لماذا تعتبر أنابيب الانكماش الحراري المقاومة للهب ضرورية لسلامة مركبات الطاقة الجديدة

مقدمة: صعود المركبات الكهربائية الجديدة والدور الحاسم للعزل

مع تسارع التحوّل العالمي نحو النقل المستدام، تعيد سيارات الطاقة الجديدة (NEVs) - بما في ذلك السيارات الكهربائية والهجينة والطرازات التي تعمل بالهيدروجين - تعريف معايير السلامة في السيارات. تقع في قلب هذه السيارات أنظمة كهربائية عالية الجهد، حيث يمكن أن تؤدي حتى الأعطال البسيطة في العزل إلى حرائق كارثية أو أعطال في النظام. وقد برزت أنابيب الانكماش الحراري المثبطة للهب كعنصر غير قابل للتفاوض في حماية سلامة السيارات الكهربائية الجديدة. تستكشف هذه المدونة سبب أهمية هذه المادة التي لا غنى عنها، مدعومة بالرؤى التقنية والمعايير الصناعية والتطبيقات الواقعية.

1. البيئة ذات المخاطر العالية للأنظمة الكهربائية للمركبات الكهربائية الجديدة

تعمل المركبات الكهربائية القريبة من الأرض في ظروف قاسية:

• الجهد العالي: غالبًا ما تتجاوز حزم البطاريات والمحركات 600 فولت، مما يتطلب عزلًا يتحمل الضغط الكهربائي الشديد.
• التحديات الحرارية: تتحمل المكونات مثل محركات المحرك ومنافذ الشحن درجات حرارة تتراوح من -55 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
• التعرض للمواد الكيميائية: يهدد الزيت وسائل التبريد وملوثات الطريق سلامة العزل بمرور الوقت.

سبب أهمية مثبطات اللهب

أنابيب مثبطة للهب (مصنفة UL94 V0 أو VW-1) تمنع انتشار الحريق عن طريق الإطفاء الذاتي في غضون 30 ثانية من إزالة اللهب. على سبيل المثال، تجمع أنابيب TA37 من HellermannTyton بين المواد الخالية من الهالوجين وانبعاثات الدخان المنخفضة، وهو أمر بالغ الأهمية لتقليل الأبخرة السامة أثناء حالات الطوارئ.

2. التطبيقات الرئيسية في المركبات القريبة من الأرض

a. أنظمة البطاريات

بطاريات الليثيوم أيون عرضة للهروب الحراري - وهو عبارة عن تفاعل متسلسل يسبب انفجارات. تعمل الأنابيب المثبطة للهب على عزل أطراف البطارية وقضبان التوصيل مما يقلل من مخاطر قصر الدائرة الكهربائية. على سبيل المثال، تتحمل أنابيب البولي أوليفين من Woer قوة عازلة تبلغ 15 كيلو فولت/مم مما يضمن العزل حتى في ظل الارتفاعات الشديدة للجهد.

b. أنظمة المحركات والشحن

تولد محركات الدفع حرارة كبيرة، بينما تواجه منافذ الشحن الرطوبة والتآكل. توفر أنابيب الانكماش الحراري مزدوجة الجدار مع بطانات لاصقة (على سبيل المثال، سلسلة H-2 (Z) من هونغشانغ) مانع تسرب الماء والحماية الميكانيكية. تُظهر اختبارات Maruix أن هذه الأنابيب تحافظ على مقاومة العزل >500MΩ بعد التعرض للتيار المستمر بجهد 1000 فولت.

c. وصلات الأسلاك ذات الجهد العالي

تشير الأنابيب برتقالية اللون (الشائعة في سيارات BMW ومرسيدس الكهربائية) بصرياً إلى مناطق الجهد العالي مع توفير عزل معتمد من UL224. تعزز هذه الوظيفة المزدوجة السلامة أثناء الصيانة والاصطدامات.

3. الابتكارات المادية التي تقود السلامة

a. البولي أوليفين المتشابك الإشعاعي

تهيمن هذه المادة على استخدامات المركبات القريبة من الأرض بسبب:

• المرونة في درجات الحرارة: تعمل من -55 درجة مئوية تحت الصفر إلى 125 درجة مئوية، مع قدرة تحمل قصيرة المدى تصل إلى 200 درجة مئوية (متغيرات البوليمر الفلوري).
• الامتثال البيئي: حاصلة على شهادة RoHS وخالية من مركبات ثنائي الفينيل متعدد البروم ثنائي الفينيل متعدد البرومات، بما يتماشى مع تفويضات الاتحاد الأوروبي للاستدامة.

b. البدائل الخالية من الهالوجين

تعطي العلامات التجارية مثل HellermannTyton الأولوية للأنابيب منخفضة الدخان الخالية من الهالوجين لتقليل انبعاثات الغازات السامة أثناء الحرائق، وهو عامل حاسم في كبائن المركبات الكهربائية المغلقة.

c. الأنابيب الذكية للمركبات الكهربائية المستقبلية

تشمل التقنيات الناشئة ما يلي:

• البوليمرات ذاتية الشفاء: إصلاح الشقوق الطفيفة الناتجة عن الاهتزاز تلقائياً.
• أنابيب مدمجة في إنترنت الأشياء: تراقب المستشعرات صحة العزل في الوقت الفعلي، وتنبه السائقين إلى الأعطال المحتملة.

4. الامتثال للمعايير العالمية

لتلبية لوائح السلامة الخاصة بالمركبات الكهربائية الجديدة، يجب أن تجتاز أنابيب الانكماش الحراري اختبارات صارمة:

• UL 224: التحقق من قوة العزل الكهربائي (على سبيل المثال، 2,500 فولت تيار متردد لمدة 60 ثانية دون حدوث انهيار).
• IEC 60695: يقيّم انتشار اللهب وكثافة الدخان.
• GB/T 2408: تفويض التصنيفات الأفقية HB والرأسية V0 في الصين.

دراسة حالة: خفضت إحدى الشركات الرائدة في تصنيع السيارات الكهربائية مطالبات الضمان بمقدار 22% بعد التحول إلى أنابيب معتمدة من UL94 V0 للوصلات البينية للبطاريات.

5. التكلفة مقابل السلامة: لماذا تؤتي الأنابيب الممتازة ثمارها

على الرغم من وجود خيارات مناسبة للميزانية، إلا أن الأنابيب الممتازة المثبطة للهب توفر عائد استثمار طويل الأجل:

• تقليل مخاطر الاستدعاء: تسبب العزل غير المتوافق في استدعاء 14% من السيارات الكهربائية في عام 2023.
• العمر الافتراضي الممتد للمكونات: تحتفظ أنابيب Woer بقوة الشد 70% بعد 168 ساعة عند درجة حرارة 158 درجة مئوية، مما يقلل من تكاليف الاستبدال.
• التجنب التنظيمي: يمكن أن تتجاوز غرامات عدم الامتثال $50,000 لكل مركبة في أسواق مثل الاتحاد الأوروبي.

الخاتمة: مستقبل سلامة المركبات القريبة من الأرض

مع تطور المركبات الكهربائية الجديدة نحو القيادة الذاتية وبنية 800 فولت، ستظل أنابيب الانكماش الحراري المثبطة للهب حجر الزاوية في السلامة الكهربائية. يجب على المصنعين إعطاء الأولوية للمواد التي توازن بين الأداء والامتثال والاستدامة. بالنسبة للمهندسين ومصنعي المعدات الأصلية، اتصل بـ ويلي، لتزويدهم دائماً بأحدث المعايير مع حماية التصاميم المستقبلية.