Fordeler og anvendelser av aluminiumstråd i bilsystemer

Billedningsnett blir ofte referert til som "blodårene og nervesystemet" til et kjøretøy, og dekker funksjoner som kraftoverføring, signalkontroll og systemkommunikasjon. De er uunnværlige og høy-nøkkelkomponenter i et kjøretøy. Med den kontinuerlige forbedringen av kjøretøyselektrifisering og intelligens øker antallet, lengden og kompleksiteten til ledningsnettsystemene i kjøretøy konstant, og vektandelen deres har nådd nesten 5 % av den totale kjøretøyvekten, noe som viser en ytterligere oppadgående trend. På bakgrunn av karbonnøytralitet og lettvekt har vektreduksjon og kostnadsreduksjon av ledningsnettsystemer blitt en av de viktige retningene i kjøretøyutviklingen, noe som gir et praktisk grunnlag for bruk av aluminiumsledninger i bilindustrien.

 

 

Tradisjonelt har ledningsnett til biler lenge brukt kobberledninger som standard ledermateriale. Kobber har god elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og mekaniske egenskaper, og prosesseringsteknologien er moden. Imidlertid har kobberprisene de siste årene svingt kontinuerlig og holdt seg på et høyt nivå, noe som øker kostnadspresset på ledningsnettsystemer betydelig. Samtidig er den høye avhengigheten av importerte kobberressurser og den betydelige innflytelsen fra internasjonale markedspriser skadelig for den langsiktige stabile kostnadskontrollen.

 

Til sammenligning har aluminium, som et metall med konduktivitet nest etter kobber, fordeler som lav tetthet, rikelig med ressurser og relativt stabile priser. Gjennom riktig ledningsdiameterdesign kan aluminiumtråder oppnå betydelig vektreduksjon samtidig som de oppfyller de generelle kravene til kjøretøyets elektriske ytelse. Selv etter effektiv økning av tverrsnittsarealet, kan aluminiumtråder fortsatt oppnå en total vektreduksjon på ca. 30 %, noe som resulterer i en omfattende kostnadsreduksjon på ca. 30 %–35 % i materialkostnader. Denne egenskapen gjør aluminiumsledninger til et voksende alternativ til kobberledninger i lav-ledningsnett og noen høye-strømkretser, og passer perfekt med målet om å lette kjøretøyet.

 

 

Valget av aluminiumtråder er ikke bare en materialerstatning for kobbertråder; den må være basert på prinsippet om tilsvarende elektrisk ytelse. I løpet av designfasen må nøkkelparametere som konduktivitet, strømbæreevne, temperaturstigningskarakteristikk og reduksjonskurver vurderes nøye for å sikre at beskyttelsesstrategien og sikkerhetsgrensene for kjøretøyets kretsløp forblir uendret etter at ledermaterialet er byttet ut.

 

I det gjeldende industristandardsystemet er kobbertråder hovedsakelig basert på ISO 6722-1, mens aluminiumtråder følger ISO 6722-2. I praktiske applikasjoner kompenserer aluminiumtråder typisk for deres høyere resistivitet ved å øke tverrsnittsarealet, og kombinert med systemnivåverifisering sikrer langtidsstabiliteten under forskjellige driftsforhold. Denne valglogikken la også det tekniske grunnlaget for den påfølgende introduksjonen av aluminiumsskinner i kraftdistribusjonssystemer.

 

 

Å introdusere aluminiumsledninger i ledningsnettsystemer for biler krever først å ta tak i materialkompatibilitetsproblemet mellom forskjellige metaller. Forskjellen i elektrokjemisk aktivitet mellom aluminium og kobber kan skape et elektrokjemisk korrosjonsmiljø når elektrisitet påføres og fuktighet eller urenheter er tilstede, noe som fører til økt kontaktmotstand, overoppheting ved koblingspunktene og pålitelighetsrisiko.

 

For det andre har aluminium og kobber betydelige forskjeller i deres varmeutvidelseskoeffisienter. Under termisk sykling av kjøretøy og langvarige-vibrasjonsforhold kan det gradvis dannes mikro-hull i tilkoblingsområdet, noe som påvirker elektrisk ytelse og svekker mekanisk styrke.

 

Videre dannes det lett en tett oksidfilm på aluminiumsoverflaten. Mens dette oksidlaget beskytter underlaget, er dets ledningsevne dårlig. Feil håndtering vil direkte påvirke påliteligheten til kontakten mellom terminalen og ledningen.

 

 

For å løse de ovennevnte problemene har industrien gradvis dannet en løsningsbane sentrert om synergien mellom struktur og prosess. Blant dem har kobber-aluminiumskomposittterminaler produsert ved hjelp av friksjonssveising blitt en av hovedløsningene. Denne strukturen danner et stabilt kobber-aluminium-overgangslag inne i terminalen, som effektivt isolerer den elektrokjemiske reaksjonsveien og reduserer risikoen for metallkrypning betydelig.

 

Ved ledningsenden er aluminiumtråden vanligvis koblet til aluminiumsenden av terminalen via hydraulisk krymping. Under høyt trykk blir overflateoksidfilmen ødelagt, og danner en pålitelig kaldsveisestruktur mellom metaller, og oppfyller dermed kravene til elektrisk ytelse og mekanisk holdekraft. Denne typen tilkoblingsmetode har blitt mye brukt i lavspente ledningsnett-feltet og utvides gradvis til noen høye-strømkretser, noe som er svært konsistent med ingeniørkonseptet til aluminiums fleksible tilkoblinger.

 

 

Ved bruk av aluminiumtråder med store-seksjoner, er de to viktigste tekniske rutene som for tiden brukes, fire-krymping og ultralydsveising. Fire-krymping oppnår materialkonsistens gjennom en strukturell design av aluminium-til-aluminium, som balanserer lav kontaktmotstand og lang-stabilitet. Ultralydsveising, derimot, bruker høy-vibrasjon for å bryte ned oksidlaget, og skaper en tett legeringsovergangssone mellom aluminiumslederen og kobberterminalen, egnet for scenarier med høyere plass- og pålitelighetskrav.

 

Ettersom plassen til kjøretøyoppsettet blir stadig mer begrenset, medfører det å øke ledningsdiameteren også risikoen for forstyrrelse av ledninger. Derfor har industrien begynt å utforske kobber-hybridapplikasjonsløsninger av aluminium, ved å bruke kobberledere i rom-begrensede områder og introdusere aluminiumsledere i rom-tillatte seksjoner, for å oppnå en balanse mellom ytelse og lettvekt på systemnivå.

 

 

I tillegg til tradisjonelle runde ledningsstrukturer, går myke flate aluminiumkabler og flatlederdesign gradvis inn i ingeniørverifiseringsstadiet. Solide flate ledningsstrukturer av aluminium kan redusere høydebeslag betraktelig samtidig som den opprettholder strømbærekapasiteten, tilpasser seg bedre kjøretøyets karosseristruktur og gir større frihet for ledningsnettoppsett. Denne typen struktur deler designlogikken til flate aluminiumsskinner og gir også en ny retning for modularisering og integrasjon av fremtidige ledningsnettsystemer.

 

Når det gjelder nye energikjøretøyer, er høyspentsystemer mer følsomme for ledervekt og effektivitet. Hvis høyspenningsledninger er avhengige av kobberledere på lang sikt, vil det begrense kjøretøyets generelle kvalitet og kostnader betydelig. Derfor er forskning på høy-applikasjoner med høy-ledningsevne aluminiumslegeringer som 6101 og 6061 aluminiumsskinner i ferd med å bli et hovedfokus for industrien.

 

 

Med den økende penetrasjonshastigheten til nye energikjøretøyer, blir trendene med høyspenning og elektrifisering stadig tydeligere. Vektreduksjon og kostnadsreduksjon i ledningsnettsystemer vil direkte påvirke energieffektiviteten og rekkeviddeytelsen til hele kjøretøyet. Den modne bruken av aluminiumsledere i lav-ledningsnett har lagt et teknisk grunnlag for utvidelsen til høyspentsystemer. I fremtiden, gjennom materialoptimalisering, oppgradering av tilkoblingsprosesser og designsamarbeid på system-nivå, vil aluminiumsledere og aluminiumsskinnestrukturer spille en mer sentral rolle i kjøretøyets elektriske arkitektur.

 

 

Oppsummert har aluminiumsledere i bilindustrien gradvis gått fra bevis-av-konseptstadiet til stor-applikasjon. Deres fordeler i vektreduksjon, kostnadsreduksjon og ressursbærekraft er svært kompatible med utviklingsretningen til nye energikjøretøyer. Med den kontinuerlige modningen av koblingsteknologier og strukturelle design, vil aluminiumsledere og relaterte lederløsninger spille en stadig viktigere rolle i kjøretøyets elektriske system.

 

 

Basert på utviklingsbehovene for bilelektrifisering og elektriske systemer med høy-effekt, fokuserer vi på design og produksjon av svært pålitelige ledere og tilkoblingsløsninger, som dekkerSamleskinner i aluminium, tilpassede aluminiumsskinner og forskjellige fleksible aluminiumskoblinger. Vi tilbyr tilpasset støtte i henhold til ulike strømnivåer og installasjonsplass, og hjelper kjøretøyets ledningsnett og kraftfordelingssystemer med å oppnå en bedre balanse mellom lettvektsdesign og sikkerhet.