Aluminiumtoepassingstrends en technische analyse in elektrische systemen voor nieuwe energievoertuigen

Met de snelle ontwikkeling van de nieuwe energievoertuigenindustrie zijn het lichter maken van materialen en het optimaliseren van de elektrische geleidbaarheid twee belangrijke aandachtsgebieden geworden. De afgelopen jaren zijn steeds meer autofabrikanten begonnen met het vervangen van koper door aluminium, vooral in elektrische connectoren en geleidersystemen, zoals aluminium rails en flexibele aluminium verbindingen. Sommigen zijn van oudsher van mening dat het gebruik van aluminium vooruitstrevend is, maar vanuit het perspectief van de materiaalwetenschap en de industriële praktijk brengt het gebruik van aluminium de normen niet in gevaar, maar komt het eerder overeen met de technologische ontwikkelingstrend van hoge efficiëntie, lichtgewicht en energiebesparing in de nieuwe energie-industrie.

 

 

 

 

Koper is sinds de oudheid een van de eerste metalen die door mensen worden gebruikt en beschikt over een uitstekende elektrische geleidbaarheid en mechanische sterkte. Hoewel aluminium later werd ontdekt, is het geleidelijk een sleutelmateriaal geworden in de industriële productie vanwege de extreem hoge aardkorstreserves en uitstekende specifieke sterkte.

 

Dichtheidsvergelijking:Koper heeft een dichtheid van ongeveer 8,9×10³ kg/m³, terwijl aluminium een ​​dichtheid heeft van ongeveer 2,7×10³ kg/m³, slechts een-derde van die van koper.

 

Prijs- en resourcevoordelen:De prijs van aluminium bedraagt ​​ongeveer een-kwart van die van koper, en de reserves zijn ongeveer duizend keer groter.

 

Geleidbaarheidsverschil:De geleidbaarheid van aluminium bedraagt ​​ongeveer 61% van die van koper, maar vanwege het aanzienlijk lagere gewicht biedt het een economischere geleidbaarheid per massa-eenheid bij hetzelfde stroomtransportvermogen-.

 

Daarom worden hoogwaardige rails van aluminiumlegeringen, zoals 6061 aluminium rails, 6101 aluminium rails en 6101 T61 aluminium rails, veel gebruikt in de automobielsector, het spoorvervoer, energieopslag en oplaadinfrastructuur.

 

 

Volgens statistieken van internationale onderzoeksinstellingen kan elke 10% vermindering van het voertuiggewicht de brandstofefficiëntie met 6% tot 8% verbeteren, en elke 100 kg vermindering van het leeggewicht kan het brandstofverbruik met 0,3 tot 0,6 liter per 100 kilometer verminderen.

 

Het wijdverbreide gebruik van aluminium in structurele componenten, kabelboomsystemen en geleidende onderdelen is een effectief middel om lichtgewicht te bereiken.

 

Het vervangen van staal door aluminium in voertuigcarrosserieën kan het gewicht met 30% tot 40% verminderen.

Aluminium motoren kunnen het gewicht met ongeveer 30% verminderen.

Aluminium radiatoren zijn 20%-40% lichter dan koperen radiatoren.

 

Vooral bij elektrische voertuigen kunnen de lichtgewichteigenschappen van aluminiumlegeringen het rijbereik aanzienlijk vergroten. Een geheel- aluminium structuur kan het voertuiggewicht bijvoorbeeld met 200 kg verminderen en het rijbereik met ongeveer 5,5% vergroten. Dit is vooral belangrijk voor nieuwe energievoertuigen, waar de batterijkosten hoog zijn.

 

 

 

 

De elektrificatietrend in nieuwe energievoertuigen, met zijn hoge stroomdichtheid en stijgende spanningsniveaus, stelt hogere eisen aan de warmteafvoer van geleiders en gewichtsbeheersing. Bijgevolg worden aluminium rails en hun derivaten op grote schaal opgenomen in systeemontwerpen.

 

1. Aluminium rails

Aluminium rails spelen een cruciale rol bij de energieoverdracht tussen accu's, hoog-spanningsdistributiesystemen en elektrische aandrijfsystemen. Vergeleken met koperen rails bieden aluminium rails de volgende voordelen:

 

Gewichtsreductie van circa 50%-70%;

Kostenreductie van circa 30%-40%;

Gemakkelijke verwerking, lassen en vertinnen van oppervlakken.

 

Vertinde aluminium rails bieden een effectieve oplossing voor het probleem van de verhoogde contactweerstand veroorzaakt door oxidatie van het aluminiumoppervlak, waardoor de verbindingsstabiliteit en de corrosieweerstand worden verbeterd.

 

2. Flexibele aluminium verbindingen

Om voertuigtrillingen en thermische uitzettings- en krimpspanningen aan te pakken, worden flexibele aluminiumverbindingen (of flexibele aluminiumverbindingen) veel gebruikt in de moderne productie.

 

Deze producten verbeteren de mechanische flexibiliteit en elektrische veiligheid aanzienlijk in batterijmodules, energieopslagsystemen en DC/DC-convertermodules.

 

3. Aangepaste aluminium rails

Voor verschillende voertuigmodellen en huidige niveaus vereisen het dwarsdoorsnedeoppervlak- van de rail, de buigmethode, de gatenindeling en het coatingproces allemaal maatwerk. Een fabrikant van aluminium railrails van hoge-kwaliteit kan geïntegreerde oplossingen bieden op het gebied van materiaalkeuze, gieten, oppervlaktebehandeling, isolatie en verpakking.

Typische producten zijn onder meer:

6061 aluminium stroomrail (structurele stroomrail met hoge-sterkte)

6101 T61 aluminium verzamelrail (rail met hoge- geleidbaarheid)

Vertinde- aluminium stroomrail (corrosie-bestendige stroomrail)

 

 

 

 

Ondanks de vele voordelen van aluminium, bieden directe koper{0}}aluminiumverbindingen nog steeds uitdagingen op het gebied van elektrochemische corrosie en mismatch bij thermische uitzetting. Omdat het potentiaalverschil tussen de twee metalen elektroden ongeveer 1,7 V bedraagt, kan onjuiste behandeling gemakkelijk leiden tot verhoogde contactweerstand, oververhitting en zelfs ablatie.

 

Oplossingen zijn onder meer:

Gebruik van bimetaal overgangsverbindingen;

Gebruik van vertinde- of verzilverde- aluminium stroomrails om oxidatie tegen te gaan;

Het gebruik van gespecialiseerde krimp- of wrijvingslastechnieken om een ​​betrouwbare verbindingsinterface te creëren.

 

De volwassenheid van deze technologieën heeft het wijdverbreide gebruik van elektrische stroomconnectoren van aluminium railsystemen en flexibele aluminium verbindingen in hoog-spanningssystemen van nieuwe energievoertuigen aanzienlijk bevorderd.

 

 

Met de snelle groei van nieuwe energievoertuigen blijft de mondiale vraag naar aluminium geleiders en rails stijgen. Volgens prognoses van de sector zal het aluminiumgebruik in nieuwe energievoertuigen tegen 2030 meer dan verdrievoudigen vergeleken met 2020.

 

In de toekomst zullen fabrikanten van aluminium railsystemen zich meer gaan richten op de volgende gebieden:

 

Gebruik van aluminiumlegeringen met hoge- geleidbaarheid (zoals de 6101- en 6061-serie);

Implementeren van modulair en intelligent railsysteemontwerp;

Het bevorderen van de ontwikkeling van groene productie- en recyclingsystemen.

 

Met de volwassenheid en standaardisatie van productieprocessen zullen op maat gemaakte aluminium rails en flexibele aluminium verbindingen de reguliere keuze worden voor nieuwe elektrische systemen voor energievoertuigen, waardoor de diepe integratie van lichtgewicht, elektrificatie en duurzame ontwikkeling verder wordt bevorderd.

 

 

Het gebruik van aluminium is niet bezuinigen; het vertegenwoordigt eerder een upgrade van de industrie naar grotere efficiëntie, lichter gewicht en milieuvriendelijkheid. Vanaluminium railstot flexibele aluminium verbindingen, en vervolgens tot vertinde -aluminium stroomrails en hoogwaardige- legeringenseries (zoals de aluminium stroomrail 6101 T61 en de aluminium stroomrail 6061), is de toepassing van aluminium in de elektrische verbindingssystemen van nieuwe energievoertuigen een belangrijke steun geworden voor de mondiale productie-industrie om te evolueren naar intelligentie en duurzaamheid.