为什么HFFR对新能源车辆的电缆很重要？
创建于12.02
随着电动汽车变得越来越普遍，安全性变得非常重要。有一件事确实很重要，但人们并不总是考虑到，那就是电线使用了什么样的绝缘材料。HFFR（不含卤素且不易着火的材料）在新能源车电缆中变得极为重要，尤其是在高压电缆中。本文将探讨HFFR的重要性，它在新能源车中的应用，以及这项技术的未来发展。
为什么HFFR对新能源车辆的电缆至关重要？
1. LSZH优势
HFFR类似于LSZH（低烟零卤素）材料，因为它们都试图减少火灾时产生的有毒和腐蚀性烟雾。LSZH（或LS0H）覆盖物在加热时不会释放很多卤素。
卤素，如氯、溴和氟，在燃烧时可以产生非常腐蚀性的氢卤酸。
另一方面，HFFR材料不使用这些元素。这确实降低了在小空间内发生火灾时可能破坏设备或伤害人员的酸性气体的风险。
在新能源汽车中，空间有限且强大的系统与精密电子设备相近，降低腐蚀性排放可以在发生事故或系统过热时保护部件安全。
2. 高压和热失控风险
电动汽车使用高压系统，这可能导致短路或绝缘失效等电气问题。如果这些情况发生，锂离子电池可能会迅速过热，从而引发火灾或爆炸。
当电池过热时，火焰可以迅速蔓延，热量使情况变得更糟。HFFR材料可以帮助防止这种情况，因为它们可以在不产生危险卤素气体的情况下扑灭火焰。
此外，一些HFFR化合物是专门为电动车应用而设计的，能够在用于电池母线的聚酰胺等工程聚合物中实现高阻燃等级（如UL‑94 V‑0）。
3. 监管和行业驱动因素
电动车安全规则，像ISO 19642用于高压电缆，要求具有强绝缘性、阻燃性和持久性能。满足高温标准（T4/150°C及以上）的需求意味着我们需要更好的HFFR系统，如交联聚烯烃（XLPO-HFFR）。
此外，化学公司正在研发更好的无卤素阻燃配方，专为电动车塑料（如基于磷的无卤阻燃剂）而设计，以满足环境法规和性能需求。
这一推动不仅仅源于规则。汽车公司及其供应商在电线、连接器和充电站中使用HFFR，是出于安全、排放规则以及赢得消费者信任的考虑。
HFFR在新能源汽车中的应用
1. 电池组内部接线和线束
在电池组内部，有一密集的电线、母线、树脂、粘合剂和结构组件网络。根据电动车火灾安全研究，HFFR被用于母线的聚酰胺绝缘材料，以在高电压的压力下保持阻燃性。
此外，一些用于粘合电池或填充间隙的灌封树脂或粘合剂通过HFFR进行阻燃，以在电池故障期间保持完整性。
2. 高压动力系统和充电线路
从电池到电动机或电力电子设备的高压电缆不仅必须承受高电压应力，还必须在火灾或故障条件下安全响应。HFFR护套有助于实现这些特性，同时限制有毒排放。
在设计此类电缆的外护套时，HFFR 化合物在阻燃性、机械韧性和柔韧性之间提供了平衡——这对于车辆内的动态布线至关重要。
这些电缆还需要通过垂直燃烧测试（如VW-1），一些HFFR配方可以满足这一要求。
3. 外部充电线（动态环境）
充电线缆面临反复弯曲、户外暴露、热循环和机械应力。为了可行，它们需要一种阻燃、抗紫外线和无卤素的外护套。
HFFR 材料专为柔性护套复合材料设计，使这些高性能电缆在遭受滥用或故障时降低风险。这些配方还可以满足 UL 或其他关于其耐火性和卤素含量的规定。这使它们成为一种更安全的充电设备选项，便于接触。我们需要弄清楚的主要问题是如何保持它们在寒冷天气下仍然超柔韧且运行良好，同时不失去防火保护。
HFFR 技术障碍与材料创新
1. 性能悖论：介电强度与填料负荷
HFFR 的一个问题是，使其防火的物质，如氢氧化铝，可能会影响其阻挡电流的效果或塑料的柔韧性。
电缆制造商必须找到合适的配方，以便绝缘材料能够承受大量电流，同时又不容易着火。这并不简单，尤其是对于电动汽车用的电缆。
2. 平衡灵活性、机械强度和温度
电动汽车对高弯曲性（小弯曲半径）、机械强度（抵抗振动）和热韧性有很高的要求。用于电动汽车高压电缆的一些无卤阻燃（HFFR）化合物被设计为超柔韧（类似于硅胶），但又足够强韧以抵抗撕裂。
化学创新也有帮助：某些聚合物如EVM和HNBR，与无卤阻燃剂复合时，能够在不牺牲防火安全的情况下，提供广泛的温度范围性能（例如，–50到150°C）。
3. 制造与成本效率
HFFR 化合物比传统卤素材料更复杂（且通常更昂贵）。来自重填料负荷的高粘度使得高速汽车挤出变得困难。
材料供应商和复合材料制造商正在研究更高效的配方——例如，使用基于磷的HFFR用于电动车热塑性塑料，以降低成本，同时保持UL评级。复合材料制造商面临的一个大问题是确保非常活跃的HFFR颗粒几乎完美地分散在聚合物中。如果它们混合得不好，材料将会变得更弱，电气阻抗也会降低，并且表面会出现缺陷，这就是原料HFFR材料质量如此重要的原因。
结论
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常见问题解答
HFFR与普通PVC或FR材料有什么不同？
与PVC不同，PVC在燃烧时会释放出腐蚀性的氢卤酸（HCl/HBr）和浓烟，而HFFR产生的烟雾较少，毒性较低，并且不含卤素。这意味着它符合LSZH（低烟零卤素）标准。
2. 世界各地的标准为何要求在新能源汽车电缆中使用HFFR？
一些重要标准是：
- ISO 6722 / ISO 19642（用于汽车电线）
- LV 216（高压电缆的德国标准）
- UL94 V-0 & VW-1（测试物品着火的难易程度）
越来越多的标准要求我们在高压设备中使用HFFR或LSZH材料。
3. HFFR对环境有好处吗？
是的。HFFR不含任何卤素，产生的烟雾更少且不那么有毒，并且可以回收。此外，还有新的HFFR材料是由植物制成的，使电动车电缆的制造对环境更加友好。
4. HFFR 如何在新能源汽车中使乘客和电子设备更安全？
HFFR 电缆阻止火灾蔓延并减少有毒烟雾，这有助于：
- 安全地将乘客疏散
- 防止敏感电子元件被腐蚀
- 停止对电池和其他重要部件的损害。
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