Алюминиевые проводники заменят медь во встроенных системах питания автомобилей

Постоянно растущую роль электричество и электроника играют во всех видах транспортных средств.

Сегодня в качестве проводника традиционно используют медь, которая, если сравнивать с алюминием, тяжела и дорога. Более легкий алюминий мог бы стать интересным решением для электромобилей. Именно поэтому ученые из Мюнхенского технического университета в сотрудничестве с разработчиками компании BMW сосредоточились на оптимизации сложных электрических цепей и выяснили, какие хитрости сделают возможной замену меди алюминием.

На первый взгляд и вовсе не ясно, почему медь используется в качестве проводника до сих пор, ведь алюминий легче и значительно дешевле. Однако для полноценной замены одного металла другим предстоит устранить ряд технологических проблем, сообщает EurekAlert.

В условиях высокой температуры — а в автомобиле, включая, например, Mitsubishi Fuso, достаточно таких мест — алюминий проявляет вязкость. При этом другие металлы такими свойствами не обладают.

Одно из решений — использовать алюминий в силовых кабелях, а медь — в контактах — также чревато проблемами. И все из-за высокого электрохимического потенциала между таким соединением, в результате которого формируется коррозия. Кроме того, соединение меди с алюминием технологически более сложное. Чтобы решить указанные проблемы, ученые разработали проект LEIKO — инновационную концепцию электрических алюминиевых контактов.

Камера из листового металла, которой так или иначе требуется электромагнитная совместимость, повышает механическую стабильность разъема и гарантирует долговременную поддержку пружины контактного давления. Поскольку необходимая сила контакта более не предоставляется элементами контакта непосредственно, изначально проблемная вязкость алюминия превращается в положительное свойство и приводит к стабилизации контакта. Это, в свою очередь, гарантирует постоянную силу контакта в течение 10 лет.

Ученые придумали также специальную клинообразную геометрию для алюминиевых контактов. Вязкость алюминия приводит к тому, что два контакта прижимаются друг к другу все ближе на долгое время, формируя все более стабильное подключение к сети. Также последовательное использование алюминиевых сплавов и изобретательное применение драгоценного металлопокрытия делает возможным перенос формирования склонных к коррозии элементов в менее уязвимые области системы.

Дальнейшая проблема в связи с заменой алюминием меди — это более низкая электрическая проводимость. В случае со встроенными системами высокой мощности необходимо использовать кабели с сечением примерно на 60% больше.

Положительный момент, который исследователям удалось обнаружить, так это то, что благодаря гибкости алюминия могут использоваться те же радиусы загиба, основанные на диаметре, что и для меди.

Для определения долгосрочного поведения алюминиевых контактов даже в жестких условиях, типичных для транспортных средств с двигателем, ученые начали новый исследовательский проект.

Начальные результаты уже показали, что материальная замена приведет к усовершенствованию веса, стоимости и, в конечном счете, к сокращению выбросов.

«Мы надеемся, что к 2020 году в большинстве встроенных высокомощных систем вместо меди будет алюминий», сообщил профессор Удо Линдеманн.

09.02.2011