Actualités - Innovations dans les câbles électriques automobiles : quoi de neuf sur le marché ?

Avec l'évolution rapide de l'industrie automobile, les câbles électriques sont devenus des composants essentiels des véhicules modernes. Voici quelques-unes des dernières innovations en matière de câbles électriques automobiles :

1. Câbles haute tension pour véhicules électriques

Les câbles haute tension pour véhicules électriques sont des composants clés utilisés pour connecter les batteries haute tension, les onduleurs, les compresseurs de climatisation, les générateurs triphasés et les moteurs électriques afin de transmettre l'énergie électrique. Comparés aux câbles utilisés dans les véhicules à carburant traditionnels, les câbles haute tension pour véhicules électriques présentent les caractéristiques et exigences suivantes :

Haute tension et courant élevé : les câbles haute tension pour véhicules électriques sont conçus pour supporter des tensions allant jusqu'à 600 VCA/900 VCC (voitures particulières) ou 1 000 VCA/1 500 VCC (véhicules utilitaires) et des courants de 250 A à 450 A, voire plus. Ces valeurs sont bien supérieures à celles des systèmes 12 V généralement utilisés dans les véhicules à carburant conventionnels.

Matériau conducteur : Les conducteurs sont généralement constitués de fils de cuivre souple recuits ou étamés pour une conductivité et une résistance à la corrosion améliorées. Les fils de cuivre sans oxygène (contenant moins de 0,001 % d'oxygène et une pureté supérieure à 99,99 %) sont largement utilisés dans les câbles haute tension des véhicules électriques en raison de leur grande pureté et de leur résistance à la fragilité.

Matériaux d'isolation et de gaine : Afin de répondre aux exigences de haute tension et de courant élevé, les câbles haute tension sont isolés avec des matériaux isolants à paroi épaisse, tels que le caoutchouc de silicone, le polyéthylène réticulé ou la polyoléfine réticulée, qui ont une bonne résistance à la chaleur et un effet ignifuge, et peuvent supporter des températures élevées de plus de 150℃.

Blindage et protection : les câbles haute tension nécessitent un blindage électromagnétique pour réduire le bruit du champ électromagnétique et les interférences électromagnétiques, tandis que les matériaux de protection (tels que les tubes d'isolation thermique et les tubes compilés) et les bagues d'étanchéité sur la couche extérieure des câbles garantissent que les câbles sont étanches, résistants à la poussière et à l'abrasion dans les environnements difficiles.

Conception et câblage : La conception des câbles haute tension pour véhicules électriques doit tenir compte des contraintes d'espace de câblage, des exigences de sécurité (par exemple, espacement minimal de 100 mm ou plus entre les conducteurs haute et basse tension), du poids et du coût. Le rayon de courbure du câble, la distance au point de fixation et l'environnement d'utilisation (par exemple, à l'intérieur ou à l'extérieur du véhicule) influenceront également sa conception et son choix.

Normes et spécifications : La conception et la fabrication de câbles haute tension pour véhicules électriques respectent une série de normes industrielles, telles que la norme QC-T1037 de l'industrie automobile relative aux câbles haute tension pour véhicules routiers et la norme TCAS 356-2019 relative aux câbles haute tension pour véhicules à énergie nouvelle. Ces normes imposent des exigences spécifiques en matière de performances électriques, de performances mécaniques et d'adaptabilité environnementale des câbles.

Applications : les câbles haute tension pour véhicules électriques servent non seulement aux connexions embarquées, mais aussi aux connexions entre le port de charge et la batterie, à l'intérieur de la batterie, entre la batterie et le moteur et d'autres composants, ainsi qu'aux dispositifs de stockage d'énergie de la batterie et à d'autres domaines. Ces câbles doivent résister à des conditions difficiles telles que les environnements à hautes et basses températures, le brouillard salin, les champs électromagnétiques, l'huile et les produits chimiques.

Le développement et l'utilisation de câbles haute tension pour véhicules électriques sont essentiels pour promouvoir un avenir durable et respectueux du climat pour la mobilité électrique. Avec les progrès constants de la technologie des véhicules électriques, les performances et les normes des câbles haute tension sont optimisées pour répondre à la demande croissante en matière de transmission d'énergie et de sécurité.

2. Câbles en aluminium légers

L'adoption de câbles automobiles légers en aluminium est une tendance majeure de l'industrie automobile, notamment dans le secteur des nouvelles énergies, en quête de légèreté, d'efficacité énergétique et d'autonomie. Voici une analyse détaillée des câbles automobiles légers en aluminium :

Contexte et tendance

Demande de conception automobile légère : avec le développement rapide des véhicules à énergies nouvelles, la demande de conception automobile légère s'accroît. Les fils et câbles, principaux composants de la transmission de puissance automobile, sont traditionnellement conçus avec du cuivre comme conducteur, mais les câbles à âme en cuivre sont coûteux et lourds. Par conséquent, le développement de fils et câbles conducteurs en aluminium légers et économiques pour les automobiles est devenu un choix incontournable pour la conception automobile légère.

Avantages des câbles en aluminium : l'industrie électrique traditionnelle utilise depuis longtemps des câbles en aluminium. Leur faible coût, leur légèreté et leur longue durée de vie les rendent particulièrement adaptés au transport d'électricité haute tension longue distance. La Chine dispose de ressources abondantes en aluminium, dont les prix fluctuent, sont stables et faciles à contrôler. Dans le secteur des véhicules à énergies nouvelles, l'utilisation de câbles en aluminium à la place des câbles en cuivre constitue une solution idéale pour réduire le poids et les coûts.

Cas d'application de produits en fil d'aluminium

Modèle de bus : batterie interne et externe soudage par ultrasons fil d'aluminium, utilisation de fil de connexion d'alimentation de grand diamètre, l'avantage de l'utilisation de fil d'aluminium est évident.

Voiture de tourisme : le jeu de barres CC est équipé d'un câble en aluminium de 50 mm², fabriqué en série avec succès. Le soudage par ultrasons améliore efficacement les performances de contact électrique des joints et réduit significativement la qualité du faisceau de câbles par rapport aux fils en cuivre.

Pistolet de charge CA : utilisant un fil en alliage d'aluminium résistant à la flexion à haute résistance, léger, des performances stables dans le test de vieillissement, a progressivement commencé la production de masse ; le fil de port de charge CC pour voitures particulières utilise un fil d'aluminium pour améliorer la dissipation de la chaleur, et le soudage par ultrasons est utilisé dans la borne de port de charge ronde, ce qui améliore considérablement les performances de contact électrique, réduit la quantité de chaleur générée et améliore la durée de vie.

Différences de performances entre le cuivre et l'aluminium

Résistivité et conductivité : En raison de la résistivité différente de l'aluminium et du cuivre, la conductivité du conducteur en aluminium est de 62 % IACS. Lorsque la section transversale du conducteur en aluminium est 1,6 fois celle du cuivre, ses performances électriques sont les mêmes que celles du cuivre.

Rapport massique : la masse spécifique de l'aluminium est de 2,7 kg/m³, celle du cuivre de 8,89 kg/m³. Le rapport massique entre les deux est donc de (2,7 × 160 %)/(8,89 × 1)≈50 %. Cela signifie qu'à performances électriques égales, la masse du conducteur en aluminium est deux fois moins importante que celle du conducteur en cuivre.

Espace de marché et perspectives

Taux de croissance annualisé : Selon une analyse de marché, le taux de croissance annualisé des tôles laminées et des matériaux extrudés en aluminium sera d'environ 30 % d'ici 2025, ce qui montre l'énorme potentiel de l'aluminium dans le domaine de l'allègement automobile.

Analyse d'incertitude

Facteurs de coût : Bien que les câbles en aluminium présentent des avantages en termes de coût, il existe un facteur négatif lié à l'augmentation du coût de l'aluminium par rapport à l'acier dans l'industrie automobile, ce qui peut affecter la vitesse de popularisation des câbles en aluminium.

Défis techniques : L'application des câbles en aluminium dans les automobiles est toujours confrontée à des défis techniques, tels que l'amélioration des performances de contact électrique des joints et l'optimisation de la dissipation thermique, qui doivent être résolus grâce à l'innovation technologique.

L'adoption de câbles automobiles légers en aluminium est une tendance incontournable pour l'industrie automobile, qui vise à réaliser des économies d'énergie, à réduire les émissions et à améliorer l'autonomie. Grâce aux progrès technologiques constants et à l'optimisation continue des coûts, l'utilisation de câbles en aluminium dans l'industrie automobile se généralisera, contribuant ainsi de manière significative à l'allègement des véhicules, aux économies d'énergie et à la réduction des émissions.

3. Câbles blindés pour la réduction des interférences électromagnétiques

Les interférences électromagnétiques (IEM) dans les automobiles constituent un problème complexe, notamment dans les véhicules électriques et hybrides, en raison de l'utilisation intensive d'appareils électroniques de forte puissance. Étant l'un des principaux facteurs de ces interférences, la conception et le choix des matériaux des faisceaux de câbles automobiles sont essentiels pour les minimiser. Voici quelques points clés pour réduire les interférences électromagnétiques dans les automobiles grâce à l'utilisation de câbles blindés :

Comment fonctionnent les câbles blindés : Les câbles blindés fonctionnent en ajoutant une couche de tresse métallique ou de feuille autour des conducteurs. Ce blindage réfléchit et absorbe les ondes électromagnétiques, réduisant ainsi les interférences électromagnétiques. Le blindage est connecté à la terre, ce qui dirige l'énergie électromagnétique capturée vers la terre et l'empêche d'interférer avec d'autres appareils électroniques.

Types de blindage : Il existe deux principaux types de blindage : le blindage métallique tressé et le blindage par feuille. Le blindage métallique tressé offre une meilleure résistance mécanique et une meilleure flexibilité, tandis que le blindage par feuille offre un meilleur blindage aux basses fréquences. Dans les applications automobiles, il est courant d'utiliser une combinaison de ces deux types de blindage pour un blindage optimal.

Mise à la terre du blindage : Pour qu'un câble blindé soit efficace, le blindage doit être correctement mis à la terre. S'il n'est pas correctement mis à la terre, il peut se transformer en antenne et augmenter les interférences électromagnétiques. Dans les automobiles, il est courant de fixer le blindage à la structure métallique du véhicule pour assurer une bonne connexion à la terre.

Utilisation de câbles blindés : Dans l'automobile, les câbles blindés sont principalement utilisés pour les lignes de signaux et de commande critiques, sensibles aux interférences électromagnétiques ou susceptibles de devenir elles-mêmes des sources d'interférences électromagnétiques. Par exemple, les lignes utilisées pour les calculateurs moteur (ECU), les signaux des capteurs, les réseaux embarqués (par exemple, les bus CAN) et les systèmes de divertissement utilisent généralement des câbles blindés.

Utilisation de câbles blindés en conjonction avec des câbles non blindés : dans les environnements automobiles où l'espace est limité, les câbles haute tension et basse tension sont souvent placés à proximité les uns des autres. Pour minimiser les interférences électromagnétiques, le câble haute tension peut être blindé, tandis que le câble basse tension peut être non blindé. Ainsi, le blindage du câble haute tension protège le câble basse tension des interférences électromagnétiques.

Disposition et conception des câbles : Outre l'utilisation de câbles blindés, une disposition appropriée des câbles est également essentielle. Il est important d'éviter la formation de boucles dans les câbles, car elles augmentent les interférences électromagnétiques. De plus, les câbles doivent être placés le plus loin possible des sources d'interférences électromagnétiques, telles que les moteurs et les convertisseurs de puissance.

Utilisation de filtres : En plus des câbles blindés, des filtres EMI peuvent être ajoutés aux deux extrémités du câble pour minimiser davantage les EMI. Les filtres peuvent être des condensateurs ou des inductances, qui filtrent le bruit dans une plage de fréquences spécifique.

En résumé, en utilisant des câbles blindés et en les combinant avec une disposition de câbles et des techniques de filtrage appropriées, les interférences électromagnétiques dans les automobiles peuvent être considérablement réduites, améliorant ainsi la fiabilité et les performances des équipements électroniques.

4. Câbles résistants aux hautes températures

Les câbles automobiles résistants aux hautes températures sont conçus pour l'industrie automobile afin de maintenir des performances stables dans des environnements à haute température. Ils sont principalement composés de plusieurs matériaux spéciaux pour garantir fiabilité et sécurité dans les zones à haute température comme les compartiments moteur. Voici quelques matériaux couramment utilisés pour les câbles automobiles résistants aux hautes températures :

Matériaux TPE : élastomères thermoplastiques (élastomères thermoplastiques), notamment styrènes, oléfines, diènes, chlorure de vinyle, polyesters, esters, amides, organofluorés, silicones et vinyles. Actuellement, les élastomères à base de SEBS (copolymère bloc styrène-éthylène-butylène-styrène) sont les TPE les plus utilisés.

Matériaux TPU : polyuréthane thermoplastique (polyuréthane thermoplastique), la structure moléculaire est divisée en type polyester et type polyéther, par le bloc rigide et les segments de chaîne flexibles. Les matériaux TPU dans le processus de traitement du moulage par injection représentent plus de 40 % du moulage par extrusion, soit environ 35 %, avec une bonne élasticité et une bonne résistance à l'usure.

Matériau PVC : chlorure de polyvinyle (chlorure de polyvinyle), grâce à l'ajout de différentes quantités de plastifiants pour réguler sa douceur, réduire sa température de « transition vitreuse », de manière à avoir une bonne flexibilité et plasticité, facile à traiter le moulage.

Matériau silicone : matériau adsorbant hautement actif, substance amorphe et caoutchouc thermodurcissable. Le silicone offre une excellente résistance à la chaleur et au froid et fonctionne sur une large plage de températures, de -60 °C à +180 °C et au-delà.

Polyéthylène réticulé XLPE : grâce à la réticulation chimique en élastomères thermodurcissables, les propriétés isolantes du câble sont améliorées, sa plage de résistance à la température est étendue et ses performances sont améliorées. Une fois brûlé, le câble XLPE produit du dioxyde de carbone et de l'eau, ce qui le rend relativement respectueux de l'environnement.

La sélection et l'utilisation de ces matériaux permettent aux câbles automobiles résistants aux hautes températures de fonctionner de manière stable et durable dans des environnements à haute température tels que les compartiments moteur et les systèmes d'échappement, garantissant ainsi le bon fonctionnement des systèmes électriques automobiles. De plus, les câbles résistants aux hautes températures présentent des avantages tels que la résistance à l'huile, à l'eau, aux acides et aux bases, aux gaz corrosifs et au vieillissement. Ils conviennent à la métallurgie, à l'énergie électrique, à la pétrochimie, au matériel roulant, à l'énergie, à la sidérurgie, aux machines électriques et à d'autres secteurs. Lors du choix de câbles résistants aux hautes températures, il est essentiel de choisir le modèle adapté à l'application, à la température ambiante, au niveau de tension et à d'autres facteurs afin de garantir de bonnes performances et une sécurité optimale à haute température.

5. Câbles intelligents avec capteurs intégrés

Les câbles intelligents avec capteurs intégrés font partie intégrante des voitures intelligentes modernes et jouent un rôle essentiel dans l'architecture électrique et électronique du véhicule. Ils assurent non seulement la transmission de l'énergie, mais surtout le transport des données et des signaux de commande, reliant les microcontrôleurs (MCU), les capteurs, les actionneurs et autres unités de contrôle électronique (ECU) du véhicule, formant ainsi son « réseau neuronal ».

La fonction et l'importance des câbles de voiture intelligents

Transmission de données : Les câbles de voiture intelligents sont chargés de transmettre les données des capteurs au microcontrôleur (MCU) et les commandes du microcontrôleur aux actionneurs. Ces données incluent, entre autres, la vitesse, la température, la pression, la position, etc., et sont essentielles pour un contrôle précis du véhicule.
Distribution d'énergie : Le câble transmet non seulement des données, mais est également responsable de la distribution d'énergie aux différents appareils électroniques de la voiture pour garantir leur bon fonctionnement.
Sécurité et sûreté : Le câble est conçu dans un souci de sécurité, comme l'utilisation de matériaux ignifuges et le réglage d'une protection contre les surintensités, pour garantir que le circuit peut être coupé à temps en cas de dysfonctionnement, évitant ainsi les risques potentiels pour la sécurité.

Exigences de conception

La conception des câbles de voiture intelligente doit répondre aux exigences suivantes :

Fiabilité : les câbles doivent pouvoir fonctionner de manière fiable dans divers environnements difficiles de la voiture, notamment les températures élevées, les basses températures, les vibrations et l'humidité.
Durabilité : les câbles doivent être suffisamment durables pour supporter de longues périodes d’utilisation sans défaillance.
Sécurité : Les câbles doivent être bien isolés pour réduire les risques de courts-circuits et disposer des mécanismes de protection nécessaires.
Léger : Avec la tendance vers des véhicules légers, les câbles doivent également être aussi légers et fins que possible pour réduire le poids total du véhicule.
Compatibilité électromagnétique : les câbles doivent avoir de bonnes performances de blindage pour réduire les interférences du signal.

Scénario d'application

Les câbles de voiture intelligents sont largement utilisés dans divers systèmes automobiles, y compris, mais sans s'y limiter :

Système de contrôle du moteur : connexion de l'ECU du moteur aux capteurs et aux actionneurs pour réaliser un contrôle précis du moteur.
Système de contrôle de la carrosserie : connexion du module de contrôle de la carrosserie (BCM) aux fenêtres, aux serrures de porte, à l'éclairage et à d'autres systèmes.
Système d'assistance à la conduite : connecte le contrôleur ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) à des capteurs tels qu'une caméra et un radar.
Système d'infodivertissement : relie le centre multimédia aux haut-parleurs audio, au système de navigation, etc.

Tendances futures

Les architectures électroniques et électriques des automobiles évoluent, tout comme les câbles pour voitures intelligentes. Les tendances futures incluent :

Architecture centralisée : à mesure que les architectures électroniques automobiles passent d'une architecture distribuée à une architecture centralisée, la complexité et la longueur des câbles sont susceptibles de diminuer, ce qui contribuera à réduire le poids du véhicule et à améliorer l'efficacité du flux d'informations.
Gestion intelligente : les câbles intégreront des composants plus intelligents, tels que des capteurs intégrés et des connecteurs intelligents, permettant l'autodiagnostic et la génération de rapports d'état.
Application de nouveaux matériaux : pour réduire davantage le poids et améliorer les performances, les câbles peuvent être fabriqués à partir de nouveaux matériaux légers.

Les câbles automobiles intelligents sont des composants clés reliant les systèmes électroniques automobiles. Leur conception et leurs performances sont essentielles pour garantir la sécurité et la fiabilité des véhicules. Avec les progrès technologiques et l'accélération de l'électronique automobile, les câbles automobiles intelligents continueront d'évoluer pour répondre aux besoins de performances accrues.

6. Câbles biodégradables et écologiques

Dans un contexte de protection de l'environnement et de développement durable, les câbles automobiles biodégradables et respectueux de l'environnement sont devenus un sujet d'actualité dans l'industrie automobile. Ces câbles répondent non seulement aux exigences de performance de l'industrie automobile, mais présentent également des avantages significatifs en termes de protection de l'environnement.

Câbles isolés biodégradables

Les câbles isolés biodégradables sont constitués de matériaux isolants biodégradables qui, dans certaines conditions environnementales, peuvent être progressivement décomposés par le métabolisme des micro-organismes et finalement transformés en petites molécules respectueuses de l'environnement, telles que le dioxyde de carbone et l'eau. Ce processus nécessite généralement un certain temps et des conditions environnementales appropriées. L'utilisation de câbles biodégradables s'inscrit dans le cadre du développement durable. Elle garantit la performance des câbles tout en minimisant leur impact sur l'environnement et favorise le développement de l'industrie des câbles verts.

Câbles avec vernis isolant non polluant

Le vernis isolant non polluant pour câbles remplace les matériaux isolants contenant des ingrédients dangereux des câbles traditionnels par un vernis isolant non dangereux. Cette innovation réduit non seulement la pollution environnementale, mais améliore également la sécurité et la fiabilité des câbles.

Matériaux biosourcés dans les câbles automobiles

Les matériaux biosourcés, notamment les fibres d'acide polylactique (PLA), les composites et le nylon, présentent un fort potentiel d'application dans l'industrie automobile grâce à leur biodégradabilité, leur production et leur transformation respectueuses de l'environnement, leur large gamme de sources de matières premières, leur faible odeur et leur faible teneur en composés organiques volatils (COV). Avec l'augmentation substantielle de la capacité de production, le PLA (acide polylactique) (PLA), polymère biosourcé issu de ressources naturelles, a également connu un essor considérable. Le PLA est synthétisé chimiquement à partir de maïs naturel. Après son rejet, ce matériau peut être décomposé en CO₂ et H₂O par des micro-organismes, sans polluer l'environnement. Il est reconnu comme un nouvel éco-matériau écologique et durable au XXIe siècle.

Application des matériaux TPU dans les câbles automobiles

Les matériaux en polyuréthane thermoplastique (TPU) offrent non seulement d'excellentes performances, mais sont également biodégradables (3 à 5 ans) et recyclables. Les propriétés durables et respectueuses de l'environnement des matériaux TPU offrent une nouvelle option pour les câbles automobiles, ce qui contribue à réduire l'impact sur l'environnement.

Défis et perspectives

Bien que les câbles automobiles biodégradables et écologiques présentent de nombreux avantages, leur application se heurte à des défis et des limites. Par exemple, la vitesse et l'efficacité de la dégradation sont affectées par les conditions environnementales, ce qui nécessite une évaluation et une sélection rigoureuses des scénarios d'application. Parallèlement, les performances et la stabilité des matériaux isolants dégradables doivent être constamment améliorées et testées pour garantir leur fiabilité et leur sécurité. À l'avenir, avec les progrès technologiques et la sensibilisation croissante aux questions environnementales, les câbles automobiles biodégradables et écologiques devraient jouer un rôle croissant dans l'industrie automobile, propulsant l'ensemble du secteur vers une orientation plus respectueuse de l'environnement et durable.