Високовольтні кабелі
Кабелі, що проходять всередині транспортних засобів, зазвичай поділяються на дві категорії за напругою – низьковольтні (від 0 до 60 В), і високовольтні (переважно всі, що вище 60 В). Як правило це можуть бути кабелі до 600, 800 або навіть 1500 В у секторі електронної мобільності.
Ключовою причиною такої різниці є безпека. Контактування людини з усім, що має напругу вище 60 В, зазвичай вважається смертельно небезпечним. Тому стандарти вимагають, щоб зовнішні оболонки високовольтних кабелів були пофарбовані у сигнальний помаранчевий колір. Все для того, щоб цей кабель можна було легко розпізнати власнику автомобіля, технічним спеціалістам та співробітникам служб безпеки на місці аварії.
Для захисту людей та навколишніх компонентів від електроживлення при постійно зростальній напрузі – проєктувальник електромобіля може вибрати щільнішу ізоляцію. Це допоможе надійно забезпечити вищі електричні характеристики. Хоча з іншого боку це також може збільшити витрати на матеріали та зробити кабель важчим і жорсткішим, а значить складнішим для прокладання в автомобілі.
Ізоляція високовольтних кабелів
Різні матеріали забезпечують різні рівні ізоляції. Одним з основних стандартів, за якими їх можна розрізняти, є потрібний температурний режим.
Наприклад, фторполімери широко використовуються в промисловості для високовольтних та високотемпературних застосувань. До них відносяться ETFE (етілентетрафторетилен) і FEP (фторований етиленпропілен), обидва з яких розраховані на 155°C. PFA (перфторалкоксиалкан), ще один фторполімер, розрахований на температуру від 180°C й до 250°C.
Силіконові ізоляції також популярні – вони надзвичайно гнучкі, ідеально працюють при високих температурах і стійкі до пошкоджень від широкого спектра хімічних речовин. Однак дизайнери електромобілів повинні враховувати, як даний матеріал працює в різних хімічних середовищах. Адже він ризикує вийти з ладу при розгерметизації акумулятора. А крім цього може бути механічно слабшим, якщо направляється між елементами з гострими краями. В кінцевому підсумку це може розірвати силікон та пошкодити провідник всередині.
Як альтернатива деякі кабелі ізолюються полімерами, в яких використовується зшивання за допомогою опромінення. Це дозволяє виготовляти кабелі з тоншими ізоляційними стінками без ризику проколу або пошкодження матеріалу високою напругою. До того ж така ізоляція знижує вагу кабелю та відповідно спрощує його прокладання.
Низьковольтні кабелі
Автомобільна електроніка для таких систем, як радіо, кондиціонування повітря, датчики тощо, все частіше проєктується як системи 48 В, замінюючи традиційні – 12 і 24 В. Хоча цей рівень потужності набагато нижчий, він все ще викликає багато занепокоєння, оскільки вимоги до конструкції автомобіля стають більш жорсткими.
Наприклад, система напругою 48 В потребує набагато більшої уваги до корозійної стійкості, дугостійкості та безпеки, ніж система на 12 В. І хоч напруга 48 В вважається низькою – такого струму достатньо, щоб спричинити тяжкі травми.
Водночас кабель 12-48 В може бути виготовлений з використанням менш дорогих матеріалів і конструкцій, ніж високовольтний кабель, без ризику для безпеки, електромагнітної сумісності й т.д. Наприклад, використання кабелю зі зміщеним центром небажане у високовольтних додатках. Адже на один бік ізоляції припадає більший електричний тиск, ніж на інший. У низьковольтних же можна використовувати кабель зі зміщеним центром.
Нижчий рівень електрики, тепла та електромагнітних випромінювань у кабелях 12-48 В також означає, що для них можна використовувати дешевші ізоляційні матеріали, такі як ПВХ або інші термопласти. А все тому, що ймовірність плавлення та ризики, пов'язані з впливом на провідник нижча.
Надзвичайно складними для виробництва є кабелі діаметром менше як 48-50 AWG (0,03-0,02 мм). Вони необхідні для високочастотних з'єднань, наприклад, для передових датчиків у системах безпеки, автономності або моніторингу продуктивності. Такі діаметри вимагають високоточного обладнання та контролю натягу. Крім того, вони можуть витримати лише кілька грамів натягу до розриву.
Тож, в міру розвитку технологій електричних та гібридних транспортних засобів – стандарти та запити до кабелів, ймовірно, змінюватимуться. Й успіх тут полягатиме не в досягненні граничних характеристик кабелів, а у забезпеченні підтримки балансу властивостей електромобіля.