Im Zuge der Weiterentwicklung der Automobilindustrie Industrie – die Ausmusterung VERBRENNUNGSMOTOR Fahrzeuge und die Herstellung von mehr Elektro- und Hybridfahrzeugen – werden immer mehr Erkenntnisse über Elektrisch Antriebsstränge gewonnen. Unabhängig davon, ob der E-Motor von großen Batteriemodulen oder von einer Brennstoffzelle in Verbindung mit einer kleineren Batterie gespeist wird, erfordert die Elektrifizierung neue Systeme und Komponenten, wie z. B. Hochvoltladen, Lithium-Ionen-Batterietechnologie, Brennstoffzellen, Power-E-Motoren und AC-DC-Wechselrichter oder DC-DC-Wandler.
Es ist unerlässlich, dass die Industrie die Sicherheitsanforderungen dieser Komponenten berücksichtigt - wenn nicht, würden die Verbraucher wahrscheinlich große Nachteile bei der Sicherheit von Elektrofahrzeugen erleiden. Da der Elektrisch Antriebstrang in der Regel mit Hochspannung und Strömen von mehreren hundert Ampere arbeitet, war Sicherheit noch nie so wichtig wie heute.
Bei einem Übergang zur Hochvolt-Elektrifizierung mit unbeaufsichtigtem Laden der Batterie könnte das Hochvoltsystem beispielsweise die Gefahr von Kurzschlüssen oder Funken bergen, die zu einem Brand führen könnten. Außerdem gab es bereits mehrere Berichte über schwere Brände, die durch die eingebauten Lithium-Ionen-Batterien verursacht wurden, selbst wenn das Auto geparkt ist und nicht läuft.
Was ist, wenn jemand sein Elektrofahrzeug zu Hause in seiner Garage auflädt (wie im mittleren Bild unten gezeigt)? Die unmittelbare Gefahr, dass ein gefährliches Feuer die Garage niederbrennt und das Leben der Bewohner bedroht, wird offensichtlich. Basierend auf diesem Szenario ist es leicht zu verstehen, warum wir mehr Anforderungen an einen höheren Flammschutz (UL94-V0), eine Temperatur der Glühdrahtzündung (GWIT) oder einen vergleichenden Tracking-Index (CTI) stellen werden.
Erwartete zukünftige Änderung der Anforderungen an den Flammschutz in der Automobilindustrie
Es besteht kein Zweifel, dass flammhemmende Additive in Automobilindustrie Kunststoff Anwendungen derzeit nicht wünschenswert sind, da sie die Material Leistung senken, wie z. B. mechanische Eigenschaften und Fließfähigkeit. Sie verursachen auch zusätzliches Gewicht und Kosten, die jeder Designer senken muss. Wir gehen jedoch davon aus, dass es in naher Zukunft einen starken Trend geben wird, Flammschutz für alle Komponenten im Hochspannungspfad vorzuschreiben – vom Ladestecker bis zum E-Motor. Diese Anforderung kann durch OEMs oder Ebenen ausgelöst werden. Dies könnte auch durch Regulierungsbehörden oder Gesetze vorgeschrieben werden.
Schauen wir uns Flammschutz Transport an – es geht alle über darum, die Fluchtzeit im Notfall zu verlängern (wie im linken Bild oben gezeigt). In einem Flugzeug mit wenig Fluchtmöglichkeit müssen sogar die Sitze und Teppiche die höchsten Spezifikationen für den Flammschutz erfüllen. Ein Auto ist anders, weil der Fahrer oder Passagier leichter entkommen kann als ein Passagier in einem Flugzeug. Aktuell ist das Bestehen der geforderten Flammentests für Autos daher ein Leichtes. Derzeit gibt es nur wenige Anwendungen und Hersteller, die die Verwendung von UL94-V0-zertifizierten Kunststoffen in elektrischen Isolierungen an Bord von Fahrzeugen verlangen.
Während Mild-Hybrid-Autos über eine 48-V-Low-Power-Batterie verfügen, laufen heute alle Vollhybridautos und handelsübliche Batterie-Elektrisch-Fahrzeuge mit Spannungen zwischen 200 V und 400 V. Um die Leistung der Batterie weiter zu erhöhen, sehen wir derzeit eine starke Bewegung auf dem Markt von 400-V- zu 800-V-Batterien, einschließlich eines ultraschnellen Ladenetzes, das derzeit in Europa eingeführt wird, wobei der neue Porsche Taycan eines der ersten kommerziell eingeführten Autos ist, das diese Hochvolttechnologie nutzt.
Die Akteure der Industrie arbeiten aktiv daran, auf noch höhere Spannungen im Bereich von 1.000 V und mehr umzusteigen. Um eine insgesamt höhere elektrische Leistung bei minimierten Leistungsverlusten zu erreichen, wird die Erhöhung der Spannung gegenüber der Erhöhung des Stroms bevorzugt. Elektrische Verluste in der Leitungsskala mit dem Quadrat des Stroms (P~I²). Dies wird in der folgenden Grafik konzeptionell dargestellt.
Der Vorteil, die Spannung im Elektrisch Antriebstrang auf ein höheres Niveau zu bringen
Mit der Umstellung des Antriebstrang von VERBRENNUNGSMOTOR auf E-Antrieb geht auch ein Wandel der Hochleistungs Kunststoffe für Elektrisch Dämm- und Strukturbauteile ein. Bei VERBRENNUNGSMOTOR Motoren müssen Kunststoffe bei Parametern wie niedrigem Verschleiß und Reibung, dauerhaft hohen Betriebstemperaturen bis zu 230 °C oder Öl Widerstand arbeiten. In Elektrisch Autos werden Parameter wie dielektrische Festigkeit, CTI, Thermisch Leitfähigkeit, Entflammbarkeit Widerstand oder EMI-Abschirmung wichtige Faktoren sein.
Die folgende Grafik fasst die aufprall der eingesetzten Hochvoltsysteme in Elektrisch Fahrzeugen auf die wichtigsten Anforderungen an die Isolierung Kunststoffe im Hochvoltpfad zusammen.
Aufprall der Elektrifizierung auf technische Kunststoffe in der Automobilindustrie
Envalior deckt ein breites Portfolio an technischen Kunststoffen ab, von aliphatischen Polyamiden (PA) 6, 46, 66, 666 und 410 bis hin zu aromatischem PA 4T (PPA) und extrem hohem Tg (bis 160°C) PA 4T (ForTii Ace) sowie PPS, PBT, PET und thermoplastischen Copolyetherester (TPC). Unter diesen Kunststoffe PA6, PA66, PA 4T, PBT und PPS erfüllen die Anforderungen der Elektrisch Antriebstrang.
Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal von Envalior ist die langjährige Erfahrung sowohl im Elektronik als auch im Automobilindustrie Industrie. Dies bietet einen erheblichen Mehrwert für Tier 1s und OEMs. Die fortschreitende Umstellung dieser beiden Branchen zwingt traditionelle Automobilindustrie Akteure dazu, ihr IT- und Elektronik-Wissen schnell aufzubauen, während IT-Unternehmen Erfahrungen im strukturellen Fahrzeugdesign sammeln.
Envalior ist gerade in dieser Phase der Umstellung ein wichtiger Akteur, der seinen Kunden aus beiden Branchen hilft, die neu benötigten Kompetenzen aufzubauen. Bereits entwickelte und zugelassene Materialien können nun in neuen Anwendungen eingesetzt werden. Unterstützt durch zusätzliches CAE- und Simulationswissen wird dies dazu beitragen, die Markteinführung zu beschleunigen und die Sicherheit zu verbessern.
Um diesen kommenden Anforderungen gerecht zu werden, hat Envalior seine langjährige Expertise in der Elektronik genutzt und ein vollständiges Portfolio an Materialien entwickelt, die speziell auf den Hochvolt-Ladepfad in Hybrid- und elektrischen Fahrzeugen abzielen, wie oben gezeigt.
Um Weitere Informationen über Envalior fortschrittlichen Materialien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge zu erfahren, Kontaktieren Sie uns oder besuchen Sie plasticsfinder.envalior.com.
Global Marketing Manager für Mobilität
02 January 2020
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Global Marketing Manager für Mobilität
Dr. Tamim Peter Sidiki ist Global Marketing Manager von Mobility. Tamim hat einen Master-Abschluss in Physik und einen Doktortitel in Elektro an Universitäten in Deutschland, Schweden und Schottland. Tamim verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Verbraucher- und Automobilindustrie Elektronik Industrie und ist seit Oktober 2007 bei Envalior.
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