Dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles (VE, VHR, VHE), le choix des matériaux pour les câbles haute tension est crucial pour la sécurité, la durabilité et les performances du véhicule. Le polyéthylène réticulé (XLPE) et le caoutchouc silicone sont deux des matériaux isolants les plus courants, mais ils présentent des différences importantes en termes de comportement à haute température, de propriétés d'isolation, de résistance mécanique, etc.
Globalement, les deuxXLPELe caoutchouc silicone est largement utilisé dans les câbles intérieurs automobiles. Quel matériau est donc le mieux adapté aux câbles haute tension des véhicules à énergies nouvelles ?
Pourquoi les câbles haute tension pour véhicules à énergies nouvelles nécessitent-ils des matériaux d'isolation haute performance ?
Dans les véhicules à énergies nouvelles, les câbles haute tension sont principalement utilisés pour la batterie, le moteur, le système de commande électronique et le système de charge, avec des tensions de fonctionnement allant de 600 V à 1500 V, voire plus.
Cela nécessite que les câbles aient :
1) Excellentes performances d'isolation pour prévenir les pannes électriques et garantir la sécurité.
2) Résistance exceptionnelle aux hautes températures pour supporter les environnements d'exploitation difficiles et prévenir la dégradation de l'isolation.
3) Forte résistance aux contraintes mécaniques, à la flexion, aux vibrations et à l'usure.
4) Bonne résistance à la corrosion chimique pour s'adapter aux environnements complexes et prolonger la durée de vie.
Actuellement, les couches isolantes des câbles haute tension des véhicules à énergies nouvelles sont principalement en polyéthylène réticulé (XLPE) ou en caoutchouc silicone. Nous comparerons ci-dessous ces deux matériaux en détail.
Le tableau montre que le XLPE offre de meilleures performances en termes de résistance à la tension, de résistance mécanique, de résistance au vieillissement et de maîtrise des coûts, tandis que le caoutchouc silicone présente des avantages en matière de résistance aux hautes températures et de flexibilité.
Pourquoi le XLPE est-il le matériau de choix pour les câbles haute tension des véhicules à énergies nouvelles ?
1) Performances d'isolation supérieures : Le matériau isolant XLPE possède une rigidité diélectrique plus élevée (≥ 30 kV/mm), ce qui lui confère une meilleure résistance aux risques de claquage électrique dans les environnements haute tension que le caoutchouc silicone. De plus, les faibles pertes diélectriques du matériau isolant XLPE garantissent des performances stables à long terme, le rendant idéal pour les systèmes d'alimentation des véhicules à énergies nouvelles.
2) Propriétés mécaniques supérieures : En conduisant, les vibrations de la carrosserie peuvent exercer des contraintes mécaniques sur les câbles. Le XLPE présente une résistance à la traction plus élevée, une meilleure résistance à l’usure et une résistance supérieure aux coupures, ce qui le rend plus adapté à une utilisation à long terme et permet de réduire les coûts d’entretien par rapport au caoutchouc silicone.
3) Meilleure résistance au vieillissement : le matériau isolant XLPE présente une excellente résistance au vieillissement par arborescence d’eau, garantissant la stabilité du câble même en présence d’une forte humidité et de champs électriques élevés. Ceci est crucial pour les véhicules à énergies nouvelles, notamment pour les applications à forte charge telles que les batteries haute tension et les systèmes de charge rapide.
4) Flexibilité modérée pour répondre aux exigences de câblage : comparé au caoutchouc silicone, le XLPE offre une flexibilité modérée, assurant un bon équilibre entre souplesse de câblage et résistance mécanique. Il est particulièrement performant pour des applications telles que les faisceaux haute tension embarqués, les lignes de commande moteur et les connexions de batteries.
5) Plus économique : le XLPE est plus économique que le caoutchouc silicone, ce qui favorise la production de masse. Il est devenu le matériau de référence pour les câbles haute tension des véhicules à énergies nouvelles.
Analyse des scénarios d'application : XLPE vs caoutchouc silicone
Le XLPE, grâce à son excellente résistance à la tension, sa résistance mécanique et ses avantages en termes de coût, est plus compétitif dans l'application des câbles haute tension pour les véhicules à énergies nouvelles.
À mesure que la technologie des véhicules à énergies nouvelles continue de progresser, les matériaux XLPE sont également modernisés pour répondre aux exigences accrues des différents scénarios d'application :
1) XLPE résistant aux hautes températures (150℃-200℃) : Convient aux systèmes d'entraînement électrique à haut rendement de nouvelle génération.
2) Polyéthylène réticulé à faible émission de fumée et sans halogène (LSZH) : Conforme aux normes environnementales pour les véhicules à énergies nouvelles.
3) Couche de blindage optimisée : Améliore la résistance aux interférences électromagnétiques (EMI) et la compatibilité électromagnétique (CEM) globale du véhicule.
Globalement, le XLPE occupe une place prépondérante dans le secteur des câbles haute tension pour véhicules à énergies nouvelles grâce à ses excellentes performances d'isolation, sa résistance à la tension, sa robustesse mécanique et son rapport coût-efficacité avantageux. Si le caoutchouc silicone convient aux environnements à très haute température, son coût plus élevé le réserve à des applications spécifiques. Pour les câbles haute tension courants des véhicules à énergies nouvelles, le XLPE est le choix idéal et trouve de nombreuses applications, notamment dans les faisceaux de batteries, les câbles de moteurs haute tension et les câbles de charge rapide.
Dans le contexte du développement rapide de l'industrie des véhicules à énergies nouvelles, les entreprises doivent prendre en compte des facteurs tels que les scénarios d'application, les exigences en matière de résistance à la température et les budgets de coûts lors du choix des matériaux des câbles haute tension afin de garantir la sécurité et la durabilité des câbles.
Date de publication : 28 février 2025