Trendi uporabe aluminija in tehnična analiza v električnih sistemih vozil z novo energijo

S hitrim razvojem industrije novih energetskih vozil sta lahki materiali in optimizacija električne prevodnosti postali dve ključni področji pozornosti. V zadnjih letih je vse več proizvajalcev avtomobilov začelo nadomeščati baker z aluminijem, zlasti v električnih konektorjih in sistemih prevodnikov, kot so aluminijaste zbiralke in fleksibilne aluminijaste povezave. Nekateri tradicionalno verjamejo, da je uporaba aluminija rezanje ovinkov, toda z vidika znanosti o materialih in industrijske prakse uporaba aluminija ne ogroža standardov, temveč je v skladu s trendom tehnološkega razvoja visoke učinkovitosti, lahke teže in varčevanja z energijo v novi energetski industriji.

 

 

 

 

Baker je ena najzgodnejših kovin, ki so jo ljudje uporabljali že od antičnih časov, saj ima odlično električno prevodnost in mehansko trdnost. Čeprav so aluminij odkrili pozneje, je postopoma postal ključni material v industrijski proizvodnji zaradi izjemno velikih zalog skorje in odlične specifične trdnosti.

 

Primerjava gostote:Baker ima gostoto približno 8,9×10³ kg/m³, medtem ko ima aluminij gostoto približno 2,7×10³ kg/m³, kar je le ena-tretjina gostote bakra.

 

Cena in prednosti virov:Cena aluminija je približno-četrtina cene bakra, njegove zaloge pa so približno tisočkrat večje.

 

Razlika v prevodnosti:Prevodnost aluminija je približno 61 % prevodnosti bakra, vendar zaradi svoje občutno manjše teže ponuja bolj ekonomično prevodnost na enoto mase za enako-prenosnost toka.

 

Zato se visoko{0}}zmogljive zbiralke iz aluminijeve zlitine, kot so aluminijaste zbiralke 6061, aluminijaste zbiralke 6101 in aluminijaste zbiralke 6101 T61, pogosto uporabljajo v avtomobilski industriji, železniškem tranzitu, shranjevanju energije in infrastrukturi za polnjenje.

 

 

Po statističnih podatkih mednarodnih raziskovalnih ustanov lahko vsakih 10 % zmanjšanja teže vozila izboljša učinkovitost goriva za 6 % do 8 %, vsakih 100 kg zmanjšanja mase praznega vozila pa lahko zmanjša porabo goriva za 0,3 do 0,6 litra na 100 kilometrov.

 

Razširjena uporaba aluminija v konstrukcijskih komponentah, sistemih kabelskih snopov in prevodnih delih je učinkovito sredstvo za doseganje manjše teže.

 

Zamenjava jekla z aluminijem v karoserijah vozil lahko zmanjša težo za 30%-40%.

Aluminijasti motorji lahko zmanjšajo težo za približno 30 %.

Aluminijasti radiatorji so 20%-40% lažji od bakrenih radiatorjev.

 

Zlasti pri električnih vozilih lahko lahke lastnosti aluminijevih zlitin bistveno povečajo doseg vožnje. Na primer, popolnoma{1}}aluminijasta konstrukcija lahko zmanjša težo vozila za 200 kg in poveča doseg vožnje za približno 5,5 %. To je še posebej pomembno za nova energetska vozila, kjer so stroški baterij visoki.

 

 

 

 

Trend elektrifikacije v novih energetskih vozilih z visoko gostoto toka in naraščajočimi nivoji napetosti postavlja višje zahteve glede odvajanja toplote vodnikov in nadzora teže. Posledično so aluminijaste zbiralke in njihove izpeljanke pogosto vključene v sistemske zasnove.

 

1. Aluminijaste zbiralke

Aluminijaste zbiralke imajo ključno vlogo pri prenosu energije med električnimi baterijami,-visokonapetostnimi distribucijskimi sistemi in električnimi pogonskimi sistemi. V primerjavi z bakrenimi zbiralkami imajo aluminijaste zbiralke naslednje prednosti:

 

Zmanjšanje teže za približno 50%-70%;

Znižanje stroškov za približno 30%-40%;

Enostavna obdelava, varjenje in površinsko kositranje.

 

Pokositrene aluminijaste zbiralke učinkovito rešujejo problem povečane kontaktne odpornosti, ki jo povzroči oksidacija površine aluminija, s čimer izboljšajo stabilnost povezave in odpornost proti koroziji.

 

2. Fleksibilne aluminijaste povezave

Za obravnavo tresljajev vozil ter napetosti pri toplotnem raztezanju in krčenju se v sodobni proizvodnji pogosto uporabljajo fleksibilne aluminijaste povezave (ali aluminijaste fleksibilne povezave).

 

Ti izdelki bistveno izboljšajo mehansko fleksibilnost in električno varnost v modulih napajalnih baterij, sistemih za shranjevanje energije in modulih pretvornikov DC/DC.

 

3. Prilagojene aluminijaste zbiralke

Za različne modele vozil in trenutne ravni je treba prilagoditi površino prečnega-prereza zbiralke, način upogibanja, razporeditev lukenj in postopek premazovanja. Visoko-kakovosten proizvajalec aluminijastih vodil lahko zagotovi integrirane rešitve od izbire materiala, oblikovanja, površinske obdelave, izolacije in pakiranja.

Tipični izdelki vključujejo:

6061 aluminijasta zbiralka (viso-strukturna zbiralka)

6101 T61 aluminijasta vodila (zbiralka z visoko-prevodnostjo)

Pocinkana-aluminijasta zbiralka (zbiralka-odporna na korozijo)

 

 

 

 

Kljub številnim prednostim aluminija neposredne povezave z bakrom-aluminijem še vedno predstavljajo izziv elektrokemične korozije in neusklajenosti toplotnega raztezanja. Ker je potencialna razlika med dvema kovinskima elektrodama približno 1,7 V, lahko nepravilno ravnanje zlahka povzroči povečan kontaktni upor, pregrevanje in celo ablacijo.

 

Rešitve vključujejo:

Uporaba bimetalnih prehodnih spojev;

Uporaba kositrnih- ali posrebrenih-aluminijastih vodil za zaviranje oksidacije;

Uporaba specializiranih tehnik stiskanja ali tornega varjenja za ustvarjanje zanesljivega povezovalnega vmesnika.

 

Zrelost teh tehnologij je znatno spodbudila široko uporabo električnih napajalnih konektorjev aluminijastih zbiralk in fleksibilnih aluminijastih povezav v visoko-napetostnih sistemih vozil z novo energijo.

 

 

S hitro rastjo novih energetskih vozil svetovno povpraševanje po aluminijastih prevodnikih in zbiralkah še naprej narašča. Po napovedih industrije se bo do leta 2030 uporaba aluminija v vozilih z novo energijo več kot potrojila v primerjavi z letom 2020.

 

V prihodnosti se bodo proizvajalci aluminijastih vodil bolj osredotočali na naslednja področja:

 

Uporaba visoko{0}}prevodnih aluminijevih zlitin (kot sta seriji 6101 in 6061);

Izvajanje modularne in inteligentne zasnove zbiralnega sistema;

Spodbujanje razvoja zelene proizvodnje in sistemov recikliranja.

 

Z zrelostjo in standardizacijo proizvodnih procesov bodo prilagojene aluminijaste zbiralke in aluminijaste fleksibilne povezave postale glavna izbira za nove električne sisteme vozil z energijo, kar bo še naprej spodbujalo globoko integracijo lahke teže, elektrifikacije in trajnostnega razvoja.

 

 

Uporaba aluminija ni rezanje ovinkov; namesto tega predstavlja industrijsko nadgradnjo v smeri večje učinkovitosti, manjše teže in okolju prijaznosti. Odaluminijaste zbiralkedo fleksibilnih aluminijastih povezav in nato do -pocinkanih aluminijastih vodil in visoko{1}}zmogljivih serij zlitin (kot sta aluminijasta vodila 6101 T61 in aluminijasta vodila 6061) je uporaba aluminija v sistemih električnih povezav novih energetskih vozil postala pomembna podpora globalni proizvodni industriji, da se premakne k inteligenci in trajnosti.