Avantages et applications du fil d'aluminium dans les systèmes automobiles

Les faisceaux de câbles automobiles sont souvent appelés « vaisseaux sanguins et système nerveux » d'un véhicule, couvrant des fonctions telles que la transmission de puissance, le contrôle des signaux et la communication du système. Ce sont des composants clés indispensables et-de grande valeur dans un véhicule. Avec l'amélioration continue de l'électrification et de l'intelligence des véhicules, la quantité, la longueur et la complexité des systèmes de faisceaux de câbles dans les véhicules augmentent constamment, et leur proportion de poids a atteint près de 5 % du poids total du véhicule, montrant une nouvelle tendance à la hausse. Dans le contexte de la neutralité carbone et de l'allègement, la réduction du poids et la réduction des coûts des systèmes de faisceaux de câbles sont devenues l'une des orientations importantes du développement des véhicules, ce qui constitue une base pratique pour l'application des fils d'aluminium dans le domaine automobile.

 

 

Traditionnellement, les faisceaux de câbles automobiles utilisent depuis longtemps des fils de cuivre comme matériau conducteur standard. Le cuivre possède une bonne conductivité électrique, une bonne conductivité thermique et des propriétés mécaniques, et sa technologie de traitement est mature. Cependant, ces dernières années, les prix du cuivre ont fluctué continuellement et sont restés à un niveau élevé, augmentant considérablement la pression sur les coûts sur les systèmes de faisceaux de câbles. Dans le même temps, la forte dépendance à l’égard des ressources en cuivre importées et l’influence significative des prix du marché international nuisent au contrôle stable des coûts à long terme.

 

En comparaison, l’aluminium, en tant que métal dont la conductivité est juste derrière le cuivre, présente des avantages tels qu’une faible densité, des ressources abondantes et des prix relativement stables. Grâce à une conception de diamètre de fil appropriée, les fils d'aluminium peuvent permettre une réduction de poids significative tout en répondant aux exigences globales de performances électriques du véhicule. Même après avoir augmenté efficacement la section transversale, les fils d'aluminium peuvent toujours atteindre une réduction de poids globale d'environ 30 %, ce qui entraîne une réduction globale des coûts d'environ 30 à 35 % des coûts des matériaux. Cette caractéristique fait des fils d'aluminium une alternative croissante aux fils de cuivre dans les faisceaux de câbles basse-tension et certains circuits haute-puissance, s'alignant parfaitement avec l'objectif d'allégement des véhicules.

 

 

Le choix des fils d’aluminium ne constitue pas simplement un remplacement matériel des fils de cuivre ; elle doit être basée sur le principe de performance électrique équivalente. Pendant la phase de conception, des paramètres clés tels que la conductivité, la capacité de charge de courant, les caractéristiques d'échauffement et les courbes de déclassement doivent être soigneusement pris en compte pour garantir que la stratégie de protection et les limites de sécurité des circuits du véhicule restent inchangées après le remplacement du matériau conducteur.

 

Dans le système de normes industrielles actuel, les fils de cuivre sont principalement basés sur la norme ISO 6722-1, tandis que les fils d'aluminium suivent la norme ISO 6722-2. Dans les applications pratiques, les fils d'aluminium compensent généralement leur résistivité plus élevée en augmentant la section transversale et, combinés à une vérification au niveau du système, garantissent leur stabilité à long terme dans différentes conditions de fonctionnement. Cette logique de sélection a également posé les bases techniques de l'introduction ultérieure des barres omnibus en aluminium dans les systèmes de distribution d'énergie.

 

 

L’introduction de fils d’aluminium dans les systèmes de faisceaux de câbles automobiles nécessite d’abord de résoudre le problème de compatibilité des matériaux entre les différents métaux. La différence d'activité électrochimique entre l'aluminium et le cuivre peut créer un environnement de corrosion électrochimique lorsque l'électricité est appliquée et que de l'humidité ou des impuretés sont présentes, entraînant une résistance de contact accrue, une surchauffe aux points de connexion et des risques de fiabilité.

 

Deuxièmement, l’aluminium et le cuivre présentent des différences significatives dans leurs coefficients de dilatation thermique. Sous le cycle thermique du véhicule et dans des conditions de vibration à long terme, des micro-espaces peuvent se former progressivement dans la zone de connexion, affectant les performances électriques et affaiblissant la résistance mécanique.

 

De plus, un film d’oxyde dense se forme facilement sur la surface de l’aluminium. Bien que cette couche d'oxyde protège le substrat, sa conductivité est médiocre. Une mauvaise manipulation affectera directement la fiabilité du contact entre la borne et le fil.

 

 

Pour résoudre les problèmes ci-dessus, l'industrie a progressivement formé une voie de solution centrée sur la synergie de la structure et du processus. Parmi eux, les bornes composites cuivre-aluminium fabriquées par soudage par friction sont devenues l'une des solutions courantes. Cette structure forme une couche de transition stable en cuivre-aluminium à l'intérieur du terminal, isolant efficacement le chemin de réaction électrochimique et réduisant considérablement le risque de fluage du métal.

 

À l'extrémité du fil, le fil d'aluminium est généralement connecté à l'extrémité en aluminium de la borne via un sertissage hydraulique. Sous haute pression, le film d'oxyde de surface est détruit, formant une structure de soudure à froid fiable entre les métaux, répondant ainsi simultanément aux exigences de performances électriques et de force de maintien mécanique. Ce type de méthode de connexion a été largement utilisé dans le domaine des faisceaux de câbles basse-tension et s'étend progressivement à certains circuits à haute-puissance, ce qui est tout à fait cohérent avec le concept technique des connexions flexibles en aluminium.

 

 

Dans l'application de fils d'aluminium de grande section-, les deux principales voies techniques actuellement utilisées sont le sertissage sur quatre-côtés et le soudage par ultrasons. Le sertissage à quatre voies-assure la cohérence du matériau grâce à une conception structurelle en aluminium-à-aluminium, équilibrant une faible résistance de contact et une stabilité à long-stabilité. Le soudage par ultrasons, quant à lui, utilise des vibrations à haute fréquence pour décomposer la couche d'oxyde, créant ainsi une zone de transition en alliage dense entre le conducteur en aluminium et la borne en cuivre, adaptée aux scénarios nécessitant des exigences d'espace et de fiabilité plus élevées.

 

À mesure que l'espace d'aménagement du véhicule devient de plus en plus limité, la simple augmentation du diamètre des câbles comporte également un risque d'interférence de câblage. Par conséquent, l'industrie a commencé à explorer des solutions d'application hybrides cuivre-aluminium, en utilisant des conducteurs en cuivre dans des zones restreintes-et en introduisant des conducteurs en aluminium dans les sections autorisées-, atteignant ainsi un équilibre entre performances et légèreté au niveau du système.

 

 

En plus des structures traditionnelles en fils ronds, les câbles plats en aluminium souple et les conceptions de conducteurs plats entrent progressivement dans la phase de vérification technique. Les structures en fils plats en aluminium massif peuvent réduire considérablement l'occupation en hauteur tout en conservant la capacité de transport de courant, en s'adaptant mieux à la structure de la carrosserie du véhicule et en offrant une plus grande liberté pour la disposition des faisceaux de câbles. Ce type de structure partage la logique de conception des jeux de barres plats en aluminium et offre également une nouvelle direction pour la modularisation et l'intégration des futurs systèmes de faisceaux de câbles.

 

Dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles, les systèmes haute tension-sont plus sensibles au poids et à l'efficacité des conducteurs. Si les faisceaux de câbles haute tension- dépendent de conducteurs en cuivre à long terme, cela limitera considérablement la qualité et le coût global du véhicule. Par conséquent, la recherche sur les applications haute tension-utilisant des alliages d'aluminium à haute-conductivité tels que les barres omnibus en aluminium 6101 et 6061 devient un objectif clé de l'industrie.

 

 

Avec le taux de pénétration croissant des véhicules à énergies nouvelles, les tendances de la haute tension et de l’électrification deviennent de plus en plus claires. La réduction du poids et la réduction des coûts des systèmes de faisceaux de câbles affecteront directement l’efficacité énergétique et l’autonomie de l’ensemble du véhicule. L'application mature des conducteurs en aluminium dans les faisceaux de câbles basse-tension a jeté les bases techniques de son extension aux systèmes haute-tension. À l'avenir, grâce à l'optimisation des matériaux, aux mises à niveau des processus de connexion et à la collaboration en matière de conception au niveau du système-, les conducteurs en aluminium et les structures de barres omnibus en aluminium joueront un rôle plus central dans l'architecture électrique du véhicule.

 

 

En résumé, les conducteurs en aluminium utilisés dans l'industrie automobile sont progressivement passés du stade de-preuve de concept-à une application à grande échelle-. Leurs avantages en matière de réduction de poids, de réduction des coûts et de durabilité des ressources sont hautement compatibles avec l’orientation du développement des véhicules à énergies nouvelles. Avec la maturation continue des technologies de connexion et des conceptions structurelles, les conducteurs en aluminium et les solutions de conducteurs associées joueront un rôle de plus en plus important dans le système électrique du véhicule.

 

 

En nous basant sur les besoins de développement de l'électrification automobile et des systèmes électriques à haute-puissance, nous nous concentrons sur la conception et la fabrication de conducteurs et de solutions de connexion hautement fiables, couvrantBarres omnibus en aluminium, barres omnibus en aluminium personnalisées et diverses connexions flexibles en aluminium. Nous fournissons une assistance personnalisée en fonction des différents niveaux de courant et de l'espace d'installation, aidant les faisceaux de câbles des véhicules et les systèmes de distribution d'énergie à atteindre un meilleur équilibre entre conception légère et sécurité.