Avantatges i aplicacions del fil d'alumini en sistemes d'automoció

Els arnesos de cablejat d'automòbils sovint es coneixen com a "vasos sanguinis i sistema nerviós" d'un vehicle, que cobreixen funcions com ara la transmissió d'energia, el control del senyal i la comunicació del sistema. Són components clau indispensables i-de gran valor en un vehicle. Amb la millora contínua de l'electrificació i la intel·ligència dels vehicles, la quantitat, la longitud i la complexitat dels sistemes de cablejat dels vehicles augmenten constantment i la seva proporció de pes ha arribat a gairebé el 5% del pes total del vehicle, mostrant una tendència a l'alça més. En el context de la neutralitat del carboni i la lleugeresa, la reducció de pes i la reducció de costos dels sistemes d'arns de cablejat s'han convertit en una de les direccions importants en el desenvolupament del vehicle, que proporciona una base pràctica per a l'aplicació de cables d'alumini en el camp de l'automoció.

 

 

Tradicionalment, els cablejats d'automòbils han utilitzat durant molt de temps cables de coure com a material conductor estàndard. El coure té una bona conductivitat elèctrica, conductivitat tèrmica i propietats mecàniques, i la seva tecnologia de processament és madura. No obstant això, en els darrers anys, els preus del coure han fluctuat contínuament i s'han mantingut a un nivell elevat, augmentant significativament la pressió de costos dels sistemes de cablejat. Al mateix temps, l'elevada dependència dels recursos de coure importats i la important influència dels preus del mercat internacional són perjudicials per al control de costos estable a-a llarg termini.

 

En comparació, l'alumini, com a metall amb conductivitat només per darrere del coure, té avantatges com ara baixa densitat, recursos abundants i preus relativament estables. Mitjançant un disseny adequat del diàmetre del cable, els cables d'alumini poden aconseguir una reducció significativa del pes alhora que compleixen els requisits generals de rendiment elèctric del vehicle. Fins i tot després d'haver augmentat de manera efectiva l'àrea de la secció transversal, els cables d'alumini encara poden aconseguir una reducció de pes global d'aproximadament un 30%, donant lloc a una reducció integral dels costos d'entre un 30% i un 35% en els costos del material. Aquesta característica fa que els cables d'alumini siguin una alternativa creixent als cables de coure en arnesos de cablejats de baixa tensió-i alguns circuits d'alta-potència, alineant-se perfectament amb l'objectiu d'alleugerir el vehicle.

 

 

La selecció de cables d'alumini no és simplement un reemplaçament de material per als cables de coure; s'ha de basar en el principi de rendiment elèctric equivalent. Durant la fase de disseny, s'han de tenir en compte els paràmetres clau com ara la conductivitat, la capacitat de càrrega de corrent, les característiques d'augment de la temperatura i les corbes de desclassament per garantir que l'estratègia de protecció i els límits de seguretat dels circuits del vehicle romanguin sense canvis després de substituir el material conductor.

 

En el sistema estàndard de la indústria actual, els cables de coure es basen principalment en la norma ISO 6722-1, mentre que els cables d'alumini segueixen la norma ISO 6722-2. En aplicacions pràctiques, els cables d'alumini solen compensar la seva major resistivitat augmentant l'àrea de la secció transversal-i, combinats amb la verificació a nivell del sistema, garanteixen la seva estabilitat a llarg termini en diferents condicions de funcionament. Aquesta lògica de selecció també va establir les bases d'enginyeria per a la posterior introducció de barres d'alumini als sistemes de distribució d'energia.

 

 

Introduir cables d'alumini als sistemes d'arnès de cablejat d'automòbils requereix primer abordar el problema de compatibilitat de materials entre diferents metalls. La diferència d'activitat electroquímica entre l'alumini i el coure pot crear un entorn de corrosió electroquímica quan s'aplica electricitat i hi ha humitat o impureses, la qual cosa comporta una major resistència de contacte, sobreescalfament als punts de connexió i riscos de fiabilitat.

 

En segon lloc, l'alumini i el coure presenten diferències significatives en els seus coeficients d'expansió tèrmica. Sota el cicle tèrmic del vehicle i les condicions de-vibració a llarg termini, es poden formar micro-buits a l'àrea de connexió, afectant el rendiment elèctric i debilitant la resistència mecànica.

 

A més, una pel·lícula d'òxid densa es forma fàcilment a la superfície d'alumini. Tot i que aquesta capa d'òxid protegeix el substrat, la seva conductivitat és deficient. El maneig inadequat afectarà directament la fiabilitat del contacte entre el terminal i el cable.

 

 

Per abordar els problemes anteriors, la indústria ha anat formant progressivament un camí de solució centrat en la sinergia d'estructura i procés. Entre ells, els terminals compostos de coure-alumini fabricats mitjançant soldadura per fricció s'han convertit en una de les solucions principals. Aquesta estructura forma una capa de transició estable de coure-alumini a l'interior del terminal, aïllant eficaçment el camí de la reacció electroquímica i reduint significativament el risc de fluïdesa del metall.

 

A l'extrem del cable, el cable d'alumini sol estar connectat a l'extrem d'alumini del terminal mitjançant un enganxament hidràulic. A alta pressió, la pel·lícula d'òxid superficial es destrueix, formant una estructura de soldadura en fred fiable entre metalls, complint així simultàniament els requisits de rendiment elèctric i força de retenció mecànica. Aquest tipus de mètode de connexió s'ha utilitzat àmpliament en el camp del cablejat de baixa -tensió i s'està expandint gradualment a alguns circuits d'alta-potència, cosa que és molt coherent amb el concepte d'enginyeria de connexions flexibles d'alumini.

 

 

En l'aplicació de filferros d'alumini de gran-secció, les dues vies tècniques principals que s'utilitzen actualment són el crimpat a quatre-caras i la soldadura per ultrasons. El crimpat de quatre-direccions aconsegueix la consistència del material mitjançant un disseny estructural d'alumini-a-alumini, equilibrant la baixa resistència de contacte i l'estabilitat-a llarg termini. La soldadura per ultrasons, d'altra banda, utilitza vibracions d'alta -freqüència per trencar la capa d'òxid, creant una zona de transició d'aliatge densa entre el conductor d'alumini i el terminal de coure, adequada per a escenaris amb majors requisits d'espai i fiabilitat.

 

A mesura que l'espai de disposició del vehicle es fa cada cop més limitat, només augmentar el diàmetre del cable també comporta el risc d'interferències de cablejat. Per tant, la indústria ha començat a explorar solucions d'aplicacions híbrides de coure-alumini, utilitzant conductors de coure en zones-restringides espacials i introduint conductors d'alumini a les seccions-permeses a l'espai, aconseguint un equilibri entre rendiment i lleugeresa a nivell del sistema.

 

 

A més de les estructures tradicionals de filferro rodó, els cables plans d'alumini suau i els dissenys de conductors plans estan entrant gradualment a l'etapa de verificació d'enginyeria. Les estructures sòlides de filferro pla d'alumini poden reduir significativament l'ocupació d'alçada mentre mantenen la capacitat de càrrega actual, s'ajusten millor a l'estructura de la carrosseria del vehicle i ofereixen una major llibertat per a la disposició del cablejat. Aquest tipus d'estructura comparteix la lògica de disseny de les barres planes d'alumini i també proporciona una nova direcció per a la modularització i integració dels futurs sistemes de cablejat.

 

En el camp dels vehicles d'energia nova, els sistemes d'alta-tensió són més sensibles al pes i l'eficiència dels conductors. Si els cablejats d'alta tensió-depenen de conductors de coure a llarg termini, limitarà significativament la qualitat i el cost global del vehicle. Per tant, la investigació sobre aplicacions d'alta-tensió que utilitzen aliatges d'alumini d'alta-conductivitat com ara barres d'alumini 6101 i 6061 s'està convertint en un focus clau de la indústria.

 

 

Amb l'augment de la taxa de penetració dels vehicles d'energia nova, les tendències de l'alta tensió i l'electrificació són cada cop més clares. La reducció de pes i la reducció de costos en els sistemes de cablejat afectaran directament l'eficiència energètica i el rendiment de l'autonomia de tot el vehicle. L'aplicació madura de conductors d'alumini en arnes de cablejats de baixa-tensió ha establert les bases d'enginyeria per a la seva extensió a sistemes d'alta-tensió. En el futur, mitjançant l'optimització de materials, les actualitzacions del procés de connexió i la col·laboració de disseny a nivell-del sistema, els conductors d'alumini i les estructures de barres d'alumini tindran un paper més central en l'arquitectura elèctrica del vehicle.

 

 

En resum, els conductors d'alumini de la indústria de l'automòbil han passat de l'etapa de prova-de-concepte a l'aplicació-a gran escala. Els seus avantatges en la reducció de pes, la reducció de costos i la sostenibilitat dels recursos són altament compatibles amb la direcció de desenvolupament de vehicles d'energia nova. Amb la maduració contínua de les tecnologies de connexió i els dissenys estructurals, els conductors d'alumini i les solucions de conductors relacionades tindran un paper cada cop més important en el sistema elèctric del vehicle.

 

 

A partir de les necessitats de desenvolupament de l'electrificació de l'automòbil i els sistemes elèctrics d'alta{0}}potència, ens centrem en el disseny i la fabricació de conductors i solucions de connexió altament fiables, que cobreixenBarres d'alumini, barres colectores d'alumini personalitzades i diverses connexions flexibles d'alumini. Oferim un suport personalitzat segons els diferents nivells actuals i espai d'instal·lació, ajudant als cablejats dels vehicles i als sistemes de distribució d'energia a aconseguir un millor equilibri entre el disseny lleuger i la seguretat.