Avec la popularité croissante des voitures électriques, la sécurité est un enjeu majeur. Une chose qui compte vraiment, mais à laquelle les gens ne pensent pas toujours, est le type d'isolation utilisé sur les fils. HFFR (matériau sans halogène et qui ne prend pas feu facilement) devient super important pour les câbles des véhicules à énergie nouvelle, en particulier ceux à haute tension. Cet article de blog examinera pourquoi HFFR est important, comment il est utilisé dans les véhicules à énergie nouvelle, et quelles sont les prochaines étapes pour cette technologie.
Pourquoi HFFR est essentiel pour les câbles dans les véhicules à énergie nouvelle ?
1. L'avantage LSZH
HFFR est similaire aux matériaux LSZH (Low Smoke Zero Halogen) car ils essaient tous deux de réduire les fumées toxiques et corrosives en cas d'incendie. Les revêtements LSZH (ou LS0H) ne libèrent pas beaucoup d'halogènes lorsqu'ils chauffent.
Les halogènes, tels que le chlore, le brome et le fluor, peuvent créer des halogénures d'hydrogène vraiment corrosifs lorsqu'ils brûlent.
D'autre part, les matériaux HFFR n'utilisent pas ces éléments. Cela réduit vraiment la probabilité de gaz acides qui pourraient endommager l'équipement ou blesser des personnes si un incendie se déclare dans un petit espace.
Dans les VÉR, où l'espace est limité et que des systèmes puissants sont proches d'électroniques délicates, réduire les émissions corrosives peut protéger les pièces en cas d'accident ou de surchauffe du système.
2. Le risque de haute tension et de fuite thermique
Les voitures électriques utilisent des systèmes haute tension, ce qui peut causer des problèmes électriques comme des courts-circuits ou des défaillances d'isolation. Si ces choses se produisent, les batteries lithium-ion peuvent surchauffer très rapidement, entraînant des incendies ou des explosions.
Lorsque une batterie surchauffe, les flammes peuvent se propager rapidement, et la chaleur aggrave les choses. Les matériaux HFFR peuvent aider à prévenir cela car ils arrêtent les flammes sans créer de gaz halogénés dangereux.
De plus, certains composés HFFR sont spécialement conçus pour les applications EV, capables d'atteindre des classifications de résistance au feu élevées (comme UL‑94 V‑0) même dans des polymères techniques tels que les polyamides utilisés autour des barres omnibus de batterie.
3. Facteurs réglementaires et sectoriels
Règles de sécurité des VE, comme
ISO 19642 pour les câbles haute tension, nécessitent une forte isolation, une résistance au feu et des performances durables. Le besoin de répondre à des normes de chaleur élevées (T4/150°C et plus) signifie que nous avons besoin de meilleurs systèmes HFFR, comme le polyoléfine réticulée (XLPO-HFFR).
De plus, les entreprises chimiques créent de meilleures formules ignifuges sans halogène, conçues pour les plastiques des VE (comme les HFFR à base de phosphore) afin de répondre aux règles environnementales et aux besoins de performance.
Cette pression vient de plus que les règles. Les entreprises automobiles et leurs fournisseurs utilisent HFFR dans le câblage, les connecteurs et les stations de charge en raison de la sécurité, des règles d'émissions et pour gagner la confiance des consommateurs.
Application HFFR dans les véhicules à énergie nouvelle
1. Câblage interne et faisceaux de la batterie
À l'intérieur du pack de batteries, il y a un réseau dense de fils, de barres omnibus, de résine, d'adhésifs et de composants structurels. Selon les recherches sur la sécurité incendie des véhicules électriques, le HFFR est utilisé sur les isolations en polyamide pour les barres omnibus afin de maintenir la résistance au feu sous le stress de haute tension.
De plus, certaines résines de potting ou adhésifs utilisés pour lier des cellules ou remplir des espaces sont ignifugés par HFFR pour maintenir l'intégrité lors de la défaillance des cellules.
2. Système de propulsion haute tension et lignes de charge
Les câbles HV qui vont de la batterie au moteur ou à l'électronique de puissance doivent non seulement résister à des contraintes électriques élevées, mais aussi réagir en toute sécurité en cas d'incendie ou de défaut. Le revêtement HFFR aide à atteindre ces propriétés tout en limitant les émissions toxiques.
Dans la conception de la gaine extérieure de tels câbles, les composés HFFR offrent un équilibre entre la résistance au feu, la robustesse mécanique et la flexibilité, ce qui est essentiel pour le routage dynamique à l'intérieur du véhicule.
Ces câbles doivent également passer des tests de flamme verticale (comme le VW-1), que certaines formulations HFFR peuvent satisfaire.
3. Câbles de charge externes (L'environnement dynamique)
Les câbles de charge subissent des flexions répétées, une exposition en extérieur, des cycles thermiques et un stress mécanique. Pour être viables, ils doivent avoir un revêtement qui soit ignifuge, résistant aux UV et sans halogène.
Les matériaux HFFR conçus pour les composés de gaine flexible permettent à ces câbles haute performance de réduire le risque lors d'abus ou de défauts. Ces formulations peuvent également répondre aux normes UL ou à d'autres règles concernant leur résistance au feu et la quantité d'halogène qu'elles contiennent. Cela en fait une option plus sûre pour les équipements de charge facilement accessibles. La principale chose que nous devons déterminer est comment les garder super flexibles et fonctionnant bien, même par temps froid, sans perdre cette protection contre le feu.
HFFR Obstacles Techniques et Innovations Matérielles
1. Le paradoxe de la performance : résistance diélectrique vs. charge de remplissage
Un problème avec le HFFR est que les éléments qui le rendent résistant au feu, comme l'hydroxyde d'aluminium, peuvent perturber son efficacité à bloquer l'électricité ou la flexibilité du plastique.
Les fabricants de câbles doivent trouver les bonnes formulations afin que l'isolation puisse supporter beaucoup d'électricité et ne prenne pas feu facilement. Ce n'est pas simple, surtout pour les câbles destinés aux véhicules électriques.
2. Équilibrer la flexibilité, la résistance mécanique et la température
Les VE nécessitent une grande flexibilité (petit rayon de courbure), une robustesse mécanique (pour résister aux vibrations) et une résilience thermique. Certains composés HFFR utilisés dans les câbles HV des VE sont conçus pour être ultra-flexibles (similaires au silicone), tout en étant suffisamment résistants pour résister à la déchirure.
Les innovations chimiques aident également : certains polymères comme l'EVM et le HNBR, lorsqu'ils sont mélangés avec des retardateurs de flamme sans halogène, offrent des performances sur une large plage de températures (par exemple, –50 à 150°C) sans compromettre la sécurité incendie.
3. Fabrication et Efficacité des Coûts
Les composés HFFR sont plus complexes (et souvent plus coûteux) que les matériaux halogénés traditionnels. La haute viscosité due aux charges lourdes de remplissage rend l'extrusion automobile à grande vitesse difficile.
Les fournisseurs de matériaux et les formulateurs travaillent sur des formulations plus efficaces, par exemple, en utilisant des HFFR à base de phosphore pour les thermoplastiques EV afin de réduire les coûts tout en maintenant la certification UL. Un gros problème auquel les formulateurs doivent faire face est de s'assurer que les particules HFFR très actives se répartissent presque parfaitement dans le polymère. Si elles ne se mélangent pas bien, le matériau sera plus faible, ne résistera pas aussi bien à l'électricité et aura des défauts à la surface, c'est pourquoi la qualité de la matière première HFFR est si importante.
Conclusion
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FAQs
1. En quoi le HFFR est-il différent du PVC ordinaire ou des matériaux FR ?
Contrairement au PVC, qui dégage des substances désagréables comme des halogénures d'hydrogène corrosifs (HCl/HBr) et une épaisse fumée lorsqu'il brûle, le HFFR produit moins de fumée, n'est pas aussi toxique et ne contient aucun halogène. Cela signifie qu'il respecte les normes LSZH (Low Smoke Zero Halogen).
2. Quels standards dans le monde disent que nous avons besoin de HFFR dans les câbles NEV ?
Certaines normes importantes sont :
- ISO 6722 / ISO 19642 (pour les fils de voiture)
- LV 216 (norme allemande pour les câbles haute tension)
- UL94 V-0 & VW-1 (tests pour voir à quel point les choses prennent feu facilement)
De plus en plus, ces normes disent que nous devons utiliser des matériaux HFFR ou LSZH pour les équipements haute tension.
3. HFFR est-il bon pour l'environnement ?
Oui. HFFR n'a pas d'halogène, produit moins de fumée qui n'est pas aussi toxique, et vous pouvez le recycler. De plus, il existe de nouveaux matériaux HFFR fabriqués à partir de plantes qui rendent la fabrication de câbles EV encore meilleure pour l'environnement.
4. Comment HFFR rend-il les passagers et les appareils électroniques plus sûrs dans les VAE ?
Les câbles HFFR empêchent la propagation des incendies et réduisent la production de fumée toxique, ce qui aide :
- Évacuer les passagers en toute sécurité
- Gardez les appareils électroniques sensibles à l'abri de la corrosion.
- Arrêtez d'endommager les batteries et d'autres pièces importantes.