Tendințe de aplicare a aluminiului și analiză tehnică în sistemele electrice ale vehiculelor cu energie nouă

Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei de vehicule cu energie noi, ușurarea materialelor și optimizarea conductibilității electrice au devenit două domenii cheie de atenție. În ultimii ani, din ce în ce mai mulți producători de automobile au început să înlocuiască cuprul cu aluminiu, în special în conectorii electrici și sistemele de conductori, cum ar fi barele colectoare din aluminiu și conexiunile flexibile din aluminiu. Unii cred în mod tradițional că folosirea aluminiului este tăietoare, dar din perspectiva științei materialelor și a practicii industriale, utilizarea aluminiului nu compromite standardele, ci mai degrabă se conformează tendinței de dezvoltare tehnologică de înaltă eficiență, ușurință și conservare a energiei în noua industrie energetică.

 

 

 

 

Cuprul a fost unul dintre cele mai timpurii metale folosite de oameni din cele mai vechi timpuri, având o conductivitate electrică și rezistență mecanică excelente. Deși aluminiul a fost descoperit mai târziu, a devenit treptat un material cheie în fabricarea industrială datorită rezervelor sale extrem de mari de crustă și rezistenței specifice excelente.

 

Comparație de densitate:Cuprul are o densitate de aproximativ 8,9×10³ kg/m³, în timp ce aluminiul are o densitate de aproximativ 2,7×10³ kg/m³, doar o-treime din cea a cuprului.

 

Avantajele de preț și resurse:Prețul aluminiului este de aproximativ un-sfert din cel al cuprului, iar rezervele sale sunt de aproximativ o mie de ori mai mari.

 

Diferența de conductivitate:Conductivitatea aluminiului este de aproximativ 61% din cea a cuprului, dar datorită greutății sale semnificativ mai ușoare, oferă o conductivitate mai economică pe unitatea de masă pentru aceeași-capacitate de purtare a curentului.

 

Prin urmare, barele colectoare din aliaj de aluminiu de-înaltă performanță, cum ar fi barele colectoare din aluminiu 6061, barele colectoare din aluminiu 6101 și barele colectoare din aluminiu 6101 T61, sunt utilizate pe scară largă în infrastructura auto, transportul feroviar, stocarea energiei și încărcarea.

 

 

Potrivit statisticilor instituțiilor internaționale de cercetare, fiecare reducere cu 10% a greutății vehiculului poate îmbunătăți eficiența combustibilului cu 6% până la 8%, iar fiecare reducere a greutății cu 100 kg poate reduce consumul de combustibil cu 0,3 până la 0,6 litri la 100 de kilometri.

 

Utilizarea pe scară largă a aluminiului în componentele structurale, sistemele de cablaje și părțile conductoare este un mijloc eficient de a obține o greutate redusă.

 

Înlocuirea oțelului cu aluminiu în caroserii vehiculelor poate reduce greutatea cu 30%-40%.

Motoarele din aluminiu pot reduce greutatea cu aproximativ 30%.

Radiatoarele din aluminiu sunt cu 20%-40% mai ușoare decât radiatoarele din cupru.

 

În special în vehiculele electrice, proprietățile ușoare ale aliajelor de aluminiu pot extinde semnificativ autonomia de rulare. De exemplu, o structură integral-din aluminiu poate reduce greutatea vehiculului cu 200 kg și poate crește autonomia de rulare cu aproximativ 5,5%. Acest lucru este deosebit de important pentru vehiculele cu energie nouă, unde costurile bateriei sunt ridicate.

 

 

 

 

Tendința de electrificare a vehiculelor cu energie nouă, cu densitatea sa mare de curent și nivelurile de tensiune în creștere, impune cerințe mai mari în ceea ce privește disiparea căldurii conductorului și controlul greutății. În consecință, barele colectoare din aluminiu și derivatele lor sunt încorporate pe scară largă în proiectele de sistem.

 

1. Bare colectoare din aluminiu

Barele colectoare din aluminiu joacă un rol esențial în transmiterea energiei între bateriile de putere, sistemele de distribuție de -înaltă tensiune și sistemele de acționare electrică. În comparație cu barele din cupru, barele din aluminiu oferă următoarele avantaje:

 

Reducere în greutate de aproximativ 50%-70%;

Reducerea costurilor cu aproximativ 30%-40%;

Procesare ușoară, sudare și cositorire a suprafețelor.

 

Barele colectoare din aluminiu placate cu staniu-abordează eficient problema creșterii rezistenței la contact cauzată de oxidarea suprafeței aluminiului, îmbunătățind stabilitatea conexiunii și rezistența la coroziune.

 

2. Conexiuni flexibile din aluminiu

Pentru a aborda vibrațiile vehiculului și tensiunile de dilatare și contracție termică, conexiunile flexibile din aluminiu (sau conexiunile flexibile din aluminiu) sunt utilizate pe scară largă în producția modernă.

 

Aceste produse îmbunătățesc semnificativ flexibilitatea mecanică și siguranța electrică în modulele de baterii de putere, sistemele de stocare a energiei și modulele convertoare DC/DC.

 

3. Bare colectoare din aluminiu personalizate

Pentru diferite modele de vehicule și niveluri curente, zona secțiunii transversale-barelor colectoare, metoda de îndoire, aspectul găurilor și procesul de acoperire necesită personalizare. Un producător de-bare colectoare din aluminiu de înaltă calitate poate oferi soluții integrate de la selecția materialelor, turnare, tratarea suprafeței, izolație și ambalare.

Produsele tipice includ:

Bară colectoare din aluminiu 6061 (bară structurală-de înaltă rezistență)

Bară colectoare din aluminiu 6101 T61 (bară colectoare cu-conductivitate ridicată)

Bară colectoare din aluminiu placat-staniat (bară colectoare rezistentă-la coroziune)

 

 

 

 

În ciuda numeroaselor avantaje ale aluminiului, conexiunile directe din cupru-aluminiu prezintă în continuare provocări de coroziune electrochimică și nepotrivire a dilatației termice. Deoarece diferența de potențial dintre cei doi electrozi metalici este de aproximativ 1,7 V, manipularea necorespunzătoare poate duce cu ușurință la creșterea rezistenței de contact, supraîncălzire și chiar ablație.

 

Soluțiile includ:

Utilizarea îmbinărilor de tranziție bimetalice;

Folosind bare colectoare din aluminiu placat- sau argint-pentru a inhiba oxidarea;

Folosind tehnici specializate de sertizare sau de sudură prin frecare pentru a crea o interfață de conectare fiabilă.

 

Maturitatea acestor tehnologii a promovat în mod semnificativ utilizarea pe scară largă a conectorilor de alimentare electrică a barelor colectoare din aluminiu și a conexiunilor flexibile din aluminiu în sistemele de-înaltă tensiune ale vehiculelor cu energie nouă.

 

 

Odată cu creșterea rapidă a vehiculelor cu energie noi, cererea globală de conductori și bare colectoare din aluminiu continuă să crească. Conform previziunilor industriei, până în 2030, utilizarea aluminiului în vehiculele cu energie nouă se va tripla în comparație cu 2020.

 

În viitor, producătorii de bare colectoare din aluminiu se vor concentra mai mult pe următoarele domenii:

 

Folosind aliaje de aluminiu cu -conductivitate ridicată (cum ar fi seriile 6101 și 6061);

Implementarea proiectării sistemului de bare colectoare modulare și inteligente;

Promovarea dezvoltării sistemelor ecologice de producție și reciclare.

 

Odată cu maturitatea și standardizarea proceselor de producție, barele colectoare personalizate din aluminiu și conexiunile flexibile din aluminiu vor deveni alegerea principală pentru sistemele electrice ale vehiculelor cu energie noi, promovând în continuare integrarea profundă a ușoarelor, electrificării și dezvoltării durabile.

 

 

Folosirea aluminiului nu înseamnă tăierea colțurilor; mai degrabă, reprezintă o actualizare a industriei către o eficiență mai mare, o greutate mai ușoară și un mediu prietenos. Dinbare colectoare din aluminiula conexiuni flexibile din aluminiu și apoi la barele colectoare din aluminiu-cotilate și serii de aliaje-de înaltă performanță (cum ar fi bara colectoare din aluminiu 6101 T61 și bara colector din aluminiu 6061), aplicarea aluminiului în sistemele de conexiune electrică ale vehiculelor cu energie noi a devenit un suport important pentru dezvoltarea industriei de inteligență și durabilitate globală.