Selon les données publiques, la production et les ventes annuelles de véhicules à énergies nouvelles en Chine sont passées de 75 000 véhicules il y a dix ans à 9,5 millions de véhicules, soit plus de 60 % de la production mondiale, avec un taux de croissance annuel composé moyen de 71 %. À l'heure actuelle, l'industrie nationale des véhicules à énergies nouvelles entre dans une période de développement accéléré, et les réalisations dans les domaines des véhicules à énergies nouvelles et des batteries de puissance se propagent également rapidement. La préférence des consommateurs pour les véhicules à énergies nouvelles découle non seulement de la conscience environnementale et de la recherche de méthodes de déplacement à faibles émissions de carbone, mais également de la recherche de formes plus efficaces de conversion d'énergie. Par rapport aux véhicules à carburant traditionnels, les véhicules à énergie nouvelle présentent des avantages en matière de protection de l'environnement et d'intelligence, mais le plus grand avantage réside dans l'efficacité de la conversion énergétique.
Le rendement de conversion énergétique du moteur à combustion interne d'un véhicule à carburant se situe généralement entre 20 % et 30 %, et l'énergie restante est perdue sous forme de chaleur perdue. L'efficacité de conversion énergétique des véhicules à énergie nouvelle peut atteindre 80 à 90 %. Qu’il s’agisse d’un véhicule électrique pur ou hybride rechargeable, l’efficacité de conversion énergétique est bien supérieure à celle des véhicules à carburant. À mesure que les groupes motopropulseurs plus efficaces des véhicules à énergie nouvelle remplacent progressivement les groupes motopropulseurs inefficaces, l’efficacité énergétique sera encore améliorée. L’essor des véhicules à énergie nouvelle représente non seulement la transformation verte des méthodes de transport, mais indique également la direction d’une utilisation efficace de l’énergie à l’avenir.
Selon des recherches menées par des chercheurs nationaux et étrangers, l'efficacité de conversion d'énergie des véhicules à énergie nouvelle est également affectée de manière significative par des facteurs tels que les performances de la batterie et l'efficacité du moteur, le poids du véhicule et la perte de conversion d'énergie pendant la charge et la décharge. Ces pertes limitent directement l’amélioration ultérieure de l’efficacité de la conversion énergétique.
À en juger par les tendances actuelles du développement technologique, l'optimisation des matériaux et des méthodes de connexion des lignes conductrices dans les véhicules à énergies nouvelles est le meilleur moyen d'améliorer l'efficacité de la conversion énergétique.
Les fils automobiles traditionnels ont toujours utilisé le cuivre comme matériau conducteur. Cependant, les fils de cuivre présentent également certains inconvénients : par exemple, ils sont sujets à la patine formée par l'oxydation. Non seulement cela aggrave l’apparence du fil, mais plus important encore, sa conductivité électrique est bien inférieure à celle du cuivre pur. Par conséquent, la résistance dans le circuit sera considérablement augmentée et l'efficacité de la transmission du courant sera réduite, ce qui peut affecter les performances et la sécurité des véhicules à énergie nouvelle.
Afin de résoudre le problème de l’oxydation facile des fils de cuivre, une solution courante consiste à utiliser des fils de cuivre étamé. La couche d'étain peut efficacement empêcher le cuivre d'entrer en contact avec l'oxygène et l'eau présents dans l'air, ralentissant ainsi le processus d'oxydation du cuivre. Dans le même temps, le fil de cuivre étamé présente une bonne conductivité électrique et de bonnes propriétés mécaniques. Ces caractéristiques déterminent sa valeur d'application dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles.
Cependant, en raison du faible point de fusion de la couche d'étain, lors du soudage de fils de cuivre étamé avec soudage par faisceaux de câbles par ultrasons, des températures locales élevées peuvent faire fondre la couche d'étain, affectant l'effet de soudage. Par conséquent, pendant le processus de soudage par ultrasons du fil de cuivre étamé, le contrôle précis de la température et du temps de soudage constitue une difficulté technique très difficile à surmonter.
Il convient toutefois de noter que le fil de cuivre étamé est relativement coûteux à produire. Cela limite dans une certaine mesure sa large application dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle. Actuellement utilisé uniquement dans les véhicules haut de gamme à énergie nouvelle. La Chine doit importer une grande quantité de matériaux en cuivre chaque année, et le prix des matériaux en cuivre a continué d'augmenter ces dernières années. La rareté des ressources en cuivre et la hausse des prix ont maintenu le coût des fils automobiles à un niveau élevé.
Pouvons-nous améliorer l’efficacité de la conversion énergétique tout en réduisant les coûts de production ? Dans l’industrie, les fils d’aluminium sont considérés comme un substitut viable aux fils de cuivre. Les principaux constructeurs de véhicules à énergies nouvelles ont déjà essayé d'utiliser des fils d'aluminium pour remplacer les fils de cuivre, car les fils d'aluminium présentent les avantages suivants dans les véhicules à énergies nouvelles :
1. Bonne conductivité électrique :
La résistivité de l'aluminium est de 2,65×10-8 Ω·m, tandis que la résistivité du cuivre est de 1,72×10-8Ω·m. Bien que l'aluminium ait une résistivité plus élevée que le cuivre, les exigences de résistance de l'ensemble du circuit du véhicule peuvent être satisfaites en augmentant le diamètre du fil d'aluminium (environ 1,3 fois).
2. Léger :
La densité de l'aluminium est de 2,7 g/cm³, tandis que celle du cuivre est de 8,96 g/cm³. La densité de l'aluminium ne représente qu'un tiers de celle du cuivre. Une réduction de poids peut donc être obtenue en augmentant simplement la section transversale du conducteur en aluminium d'environ 30 %.
3. Rentabilité :
En raison du déséquilibre extrême des ressources minérales de cuivre et d'aluminium de mon pays et de leurs coûts d'exploitation minière, le prix des fils de cuivre est beaucoup plus élevé que celui des fils d'aluminium. En utilisant des fils d'aluminium au lieu de fils de cuivre, nous pouvons réduire le coût de production des véhicules à énergie nouvelle et les rendre plus compétitifs sur le marché.
Dans le domaine des faisceaux de câbles automobiles, le coût et le poids sont également l'une des principales raisons du développement de faisceaux de câbles automobiles légers. L'utilisation de conducteurs en aluminium au lieu de conducteurs en cuivre traditionnels présente l'avantage de réduire le coût et le poids. Cependant, il existe également certaines difficultés techniques dans l'application des conducteurs en aluminium, telles que :
1. Fiabilité de la connexion :
Les problèmes tels que l'oxydation du métal et la corrosion électrochimique qui peuvent survenir lors du sertissage traditionnel des conducteurs en aluminium et des conducteurs en cuivre entraîneront des points de connexion desserrés ou une résistance accrue, affectant les performances de l'ensemble du conducteur.
2. Effet de fluage :
Le fluage est un phénomène de déformation lente des matériaux métalliques sous l'action d'une force extérieure pendant une longue période. En raison de la différence de coefficients de dilatation thermique entre le cuivre et l’aluminium, le fil d’aluminium est plus sujet au fluage. Dans certaines conditions, le taux de fluage des fils d'aluminium peut atteindre 25 fois celui des fils de cuivre, ce qui a un impact significatif sur la résistance à la fatigue et la durée de vie des conducteurs en aluminium.
3. Augmentation du volume du fil :
La conductivité des fils d'aluminium est faible. Afin de répondre aux exigences conductrices des fils automobiles, la section transversale des fils d'aluminium doit être augmentée, ce qui augmentera le volume des fils dans une certaine mesure et posera de plus grands défis aux connexions.
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