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车时代
AUTO TIME
铝合金电缆在新能源汽车中的应用
宋彩华1
林爱华2
张高洋2
(1.江苏宏图高科技股份有限公司光电线缆分公司,江苏无锡214092;2.江苏长峰电缆有限公司,江苏宜兴214251)
西双版纳到瑞丽多少公里
要:近几年新能源汽车的发展和振兴,为配套用的车辆用电缆带来了发展机遇,电动车因为电池续航问题,成z字头列车
福州交警网为束缚其发展的技术壁垒,而若采用铝合金芯电缆,则能大大减少车辆自重,有助于提高续航里程,因此,新能源汽车采用铝合金芯电缆也将是必然趋势。
关键词:铝合金芯电缆;新能源;车用电缆
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国内外发展现状及趋势
目前已经产业化的新能源汽车技术主要有天然气汽车、混合动力汽车和纯电动汽车。新能源汽车行业的发展带动了配套汽车线束的发展。而国内汽车线束厂家虽然很多,但存在着专业化程度明显落后、配套车型单一,不能达到新能源汽车的理想需求。因此,研发出一种适合新能源车辆用电缆亟须解决。目前,部分欧洲汽车公司如宝马和大众已经将铝或铝合金电缆产品应用到汽车上,结果证明完全可替代铜导体电缆。
新能源车辆用的线束具有耐高温高压、柔韧性、电磁兼容性、重量轻以及节能环保等特点。2
重要意义
铜导体电缆,导体重量占汽车电线束重量的60%以上。若铝合金作为导体,重量可减轻40%以上,同时可降低电缆成本30%以上。车用铝合金芯电缆,主要通过改变铝合金杆材配方,生产的铝合金绞线导体,使电缆有较好的柔韧性,便于在车内狭小空间安装使用;且由于铝合金导体重量很轻,代替铜芯时,同等载流量下重量也只有铜电缆的1/2,用到新能源车辆上,能大大降低车辆自重,能缓解车辆续航差的问题。
导体作为电缆中最重要的组成部分,随着我国电力事业的蓬勃发展,对铜资源的消耗过大,目前我国铜矿80%依赖进口,加之铜价节节攀升,铜电缆的成本也越来越高,开发新型铝合金材料替代铜已是大势所趋。为了降低车辆自重及成本,新能源电动车用电缆可使用铝或铝合金导体。
新能源车辆用铝合金芯电缆,能适用于各类车辆的电气系统连接,特别适合用于汽车内电池及电机的高压连接。与传统的汽车线束相比,具有耐温等级高、弯曲性能好、整体重量轻和节能环保等优势,且具备较高的技术含量,可打破国外先进汽车线束在国内市场的垄断,作为新能源汽车的“血管”和“神经”,将对我国新能源汽车业的发展起到极大的推动作用。
我国的新能源汽车政策优于欧美日发达国家,新能源车辆用铝合金电缆,将从根本上改变长期以来汽车线束业对发达国家的技术依赖,大大提高我国汽车线束的国际竞争力。3
要解决的关键技术问题
迈巴赫s450(1)铝合金杆材配方的研发。生产铝合金芯电缆的导体的杆材,其材料配方,要满足加工过程中,细丝也不会断丝,且能满足车辆的高柔性、耐高温的使用环境。
研究发现,连铸连轧工序在纯铝中添加适量的Fe ,并缓慢冷却,降低Fe 在铝中的固溶,能起到增加抗张强度和屈服极限的作用,特别是经过高温退火处理,Fe能起到改变纯铝存在高温退火时强度不够、延伸率小、塑性差的缺陷,使铝材的强
度和塑性得到显著的改善,但Fe过量,会引起延伸率和导电率降低;在铝中加入Be能使脆性的Fe金属间晶体由大的针状形和层状形转变成小的等轴晶体,这能改善材料的强度和延展性;同时,还需添加其他一定比例的微量合金元素,如Mg 、Zr 、B 、Zn 、Ge 、Sn及稀土元素等,根据大量试验分析确定了其配比后,最终形成高柔耐弯曲疲劳铝合金杆材的配方。
(2)合理的配模,选择合理的配模延伸系数及模具结构尺寸设计,能确保微细铝合金单丝在高速拉制绞合时不断丝,因为铝制品的强度和伸长远低于铜材,因此,其对配模的要求更精确。
(3)合适的退火工艺,能改善铝合金单丝的电性能和机械性能。但退火的时间和温度是关键,退火温度,无论过高或过低,退火时间过长,或退火过短,均不能达到想要的效果。
铝合金单丝进行退火处理,主要是为了恢复在拉丝加工中变硬的线材的柔软性而进行的。退火温度过
低,再结晶不充分,屈服强度过剩,无法确保其柔软性,在后续的拉丝加工中容易发生断丝;温度过高,为过度退火状态,发生再结晶粒粗大化,柔软性则显著下降,也会造成断丝。经过大量的试验,退火温度为320~380℃,保温时间15~20h ,在退火过程中退火炉应充满氮气成为无氧环境,退火时间到后,停止加热,自然冷却。
f800通过高温退火处理,是为了消除轧制和拉制过程中产生的内应力缺陷,避免对电性能和拉伸性能的影响,通过退火处理还可以进一步细化晶体结构,减少固溶,软化晶体组织,使得铝合金获得极好的延展性能,生产出的直径为0.3mm的细丝,导电率不低于62.5%IACS 、抗拉强度120~140MPa ,伸长率达15%,且生产过程中也不易断丝。
4结语
新能源汽车的发展,势必会带动起配套用电缆的大量应
用,而铝合金芯车辆用电缆,也将会引起电动行业的争抢,该产品具有巨大的发展潜力,紧跟行业的政策,抓住发展机遇,通过可行性研发,可能形成一定的科技成果。
参考文献
[1]张思为.纯电动汽车中铝合金导体电缆的应用[J ].新疆职业大学学
报,2020.
作者简介:宋彩华,本科,工程师,研究方向为电线电缆生产制造技术、电缆电气绝缘应用及检测技术。