Trong lĩnh vực xe năng lượng mới (EV, PHEV, HEV), việc lựa chọn vật liệu cho cáp cao áp là rất quan trọng đối với sự an toàn, độ bền và hiệu suất của xe. Polyethylene liên kết chéo (XLPE) và cao su silicon là hai trong số các vật liệu cách điện phổ biến nhất, nhưng chúng có những khác biệt đáng kể về hiệu suất ở nhiệt độ cao, tính chất cách điện, độ bền cơ học, và nhiều yếu tố khác.
Nhìn chung, cả haiXLPECao su silicon và cao su silicone được sử dụng rộng rãi trong các loại dây cáp nội thất ô tô. Vậy, vật liệu nào phù hợp hơn cho dây cáp cao áp trong xe năng lượng mới?
Tại sao cáp điện cao áp dành cho xe năng lượng mới lại cần vật liệu cách điện hiệu suất cao?
Dây cáp cao áp trong xe năng lượng mới chủ yếu được sử dụng cho bộ pin, động cơ, hệ thống điều khiển điện tử và hệ thống sạc, với điện áp hoạt động từ 600V đến 1500V, hoặc thậm chí cao hơn.
Điều này đòi hỏi các loại cáp phải có:
1) Khả năng cách điện tuyệt vời giúp ngăn ngừa sự cố điện và đảm bảo an toàn.
2) Khả năng chịu nhiệt độ cao vượt trội, đáp ứng được môi trường hoạt động khắc nghiệt và ngăn ngừa sự xuống cấp của lớp cách điện.
3) Khả năng chống chịu tốt với các ứng suất cơ học, uốn cong, rung động và mài mòn.
4) Khả năng chống ăn mòn hóa học tốt, thích ứng với môi trường phức tạp và kéo dài tuổi thọ.
Hiện nay, lớp cách điện của cáp cao áp trong xe năng lượng mới chủ yếu sử dụng XLPE hoặc cao su silicon. Dưới đây, chúng ta sẽ so sánh chi tiết hai loại vật liệu này.
Từ bảng số liệu, có thể thấy rằng XLPE có hiệu suất tốt hơn về khả năng chịu điện áp, độ bền cơ học, khả năng chống lão hóa và kiểm soát chi phí, trong khi cao su silicon có ưu điểm về khả năng chịu nhiệt độ cao và tính linh hoạt.
Tại sao XLPE lại là vật liệu được ưa chuộng cho cáp điện cao áp trong xe năng lượng mới?
1) Khả năng cách điện vượt trội: Vật liệu cách điện XLPE có độ bền điện môi cao hơn (≥30kV/mm), giúp chống lại nguy cơ đánh thủng điện trong môi trường điện áp cao tốt hơn so với cao su silicon. Ngoài ra, vật liệu cách điện XLPE có tổn hao điện môi thấp, đảm bảo hiệu suất ổn định lâu dài, phù hợp cho hệ thống điện của xe năng lượng mới.
2) Tính chất cơ học tốt hơn: Trong quá trình lái xe, rung động từ thân xe có thể tạo ra ứng suất cơ học lên dây cáp. XLPE có độ bền kéo cao hơn, khả năng chống mài mòn tốt hơn và khả năng chống cắt vượt trội, do đó phù hợp hơn cho việc sử dụng lâu dài và giảm chi phí bảo trì so với cao su silicon.
3) Khả năng chống lão hóa tốt hơn: Vật liệu cách điện XLPE có khả năng chống lão hóa do hiện tượng cây nước tuyệt vời, đảm bảo cáp vẫn ổn định trong môi trường độ ẩm cao và điện trường cao. Điều này rất quan trọng đối với xe năng lượng mới, đặc biệt là trong các ứng dụng tải trọng cao như bộ pin cao áp và hệ thống sạc nhanh.
4) Độ linh hoạt vừa phải đáp ứng yêu cầu đấu dây: So với cao su silicon, XLPE có độ linh hoạt vừa phải, cân bằng giữa tính linh hoạt của dây dẫn và độ bền cơ học. Nó hoạt động xuất sắc trong các ứng dụng như bó dây điện cao áp trong xe, đường điều khiển động cơ và kết nối bộ pin.
5) Hiệu quả chi phí hơn: XLPE có hiệu quả chi phí hơn so với cao su silicon, hỗ trợ sản xuất hàng loạt. Nó đã trở thành vật liệu chủ đạo cho cáp điện cao áp trong xe năng lượng mới.
Phân tích kịch bản ứng dụng: XLPE so với cao su silicon
Với khả năng chịu điện áp, độ bền cơ học và lợi thế về chi phí vượt trội, XLPE có tính cạnh tranh cao hơn trong ứng dụng cáp cao áp cho xe năng lượng mới.
Khi công nghệ xe năng lượng mới tiếp tục phát triển, vật liệu XLPE cũng đang được nâng cấp để đáp ứng các yêu cầu cao hơn trong các kịch bản ứng dụng:
1) XLPE chịu nhiệt độ cao (150℃-200℃): Thích hợp cho các hệ thống truyền động điện hiệu suất cao thế hệ mới.
2) Polyethylene liên kết ngang không chứa halogen, ít khói (LSZH): Đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường dành cho xe năng lượng mới.
3) Lớp chắn được tối ưu hóa: Tăng cường khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) và cải thiện khả năng tương thích điện từ (EMC) tổng thể của xe.
Nhìn chung, XLPE chiếm vị trí thống lĩnh trong lĩnh vực cáp cao áp cho xe năng lượng mới nhờ hiệu suất cách điện tuyệt vời, khả năng chịu điện áp, độ bền cơ học và lợi thế về chi phí. Trong khi cao su silicon phù hợp với môi trường nhiệt độ cực cao, chi phí cao hơn khiến nó chỉ phù hợp với những nhu cầu đặc biệt. Đối với các loại cáp cao áp thông dụng trong xe năng lượng mới, XLPE là lựa chọn tốt nhất và có thể được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quan trọng như bộ dây dẫn ắc quy, cáp động cơ cao áp và cáp sạc nhanh.
Trong bối cảnh ngành công nghiệp xe năng lượng mới phát triển nhanh chóng, các công ty cần xem xét các yếu tố như kịch bản ứng dụng, yêu cầu về khả năng chịu nhiệt và ngân sách chi phí khi lựa chọn vật liệu cáp cao áp để đảm bảo an toàn và độ bền của cáp.
Thời gian đăng bài: 28/02/2025