、丸型充電ポート端子には超音波溶着が使用されており、電気接触性能が大幅に向上し、発熱量が低減され、寿命が向上します。

銅とアルミニウムの性能の違い

抵抗率と導電率: アルミニウムと銅の抵抗率が異なるため、アルミニウム導体の導電率は 62% IACS です。アルミニウム導体の断面積が銅の断面積の1.6倍である場合、その電気的性能は銅と同じになります。

質量比：アルミニウムの比重は2.7kg/m3、銅の比重は8.89kg/m3なので、両者の質量比は(2.7×160%)/(8.89×1)≒50%となります。これは、同じ電気的性能の下で、アルミニウム導体の質量が銅本体の質量のわずか 1/2 であることを意味します。

市場スペースと展望

年間成長率: 市場分析に基づくと、アルミニウム圧延板および押出材の年間成長率は 2025 年までに約 30% となり、自動車軽量化の分野におけるアルミニウムの大きな可能性を示しています。

不確かさの分析

コスト要因: アルミニウムケーブルにはコスト上の利点がありますが、自動車業界では鋼鉄ではなくアルミニウムのコストが上昇するというマイナス要因があり、これがアルミニウムケーブルの普及速度に影響を与える可能性があります。

技術的課題：アルミケーブルの自動車への適用には、接合部の電気接触性能の向上や放熱の最適化などの技術的課題が依然として残されており、技術革新によって解決する必要がある。

軽量アルミニウム自動車ケーブルの採用は、自動車業界がエネルギー節約と排出削減を追求し、航続距離を向上させるために避けられない傾向です。技術の継続的な進歩とコストのさらなる最適化により、自動車産業におけるアルミニウムケーブルの応用はさらに広範になり、自動車の軽量化、省エネ、排出削減に重要な貢献をすることになります。

3. EMI低減のためのシールドケーブル

自動車における電磁干渉 (EMI) は、高出力電子デバイスの集中的な使用により、特に電気自動車やハイブリッド自動車では複雑な問題です。 EMI の主な原因の 1 つである自動車用ワイヤーハーネスの設計と材料の選択は、EMI を最小限に抑えるために重要です。シールドケーブルの使用によって自動車の EMI を低減する方法に関する重要なポイントをいくつか示します。

シールドケーブルの仕組み: シールドケーブルは、導体の周りに金属編組または箔の層を追加することによって機能します。このシールドは電磁波を反射および吸収し、EMI を低減します。シールドはアースに接続されており、捕捉された電磁エネルギーがアースに誘導され、他の電子機器との干渉を防ぎます。

シールドのタイプ: シールドには、編組金属シールドとフォイルシールドの 2 つの主なタイプがあります。編組金属シールドはより優れた機械的強度と柔軟性を提供し、ホイルシールドはより低い周波数でより優れたシールドを提供します。自動車用途では、最適なシールドを得るために、これら 2 つのシールドタイプを組み合わせて使用するのが一般的です。

シールドの接地: シールド付きケーブルを効果的にするには、シールドを適切に接地する必要があります。シールドが適切に接地されていない場合、シールドがアンテナとなり、代わりに EMI が増加する可能性があります。自動車では、接地への適切な経路を提供するためにシールドを車両の金属フレームに取り付けるのが一般的です。

シールドケーブルが使用される場所: 自動車では、シールドケーブルは主に、EMI の影響を受けやすい、またはそれ自体が EMI 源となる可能性がある重要な信号および制御ラインに使用されます。たとえば、エンジンコントロールユニット (ECU)、センサー信号、車載ネットワーク (CAN バスなど)、およびエンターテイメントシステムに使用される回線では、通常、シールドケーブルが使用されます。

シールドなしケーブルと組み合わせたシールドケーブルの使用: スペースが限られている自動車環境では、高電圧ケーブルと低電圧ケーブルが互いに近接して配置されることがよくあります。 EMI を最小限に抑えるために、高電圧ケーブルをシールドケーブルとして設計し、低電圧ケーブルをシールドなしで設計することができます。このようにして、高電圧ケーブルのシールドは低電圧ケーブルを EMI から保護します。

ケーブルのレイアウトと設計: シールドケーブルを使用することに加えて、適切なケーブルレイアウトも非常に重要です。ループは EMI を増加させるため、ケーブル内にループが形成されることは避けてください。さらに、ケーブルはモーターや電力コンバーターなどの EMI 発生源からできるだけ遠くに配置する必要があります。

フィルタの使用: シールドされたケーブルに加えて、ケーブルの両端に EMI フィルタを追加して、EMI をさらに最小限に抑えることができます。フィルタには、特定の周波数範囲のノイズを除去するコンデンサまたはインダクタを使用できます。

要約すると、シールドケーブルを使用し、適切なケーブルレイアウトおよびフィルタリング技術と組み合わせることで、自動車の EMI を大幅に低減でき、それによって電子機器の信頼性と性能が向上します。

4. 高温耐性ケーブル

自動車用高温耐性ケーブルは、高温環境下でも安定した性能を維持できるように自動車産業向けに設計されたケーブルです。エンジンルームなどの高温領域での信頼性と安全性を確保するために、主にいくつかの特殊な材料で作られています。自動車用の高温耐性ケーブルに使用される一般的な材料をいくつか紹介します。

TPE 材料: 熱可塑性エラストマー (熱可塑性エラストマー)、スチレン、オレフィン、ジエン、塩化ビニル、ポリエステル、エステル、アミド、有機フッ素、シリコーン、ビニルなど。現在、SEBS (スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体) ベースのエラストマーが最も広く使用されている TPE 材料です。

TPU素材：熱可塑性ポリウレタン（Thermo Plastic Polyurethane）、分子構造は、硬いブロックセグメントと柔軟な鎖セグメントによってポリエステルタイプとポリエーテルタイプに分けられます。射出成形の加工プロセスにおけるTPU素材は、全製品の40％以上を占めます。押出成形は約35％程度であり、優れた弾性と耐摩耗性を備えています。

PVC 材料: ポリ塩化ビニル (ポリ塩化ビニル) は、柔らかさを調整するためにさまざまな量の可塑剤を添加することにより、「ガラス転移」温度を下げ、優れた柔軟性と可塑性を持ち、成形加工が容易になります。

シリコーン材料：高活性吸着材料、非晶質物質、熱硬化性ゴム。シリコーンは耐熱性、耐寒性に優れ、-60℃～+180℃以上の広い動作温度範囲に優れています。

XLPE 架橋ポリエチレン: 熱硬化性エラストマーへの化学架橋により、絶縁特性が向上し、ケーブルの温度抵抗範囲が拡大し、性能が向上しました。 XLPE ケーブルは燃焼すると二酸化炭素と水が生成され、比較的環境に優しいケーブルです。

これらの材料の選択と使用により、耐高温自動車用ケーブルは、エンジンルームや排気システムの近くなどの高温環境で長期間安定して動作し、自動車の電気システムの正常な動作を保証します。さらに、耐高温ケーブルは、耐油性、耐水性、耐酸性および耐アルカリ性、耐腐食性ガス、耐老化性などの利点も備えており、冶金、電力、石油化学、鉄道車両、エネルギー、鉄鋼などの分野に適しています。鉄鋼、電気機械などの分野。高温耐性ケーブルを選択する場合は、高温条件下でケーブルが良好な性能と安全性を確保できるように、実際のアプリケーションシナリオ、温度環境、電圧レベル、その他の要因に応じて適切なモデルを選択する必要があります。

5. センサーを内蔵したスマートケーブル

統合センサーを備えたスマートカーケーブルは、最新のスマートカーに不可欠な部分であり、車両の電気および電子アーキテクチャにおいて重要な役割を果たしています。スマートカーケーブルは電力の伝送を担当するだけでなく、さらに重要なことに、データと制御信号を伝送し、車内のマイクロコントローラーユニット (MCU)、センサー、アクチュエーター、その他の電子制御ユニット (ECU) を接続して、自動車のシステムを形成します。「ニューラルネットワーク」。

スマートカーケーブルの機能と重要性

データ送信: スマートカーケーブルは、センサーから MCU へのデータの送信、および MCU からアクチュエーターへのコマンドの送信を担当します。このデータには、速度、温度、圧力、位置などが含まれますが、これらに限定されず、車両の正確な制御を実現するために重要です。
配電: ケーブルはデータを送信するだけでなく、車内のさまざまな電子機器に電力を分配して、それらが適切に動作するようにする役割も果たします。
安全性とセキュリティ: ケーブルは、耐火材料の使用や過電流保護の設定など、安全性を考慮して設計されており、誤動作が発生した場合に回路を適切に遮断し、潜在的な安全上の問題を回避できます。

設計要件

スマートカーケーブルの設計は、次の要件を満たす必要があります。

信頼性: ケーブルは、高温、低温、振動、湿度など、車内のさまざまな過酷な環境でも確実に動作できる必要があります。
耐久性: ケーブルは、故障することなく長期間の使用に耐えられる十分な耐久性が必要です。
安全性: ケーブルは短絡のリスクを軽減するために十分に絶縁され、必要な保護機構が備えられている必要があります。
軽量: 車両の軽量化が進む傾向にあり、車両の総重量を軽減するために、ケーブルも可能な限り軽くて細い必要があります。
電磁両立性: ケーブルは、信号干渉を軽減するために、優れたシールド性能を備えている必要があります。

アプリケーションシナリオ

スマートカーケーブルは、以下を含む自動車のさまざまなシステムで広く使用されていますが、これらに限定されません。

エンジン制御システム：エンジンECUとセンサー、アクチュエーターを接続し、精密なエンジン制御を実現します。
ボディ制御システム: ボディ制御モジュール (BCM) を窓、ドアロック、照明、その他のシステムに接続します。
運転支援システム:ADAS (先進運転支援システム) コントローラーとカメラやレーダーなどのセンサーを接続します。
インフォテインメントシステム: マルチメディアセンターとオーディオスピーカー、ナビゲーションシステムなどを接続します。

今後の動向

自動車の電子および電気アーキテクチャが進化するにつれて、スマートカーケーブルも進化しています。将来のトレンドには次のようなものがあります。

集中型アーキテクチャ: 自動車の電子アーキテクチャが分散型から集中型に移行するにつれて、ケーブルの複雑さと長さが減少し、車両の重量が軽減され、情報フローの効率が向上する可能性があります。
インテリジェントな管理: ケーブルには、内蔵センサーやスマートコネクタなどのよりインテリジェントなコンポーネントが統合され、自己診断やステータスレポートが可能になります。
新しい材料の適用: さらに重量を軽減し、性能を向上させるために、ケーブルは新しい軽量材料で作られる場合があります。

スマートカーケーブルは、自動車の電子システムを接続する重要なコンポーネントであり、その設計と性能は自動車の安全性と信頼性を確保するために重要です。テクノロジーが進歩し、自動車エレクトロニクスが加速するにつれて、スマートカーケーブルはより高いパフォーマンスのニーズを満たすために進化し続けます。

6. 生分解性で環境に優しいケーブル

環境保護と持続可能な発展の追求を背景に、自動車製造業界では生分解性で環境に優しい自動車用ケーブルが注目を集めています。これらのケーブルは、性能の面で自動車産業のニーズを満たすだけでなく、環境保護の面でも大きな利点を示します。

生分解性絶縁ケーブル

生分解性絶縁ケーブルは生分解性絶縁材料で作られており、特定の環境条件下では微生物の代謝によって徐々に分解され、最終的には二酸化炭素や水などの環境に優しい小分子に変換されます。このプロセスには通常、一定の時間と適切な環境条件が必要です。生分解性ケーブルの使用は、グリーンで持続可能な開発の原則に沿っています。環境への影響を最小限に抑えながらケーブルの性能を確保し、グリーンケーブル業界の発展を促進します。

無公害絶縁ワニスを施したケーブル

無公害ケーブル用絶縁ワニスは、従来のケーブルに含まれる有害な成分を含む絶縁材の代わりに、無害な絶縁ワニスを使用します。この革新により、環境汚染が軽減されるだけでなく、ケーブルの安全性と信頼性も向上します。

自動車用ケーブルのバイオベース材料

バイオベースの材料、特にポリ乳酸 (PLA) 繊維、複合材料、ナイロンは、生分解性、環境に優しい生産と加工、幅広い原料源、低臭気、低揮発性により、自動車産業での応用に大きな可能性を秘めています。有機化合物（VOC）含有量。生産能力の大幅な増加に伴い、天然資源由来のバイオベースポリマーとしての PLA ポリ乳酸 (PLA) も目覚ましい発展を遂げています。 PLA は天然トウモロコシから化学合成されます。この素材は廃棄後も微生物によりCO2とH2Oに分解され、環境を汚染することなく、グリーンで持続可能な21世紀の新しいエコ素材として注目されています。

自動車用ケーブルへのTPU素材の応用

熱可塑性ポリウレタン (TPU) 材料は、優れた性能を提供するだけでなく、生分解性 (3 ～ 5 年) でリサイクル可能です。TPU 材料の持続可能で環境に優しい特性は、自動車ケーブルに新しいオプションを提供し、ケーブルへの影響を軽減します。環境。

課題と展望

生分解性で環境に優しい自動車用ケーブルには多くの利点がありますが、その用途にはいくつかの課題と制限があります。たとえば、劣化の速度と有効性は環境条件に影響されるため、アプリケーションシナリオの慎重な評価と選択が必要です。同時に、分解性断熱材の性能と安定性は継続的に改善され、信頼性と安全性を確保するためにテストされる必要があります。将来的には、技術が進歩し続け、環境への意識が高まるにつれて、生分解性で環境に優しい自動車用ケーブルが自動車業界で果たす役割が大きくなり、業界全体がより環境に優しく持続可能な方向に向かうと予想されます。