Aliuminio pritaikymo tendencijos ir techninė analizė naujos energijos transporto priemonių elektros sistemose

Sparčiai vystantis naujų energetinių transporto priemonių pramonei, lengvos medžiagos ir elektros laidumo optimizavimas tapo dviem pagrindinėmis sritimis. Pastaraisiais metais vis daugiau automobilių gamintojų pradėjo varį pakeisti aliuminiu, ypač elektros jungtyse ir laidų sistemose, tokiose kaip aliuminio šynos ir lanksčios aliuminio jungtys. Kai kurie tradiciškai tiki, kad aliuminio naudojimas yra perversmas, tačiau, žvelgiant iš medžiagų mokslo ir pramonės praktikos perspektyvos, aliuminio naudojimas nepažeidžia standartų, o veikiau atitinka technologinės plėtros tendenciją – aukštą efektyvumą, lengvumą ir energijos taupymą naujoje energetikos pramonėje.

 

 

 

 

Varis buvo vienas iš seniausių žmonių naudotų metalų nuo seniausių laikų, pasižymintis puikiu elektros laidumu ir mechaniniu stiprumu. Nors aliuminis buvo atrastas vėliau, dėl itin didelių plutos atsargų ir puikaus specifinio stiprumo jis pamažu tapo pagrindine pramoninės gamybos medžiaga.

 

Tankio palyginimas:Vario tankis yra maždaug 8,9 × 10³ kg/m³, o aliuminio tankis yra maždaug 2,7 × 10³ kg/m³, ty tik trečdalis vario tankio.

 

Kainos ir išteklių pranašumai:Aliuminio kaina yra maždaug ketvirtadalis vario, o jo atsargos yra maždaug tūkstantį kartų didesnės.

 

Laidumo skirtumas:Aliuminio laidumas yra maždaug 61 % vario, tačiau dėl žymiai mažesnio svorio jis užtikrina ekonomiškesnį laidumą masės vienetui esant tokiai pat srovės{1}}laidai.

 

Todėl didelio našumo{0}} aliuminio lydinio šynos, pvz., 6061 aliuminio šynos, 6101 aliuminio šynos ir 6101 T61 aliuminio šynos, plačiai naudojamos automobilių, geležinkelių transporto, energijos kaupimo ir įkrovimo infrastruktūroje.

 

 

Remiantis tarptautinių tyrimų institucijų statistika, kas 10% sumažinus automobilio svorį degalų efektyvumas gali padidėti nuo 6% iki 8%, o kas 100 kg sumažinus savo svorį, degalų sąnaudos gali sumažėti 0,3–0,6 litro 100 kilometrų.

 

Plačiai paplitęs aliuminio naudojimas konstrukcijų komponentuose, laidų sistemose ir laidžiose dalyse yra efektyvi priemonė pasiekti lengvumo.

 

Plieną pakeitus aliuminiu transporto priemonių kėbuluose, svoris gali sumažėti 30–40%.

Aliuminio varikliai gali sumažinti svorį maždaug 30%.

Aliuminio radiatoriai yra 20–40% lengvesni nei variniai radiatoriai.

 

Visų pirma elektrinėse transporto priemonėse aliuminio lydinių lengvos savybės gali žymiai padidinti važiavimo atstumą. Pavyzdžiui, visiškai-aliuminio konstrukcija gali sumažinti transporto priemonės svorį 200 kg ir padidinti važiavimo atstumą maždaug 5,5 %. Tai ypač svarbu naujoms energetinėms transporto priemonėms, kuriose baterijų kaina yra didelė.

 

 

 

 

Naujų energetinių transporto priemonių elektrifikavimo tendencija, kuriai būdingas didelis srovės tankis ir didėjantis įtampos lygis, kelia didesnius reikalavimus laidininko šilumos išsklaidymui ir svorio kontrolei. Dėl to aliuminio šynos ir jų dariniai plačiai naudojami sistemų projektuose.

 

1. Aliuminio šynos

Aliuminio šynos atlieka svarbų vaidmenį perduodant energiją tarp maitinimo akumuliatorių, aukštos{0}}įtampos paskirstymo sistemų ir elektros pavaros sistemų. Palyginti su varinėmis šynomis, aliuminio šynos turi šiuos privalumus:

 

Svorio sumažinimas maždaug 50-70%;

Išlaidų sumažinimas maždaug 30–40 %;

Lengvas apdorojimas, suvirinimas ir paviršiaus skardinimas.

 

Alavo{0}}aliuminuotos šynos veiksmingai sprendžia padidėjusio kontaktinio pasipriešinimo, kurį sukelia aliuminio paviršiaus oksidacija, problemą, pagerina jungties stabilumą ir atsparumą korozijai.

 

2. Lanksčios aliuminio jungtys

Siekiant sumažinti transporto priemonės vibraciją ir šiluminio plėtimosi bei susitraukimo įtempius, šiuolaikinėje gamyboje plačiai naudojamos lanksčios aliuminio jungtys (arba aliuminio lanksčios jungtys).

 

Šie gaminiai žymiai pagerina maitinimo akumuliatorių modulių, energijos kaupimo sistemų ir DC/DC keitiklių modulių mechaninį lankstumą ir elektrinę saugą.

 

3. Individualizuotos aliuminio šynos

Skirtingiems transporto priemonių modeliams ir srovės lygiams reikia tinkinti šynos skerspjūvio plotą-, lenkimo metodą, skylių išdėstymą ir dengimo procesą. Aukštos-kokybės aliuminio šynų gamintojas gali pasiūlyti integruotus sprendimus: medžiagų parinkimą, liejimą, paviršiaus apdorojimą, izoliaciją ir pakavimą.

Tipiški produktai apima:

6061 aliuminio šyna (didelio-stiprumo konstrukcinė šyna)

6101 T61 aliuminio šynų juosta (didelio-laidumo šyna)

Skarda{0}}dengta aliuminio šyna (korozijai{1}}atspari šyna)

 

 

 

 

Nepaisant daugybės aliuminio pranašumų, tiesioginės vario{0}}aliuminio jungtys vis dar kelia problemų dėl elektrocheminės korozijos ir šiluminio plėtimosi neatitikimo. Kadangi potencialų skirtumas tarp dviejų metalinių elektrodų yra maždaug 1,7 V, netinkamai elgiantis, gali lengvai padidėti kontakto varža, perkaisti ir net abliacija.

 

Sprendimai apima:

Naudojant bimetalines perėjimo jungtis;

Naudoti alavu- arba sidabru-dengtus aliuminio šynas, kad būtų išvengta oksidacijos;

Naudojant specializuotus užspaudimo arba trinties suvirinimo būdus, kad būtų sukurta patikima ryšio sąsaja.

 

Šių technologijų branda labai paskatino platų aliuminio šynų elektros maitinimo jungčių ir lanksčių aliuminio jungčių naudojimą naujų energijos naudojančių transporto priemonių aukštos{0} įtampos sistemose.

 

 

Sparčiai augant naujų energiją naudojančių transporto priemonių gamybai, pasaulinė aliuminio laidų ir šynų paklausa ir toliau auga. Remiantis pramonės prognozėmis, iki 2030 m. aliuminio naudojimas naujose energetinėse transporto priemonėse išaugs daugiau nei tris kartus, palyginti su 2020 m.

 

Ateityje aliuminio šynų gamintojai daugiau dėmesio skirs šioms sritims:

 

Naudojant didelio{0}}laidumo aliuminio lydinius (pvz., 6101 ir 6061 serijas);

Modulinės ir išmaniosios šynų sistemos projektavimo įgyvendinimas;

Žaliosios gamybos ir perdirbimo sistemų kūrimo skatinimas.

 

Subrendus ir standartizuojant gamybos procesus, pritaikytos aliuminio šynos ir lanksčios aliuminio jungtys taps pagrindiniu naujų energetinių transporto priemonių elektros sistemų pasirinkimu, toliau skatinant gilią lengvumo, elektrifikavimo ir tvaraus vystymosi integraciją.

 

 

Aliuminio naudojimas nėra kampas; veikiau tai yra pramonės patobulinimas siekiant didesnio efektyvumo, lengvesnio svorio ir ekologiškumo. Išaliuminio šynoslanksčioms aliuminio jungtims, o tada skarduotoms -aliumininėms šynoms ir didelio našumo{1}} lydinių serijoms (pvz., 6101 T61 aliuminio šynų ir 6061 aliuminio šynų), aliuminio taikymas naujų energetinių transporto priemonių elektros jungčių sistemose tapo svarbia parama pasaulinei gamybos pramonei siekiant intelektualumo ir tvarumo.