Τάσεις Εφαρμογής Αλουμινίου και Τεχνική Ανάλυση σε Ηλεκτρικά Συστήματα Οχημάτων Νέας Ενέργειας

Με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας νέων ενεργειακών οχημάτων, τα ελαφριά υλικά και η βελτιστοποίηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας έχουν γίνει δύο βασικοί τομείς εστίασης. Τα τελευταία χρόνια, όλο και περισσότερες αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν αρχίσει να αντικαθιστούν τον χαλκό με αλουμίνιο, ιδιαίτερα σε ηλεκτρικούς συνδέσμους και συστήματα αγωγών, όπως ζυγούς αλουμινίου και εύκαμπτες συνδέσεις αλουμινίου. Ορισμένοι πιστεύουν παραδοσιακά ότι η χρήση αλουμινίου είναι αιχμηρά, αλλά από την άποψη της επιστήμης των υλικών και της βιομηχανικής πρακτικής, η χρήση του αλουμινίου δεν θέτει σε κίνδυνο τα πρότυπα, αλλά μάλλον συμμορφώνεται με την τάση τεχνολογικής ανάπτυξης της υψηλής απόδοσης, του ελαφρού βάρους και της εξοικονόμησης ενέργειας στη νέα βιομηχανία ενέργειας.

 

 

 

 

Ο χαλκός ήταν ένα από τα πρώτα μέταλλα που χρησιμοποιήθηκαν από τον άνθρωπο από την αρχαιότητα, με εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα και μηχανική αντοχή. Αν και το αλουμίνιο ανακαλύφθηκε αργότερα, σταδιακά έχει γίνει βασικό υλικό στη βιομηχανική κατασκευή λόγω των εξαιρετικά υψηλών αποθεμάτων φλοιού και της εξαιρετικής ειδικής αντοχής του.

 

Σύγκριση πυκνότητας:Ο χαλκός έχει πυκνότητα περίπου 8,9×10³ kg/m³, ενώ το αλουμίνιο έχει πυκνότητα περίπου 2,7×10³ kg/m³, μόνο το ένα-το ένα τρίτο αυτής του χαλκού.

 

Πλεονεκτήματα τιμής και πόρων:Η τιμή του αλουμινίου είναι περίπου το ένα-τέταρτο αυτής του χαλκού και τα αποθέματά του είναι περίπου χίλιες φορές μεγαλύτερα.

 

Διαφορά αγωγιμότητας:Η αγωγιμότητα του αλουμινίου είναι περίπου 61% της αγωγιμότητας του χαλκού, αλλά λόγω του σημαντικά μικρότερου βάρους του, προσφέρει πιο οικονομική αγωγιμότητα ανά μονάδα μάζας για την ίδια ικανότητα μεταφοράς ρεύματος-.

 

Ως εκ τούτου, οι δίαυλοι από κράμα αλουμινίου υψηλής απόδοσης-όπως οι ζυγοί αλουμινίου 6061, οι ζυγοί αλουμινίου 6101 και οι ζυγοί αλουμινίου 6101 T61 χρησιμοποιούνται ευρέως στην υποδομή αυτοκινήτων, σιδηροδρομικών μεταφορών, αποθήκευσης ενέργειας και φόρτισης.

 

 

Σύμφωνα με στατιστικά από διεθνή ερευνητικά ιδρύματα, κάθε 10% μείωση του βάρους του οχήματος μπορεί να βελτιώσει την απόδοση καυσίμου κατά 6% έως 8%, και κάθε μείωση 100 κιλών στο απόβαρο μπορεί να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου κατά 0,3 έως 0,6 λίτρα ανά 100 χιλιόμετρα.

 

Η ευρεία χρήση αλουμινίου σε δομικά εξαρτήματα, συστήματα καλωδίωσης και αγώγιμα μέρη είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για την επίτευξη ελαφρού βάρους.

 

Η αντικατάσταση του χάλυβα με αλουμίνιο στο αμάξωμα των οχημάτων μπορεί να μειώσει το βάρος κατά 30%-40%.

Οι κινητήρες αλουμινίου μπορούν να μειώσουν το βάρος κατά περίπου 30%.

Τα καλοριφέρ αλουμινίου είναι 20%-40% ελαφρύτερα από τα καλοριφέρ χαλκού.

 

Ειδικά στα ηλεκτρικά οχήματα, οι ελαφριές ιδιότητες των κραμάτων αλουμινίου μπορούν να επεκτείνουν σημαντικά την αυτονομία οδήγησης. Για παράδειγμα, μια κατασκευή εξολοκλήρου-αλουμινίου μπορεί να μειώσει το βάρος του οχήματος κατά 200 kg και να αυξήσει την αυτονομία οδήγησης κατά περίπου 5,5%. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για οχήματα νέας ενέργειας, όπου το κόστος της μπαταρίας είναι υψηλό.

 

 

 

 

Η τάση ηλεκτροκίνησης στα οχήματα νέας ενέργειας, με την υψηλή πυκνότητα ρεύματος και τα αυξανόμενα επίπεδα τάσης, θέτει υψηλότερες απαιτήσεις για την απαγωγή θερμότητας των αγωγών και τον έλεγχο του βάρους. Κατά συνέπεια, οι ζυγοί αλουμινίου και τα παράγωγά τους ενσωματώνονται ευρέως στα σχέδια συστημάτων.

 

1. Δίαυλος Αλουμινίου

Οι ζυγοί αλουμινίου διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη μετάδοση ενέργειας μεταξύ των μπαταριών ισχύος, των συστημάτων διανομής υψηλής τάσης{{0} και των συστημάτων ηλεκτρικής μετάδοσης κίνησης. Σε σύγκριση με τις χάλκινες ράβδους, οι ζυγοί αλουμινίου προσφέρουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

 

Μείωση βάρους περίπου 50%-70%.

Μείωση κόστους περίπου 30%-40%.

Εύκολη επεξεργασία, συγκόλληση και επικασσιτέρωση επιφανειών.

 

Οι επικασσιτερωμένοι-διαύλους αλουμινίου αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά το πρόβλημα της αυξημένης αντίστασης επαφής που προκαλείται από την οξείδωση της επιφάνειας του αλουμινίου, βελτιώνοντας τη σταθερότητα της σύνδεσης και την αντίσταση στη διάβρωση.

 

2. Ευέλικτες συνδέσεις αλουμινίου

Για την αντιμετώπιση των κραδασμών του οχήματος και των τάσεων θερμικής διαστολής και συστολής, οι εύκαμπτες συνδέσεις αλουμινίου (ή οι εύκαμπτες συνδέσεις αλουμινίου) χρησιμοποιούνται ευρέως στη σύγχρονη κατασκευή.

 

Αυτά τα προϊόντα βελτιώνουν σημαντικά τη μηχανική ευελιξία και την ηλεκτρική ασφάλεια σε μονάδες μπαταρίας ισχύος, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και μονάδες μετατροπέα DC/DC.

 

3. Προσαρμοσμένες μπάρες αλουμινίου

Για διαφορετικά μοντέλα οχημάτων και τρέχοντα επίπεδα, η περιοχή διατομής-του ζυγού, η μέθοδος κάμψης, η διάταξη οπών και η διαδικασία επίστρωσης απαιτούν προσαρμογή. Ένας-κατασκευαστής ζυγών αλουμινίου υψηλής ποιότητας μπορεί να παρέχει ολοκληρωμένες λύσεις από επιλογή υλικού, χύτευση, επεξεργασία επιφανειών, μόνωση και συσκευασία.

Τα τυπικά προϊόντα περιλαμβάνουν:

6061 ράβδος διαύλου αλουμινίου (υψηλής-δομικής μπάρας αντοχής)

6101 T61 μπάρα διαύλου αλουμινίου (υψηλής-διαύλου αγωγιμότητας)

Επικασσιτερωμένη-ράβδος διαύλου από αλουμίνιο (ανθεκτικός στη διάβρωση-διαύλου)

 

 

 

 

Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα του αλουμινίου, οι απευθείας συνδέσεις χαλκού-αλουμινίου εξακολουθούν να παρουσιάζουν προκλήσεις ηλεκτροχημικής διάβρωσης και ασυμφωνίας θερμικής διαστολής. Επειδή η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο μεταλλικών ηλεκτροδίων είναι περίπου 1,7 V, ο ακατάλληλος χειρισμός μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε αυξημένη αντίσταση επαφής, υπερθέρμανση, ακόμη και κατάλυση.

 

Οι λύσεις περιλαμβάνουν:

Χρήση διμεταλλικών αρθρώσεων μετάβασης.

Χρήση ράβδων από κασσίτερο- ή επάργυρο-διαύλου αλουμινίου για την αναστολή της οξείδωσης.

Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένες τεχνικές συγκόλλησης πτύχωσης ή τριβής για τη δημιουργία αξιόπιστης διεπαφής σύνδεσης.

 

Η ωριμότητα αυτών των τεχνολογιών έχει προωθήσει σημαντικά την ευρεία χρήση των συνδέσμων ηλεκτρικής ισχύος με ζυγό αλουμινίου και των εύκαμπτων συνδέσεων αλουμινίου σε συστήματα υψηλής-τάσης οχημάτων νέας ενέργειας.

 

 

Με την ταχεία ανάπτυξη των νέων ενεργειακών οχημάτων, η παγκόσμια ζήτηση για αγωγούς και ράβδους αλουμινίου συνεχίζει να αυξάνεται. Σύμφωνα με τις προβλέψεις του κλάδου, έως το 2030, η χρήση αλουμινίου στα νέα ενεργειακά οχήματα θα υπερτριπλασιαστεί σε σύγκριση με το 2020.

 

Στο μέλλον, οι κατασκευαστές ζυγών αλουμινίου θα επικεντρωθούν περισσότερο στους ακόλουθους τομείς:

 

Χρήση κραμάτων αλουμινίου υψηλής{0} αγωγιμότητας (όπως οι σειρές 6101 και 6061).

Εφαρμογή αρθρωτού και έξυπνου σχεδιασμού συστήματος ζυγών.

Προώθηση της ανάπτυξης πράσινων συστημάτων παραγωγής και ανακύκλωσης.

 

Με την ωριμότητα και την τυποποίηση των διαδικασιών παραγωγής, οι προσαρμοσμένες ράβδοι αλουμινίου και οι εύκαμπτες συνδέσεις αλουμινίου θα γίνουν η κύρια επιλογή για νέα ενεργειακά ηλεκτρικά συστήματα οχημάτων, προωθώντας περαιτέρω τη βαθιά ενσωμάτωση του ελαφρού βάρους, της ηλεκτροκίνησης και της βιώσιμης ανάπτυξης.

 

 

Η χρήση αλουμινίου δεν κόβει τις γωνίες. Αντίθετα, αντιπροσωπεύει μια αναβάθμιση της βιομηχανίας προς μεγαλύτερη απόδοση, μικρότερο βάρος και φιλικότητα προς το περιβάλλον. Απόμπάρες αλουμινίουσε εύκαμπτες συνδέσεις αλουμινίου και, στη συνέχεια, σε επικασσιτερωμένες ράβδους διαύλου αλουμινίου και σειρές κραμάτων υψηλής απόδοσης (όπως 6101 T61 bus bar αλουμινίου και 6061 bus bar αλουμινίου), η εφαρμογή αλουμινίου στα συστήματα ηλεκτρικής σύνδεσης των νέων ενεργειακών οχημάτων έχει γίνει μια σημαντική υποστήριξη για την παγκόσμια ευφυΐα και ευφυΐα για την παγκόσμια βιομηχανία ευφυΐας για τον άνθρωπο.