Trendovi primjene aluminija i tehnička analiza u električnim sustavima vozila s novom energijom

S brzim razvojem industrije novih energetskih vozila, lagani materijali i optimizacija električne vodljivosti postala su dva ključna područja fokusa. Posljednjih godina sve je više proizvođača automobila počelo zamjenjivati ​​bakar aluminijem, osobito u električnim konektorima i sustavima vodiča, kao što su aluminijske sabirnice i fleksibilni aluminijski spojevi. Neki tradicionalno vjeruju da je korištenje aluminija rezanje uglova, ali iz perspektive znanosti o materijalima i industrijske prakse, korištenje aluminija ne ugrožava standarde, već je u skladu s trendom tehnološkog razvoja visoke učinkovitosti, male težine i štednje energije u novoj energetskoj industriji.

 

 

 

 

Bakar je jedan od najranijih metala koje su ljudi koristili od davnina, a posjeduje izvrsnu električnu vodljivost i mehaničku čvrstoću. Iako je aluminij otkriven kasnije, postupno je postao ključni materijal u industrijskoj proizvodnji zbog svojih iznimno velikih rezervi u kori i izvrsne specifične čvrstoće.

 

Usporedba gustoće:Bakar ima gustoću od približno 8,9×10³ kg/m³, dok aluminij ima gustoću od približno 2,7×10³ kg/m³, samo jednu-trećinu gustoće od bakra.

 

Prednosti cijene i resursa:Cijena aluminija je otprilike-četvrtina cijene bakra, a njegove su rezerve otprilike tisuću puta veće.

 

Razlika vodljivosti:Vodljivost aluminija je približno 61% vodljivosti bakra, ali zbog znatno manje težine nudi ekonomičniju vodljivost po jedinici mase za isti-kapacitet nosivosti struje.

 

Stoga se-sabirnice visokih performansi od aluminijske legure kao što su aluminijske sabirnice 6061, aluminijske sabirnice 6101 i aluminijske sabirnice 6101 T61 naširoko koriste u infrastrukturi automobila, željezničkog prijevoza, skladištenja energije i punjenja.

 

 

Prema statistikama međunarodnih istraživačkih institucija, svakih 10% smanjenja težine vozila može poboljšati učinkovitost goriva za 6% do 8%, a svakih 100 kg smanjenja mase praznog vozila može smanjiti potrošnju goriva za 0,3 do 0,6 litara na 100 kilometara.

 

Raširena upotreba aluminija u strukturnim komponentama, sustavima kabelskih snopova i vodljivim dijelovima učinkovito je sredstvo za postizanje manje težine.

 

Zamjena čelika aluminijem u karoseriji vozila može smanjiti težinu za 30%-40%.

Aluminijski motori mogu smanjiti težinu za otprilike 30%.

Aluminijski radijatori su 20%-40% lakši od bakrenih radijatora.

 

Osobito kod električnih vozila, svojstva male težine aluminijskih legura mogu značajno produžiti domet vožnje. Na primjer, potpuno{1}}aluminijska struktura može smanjiti težinu vozila za 200 kg i povećati domet vožnje za približno 5,5%. Ovo je osobito važno za nova energetska vozila, gdje su troškovi baterija visoki.

 

 

 

 

Trend elektrifikacije u novim energetskim vozilima, sa svojom visokom gustoćom struje i rastućim razinama napona, postavlja veće zahtjeve za rasipanje topline vodiča i kontrolu težine. Posljedično, aluminijske sabirnice i njihovi derivati ​​naširoko su ugrađeni u dizajn sustava.

 

1. Aluminijske sabirnice

Aluminijske sabirnice igraju ključnu ulogu u prijenosu energije između baterija, distribucijskih-sustava visokog napona i sustava električnog pogona. U usporedbi s bakrenim sabirnicama, aluminijske sabirnice nude sljedeće prednosti:

 

Smanjenje težine od približno 50%-70%;

Smanjenje troškova od približno 30%-40%;

Jednostavna obrada, zavarivanje i površinsko kalajisanje.

 

Kosit{0}}aluminijske sabirnice učinkovito rješavaju problem povećane kontaktne otpornosti uzrokovane oksidacijom površine aluminija, poboljšavajući stabilnost veze i otpornost na koroziju.

 

2. Fleksibilni aluminijski spojevi

Za rješavanje problema vibracija vozila i naprezanja toplinskog širenja i skupljanja, fleksibilni aluminijski spojevi (ili aluminijski fleksibilni spojevi) široko se koriste u modernoj proizvodnji.

 

Ovi proizvodi značajno poboljšavaju mehaničku fleksibilnost i električnu sigurnost u baterijskim modulima, sustavima za pohranu energije i DC/DC pretvaračkim modulima.

 

3. Prilagođene aluminijske sabirnice

Za različite modele vozila i trenutne razine, područje poprečnog-presjeka sabirnice, način savijanja, raspored rupa i postupak premazivanja zahtijevaju prilagodbu. Visoko{2}}kvalitetni proizvođač aluminijskih sabirnica može pružiti integrirana rješenja od odabira materijala, oblikovanja, površinske obrade, izolacije i pakiranja.

Tipični proizvodi uključuju:

6061 aluminijska sabirnica (strukturalna sabirnica visoke-čvrstoće)

6101 T61 aluminijska sabirnica (sabirnica visoke-vodljivosti)

Pokositrena-aluminijska sabirnica (sabirnica-otporna na koroziju)

 

 

 

 

Unatoč brojnim prednostima aluminija, izravni spojevi bakra-aluminija još uvijek predstavljaju izazove elektrokemijske korozije i neusklađenosti toplinskog širenja. Budući da je potencijalna razlika između dvije metalne elektrode približno 1,7 V, nepravilno rukovanje može lako dovesti do povećanog kontaktnog otpora, pregrijavanja, pa čak i ablacije.

 

Rješenja uključuju:

Korištenje bimetalnih prijelaznih spojeva;

Upotreba kositrenih- ili posrebrenih-aluminijskih sabirnica za sprječavanje oksidacije;

Korištenje specijaliziranih tehnika zavarivanja ili zavarivanja trenjem za stvaranje pouzdanog spojnog sučelja.

 

Zrelost ovih tehnologija značajno je promicala široku upotrebu električnih konektora za napajanje aluminijskih sabirnica i fleksibilnih aluminijskih spojeva u visokonaponskim-sustavima novih energetskih vozila.

 

 

S brzim rastom novih energetskih vozila, globalna potražnja za aluminijskim vodičima i sabirnicama nastavlja rasti. Prema predviđanjima industrije, do 2030. godine upotreba aluminija u novim energetskim vozilima više će se nego utrostručiti u usporedbi s 2020. godinom.

 

U budućnosti će se proizvođači aluminijskih sabirnica više fokusirati na sljedeća područja:

 

Upotreba aluminijskih legura visoke-vodljivosti (kao što su serije 6101 i 6061);

Implementacija modularnog i inteligentnog dizajna sabirničkog sustava;

Promicanje razvoja ekološke proizvodnje i sustava recikliranja.

 

Sa zrelošću i standardizacijom proizvodnih procesa, prilagođene aluminijske sabirnice i aluminijske fleksibilne veze postat će glavni izbor za nove električne sustave energetskih vozila, dodatno promičući duboku integraciju male težine, elektrifikacije i održivog razvoja.

 

 

Korištenje aluminija nije rezanje kutova; nego predstavlja unapređenje industrije prema većoj učinkovitosti, manjoj težini i prihvatljivosti za okoliš. Izaluminijske sabirnicedo fleksibilnih aluminijskih spojeva, a zatim do -pokositrenih aluminijskih sabirnica i-serija legura visokih performansi (kao što su 6101 T61 aluminijska sabirnica i 6061 aluminijska sabirnica), primjena aluminija u sustavima električnog povezivanja novih energetskih vozila postala je važna potpora globalnoj proizvodnoj industriji za kretanje prema inteligenciji i održivosti.