مزایای استفاده از آلومینیوم در محفظه باتری خودروهای برقی
اکستروژن‌های آلومینیومی؛ برنده در رقابت برای محفظه باتری خودروهای برقی؟

مزایای استفاده از آلومینیوم در محفظه باتری خودروهای برقی

محفظه باتری خودروهای برقی (که به آن‌ها قاب یا پوشش نیز گفته می‌شود) هدف ساده و مشخصی دارند: نگهداری و محافظت از ماژول‌های باتری. طبیعی است که اشکال و ابعاد مختلفی دارند و به راحتی برای ویژگی‌های خاص ماژول‌های باتری قابل تغییر هستند.

به گزارش پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات آنلاین» و به نقل از Aluminium Insider، حوزه محفظه باتری پیستی برای مبارزه چند نوع مواد است: آلومینیوم، استیل پیشرفته با استحکام بالا، فیبرکربن، و منیزیم. در حال حاضر، این محفظه‌ها از استیل (یا ترکیبی از آلومینیوم و استیل) ساخته می‌شوند، اما ظاهرا در دید بلندمدت‌تر، آلومینیوم عمدتا به دلیل وزن کم و ویژگی‌های فنی مطلوبش، برتری دارد. تولیدکنندگان خودرو انتظار دارند که هزینه سیستم‌های باتری که بین 30 تا 50 درصد کل هزینه‌های تولید یک خودروی برقی را تشکیل می‌دهد، در آینده کاهش یابد.

محفظه‌های باتری باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟

رسانایی حرارتی در محفظه‌های باتری از اهمیت حیاتی برخوردار است. باید قابلیت انتقال و تنظیم دمای باتری‌ها را داشته باشند تا در شرایط گرم، باتری‌ها را خنک نگه دارند یا در هوای سرد، گرم نگه دارند. بنابراین، ساختار محفظه‌ها در واقع بخشی از منبع انرژی می‌شود. محفظه تاثیر چشم‌گیری در طول عمر ماژول باتری دارد؛ زیرا تغییر دما از یک ماژول به ماژول دیگر در یک باتری می‌تواند باعث کاهش عملکرد شود. همچنین، مواد مورد استفاده باید استحکام کافی و مقاومت در برابر ضربه داشته باشد تا ماژول‌های باتری را در مقابل صدمات حفظ کند.

نحوه شارژ و تخلیه شارژ خودروهای برقی هیبریدی به طور کلی شدیدتر از خودروهای تمام برقی است که باعث ایجاد حرارت بیشتر می‌شود؛ بنابراین، سیستمی برای مدیریت دمای خودروهای هیبریدی لازم است. این سیستم مدیریت و کنترل دما باید تا حد امکان کوچک، سبک، قابل اعتماد، و کم‌هزینه باشند و به راحتی در خودرو جای بگیرند.

کابل‌های متصل‌کننده نیز دمای ماژول‌ها را بالا می‌برند. برای کنترل دمای پک باتری در محدوده بهینه، ممکن است لازم باشد دما از ماژول‌ها در هوای گرم گرفته شود و در هوای سرد اضافه شود. مدیریت و کنترل دمای محفظه باتری را می‌توان از طریق سیستم‌های مایع یا هوا، عایق، مواد تغییر فاز دهنده، یا ترکیبی از این موارد انجام داد.

نمونه‌هایی از طراحی‌ها و تکنیک‌های محفظه باتری

طراحی‌های خوب برای محفظه باتری با استفاده از اکستروژن آلومینیوم می‌تواند فرآیند مونتاژ و نصب ماژول‌های باتری را ساده کند. همچنین، در صورت تصادف انرژی بیشتری را نسبت به سایر مواد و فرآیندها جذب می‌کنند. محفظه‌های بزرگ، طراحی کل بدنه خودرو را تحت تاثیر قرار می‌دهند. در برخی مدل‌ها محفظه باتری، کل کف خودرو را دربرمی‌گیرد. بنابراین، باید با دقت در ساختار خودرو ادغام شوند و با بدنه خودرو تعامل داشته باشند.

تمام تولیدکنندگان برتر قطعات آلومینیومی (از جمله Constellium, Novelis, و Hydro) برای صنعت خودروسازی، چینش خاص خود را برای محفظه باتری با سیستم‌های مدیریت دما ایجاد کرده‌اند. به عنوان مثال، محفظه‌های باتری Constellium از آلیاژ آلومینیوم پیشرفته (با استحکام بالا) ساخته شده است و برای مقاومت در تصادف و نفوذ طراحی شده، و در عین حال با استفاده از مواد جدید، طراحی، و تکنولوژی‌های اتصال، ماژول‌ها را خنک می‌کند. برای بالا و پایین محفظه‌ها، ورق‌های آلومینیوم و آلیاژی سری 3 هزار، 5 هزار و 6 هزار Constellium به علت رسانایی خوب حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی و همچنین شکل‌پذیری در اشکال مختلف ترجیح داده می‌شوند. وقتی که تمام محفظه از جنس آلومینیوم باشد، یک سپر الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که جلوی تداخل با سایر قطعات الکتریکی یا الکترونیکی خودرو را می‌گیرد.

ساختار محفظه تولیدی Constellium متشکل از اجزای اکستروژن است که یک حفره توخالی دارند. این حفره با مواد تغییر فاز دهنده (موادی که انرژی حرارتی را حین انجماد یا ذوب جذب و آزاد می‌کنند) پر می‌شود. این ماده موم شکل، به عنوان سیستم خنک‌کننده غیرفعال برای باتری عمل می‌کند. خواص مواد تغییر فاز دهنده (که می‌تواند مطابق با مشخصات خودروی مشتری طراحی شود) باعث نگهداری حرارت یا ذوب شدن شبیه موم می‌شود تا حرارت را از باتری دور کند. با محافظت باتری از دماهای شدید، ساختار محفظه باعث افزایش طول عمر باتری می‌شود.

در مقابل، Novelis برای تولید محفظه از ورق آلومینیوم سری Advanz خود استفاده می‌کند. این ورق شکل‌پذیری لازم برای کشش عمیق را دارد، اما در عین حال از نفوذ نخاله جاده، سنگ، و سایر ضربه‌ها به محفظه جلوگیری می‌کند. این آلیاژ آلومینیوم همچنین دارای چقرمگی شکست مناسب و خواص جذب انرژی است. این محفظه باتری برای ماژول‌های 90 کیلووات ساعتی طراحی شده بود، که در خودروهای SUV یا پیکاپ‌های برقی استفاده می‌شود، اما برای سایزهای مختلف باتری قابل تغییر است. شرکت Novelis توانسته است با استفاده از ورق به جای محصولات اکستروژن یا ریختگی، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند.

شرکت خودروسازی Audi هم برای مدل e-tron محفظه باتری طراحی کرده است. باتری بزرگ و ولتاژ بالای این مدل می‌تواند تا 95 کیلووات ساعت انرژی ذخیره کند که برای بُعد مسافت طولانی خودرو لازم است. سیستم باتری این خودرو به طور کلی با ساختارهای پیچیده محافظت در تصادف، متشکل از 47 درصد مقاطع و اکستروژن آلومینیوم، 36 درصد ورق آلومینیوم، و 17 درصد قطعات دایکاست آلومینیوم است که مجموعا حدود 700 کیلوگرم وزن دارد و از 35 نقطه با پیچ به بدنه خودرو بسته شده است. این باعث بهبود 27 درصدی استحکام پیچشی می‌شود و با قرارگیری سیستم خنک‌کننده در خارج از محفظه باتری نقشی در امنیت بالای Audi e-tron ایفا می‌کند. اقدامات ویژه‌ای برای محافظت از باتری ولتاژ بالای این خودرو انجام شده است. یک اسکلت ساخته شده از اتصالات ریختگی و اکستروژن آلومینیومی به علاوه یک صفحه 3.5 میلی‌متری باتری را در مقابل ضربه سنگ یا جدول خیابان محافظت می‌کند. سیستم باتری از درون با یک ساختار آلومینیومی تقویت می‌شود.

اکستروژن آلومینیومی در صدر

مقادیر پیش‌بینی شده در نمودار فوق (از Bloomberg New Energy Finance) حاصل ضرب پیش‌بینی تعداد خودروهای برقی در 80 کیلوگرم اکستروژن برای هر خودرو است که شامل مقدار لازم برای محفظه باتری نیز می‌شود. با احتساب بازار چین، تا سال 2040 مقدار اکستروژن آلومینیومی مورد نیاز برای تولید خودروهای برقی ممکن است بیش از 3 میلیون تن باشد.

طبق اطلاعات CRU، مقدار کل اکستروژن و ورق آلومینیوم لازم برای خودروهای برقی تا سال 2030 به حدود 10 میلیون تن خواهد رسید. نسبت این تقاضا بین ورق و اکستروژن احتمالا 80 به 20 خواهد بود که به معنی تقاضای 2 میلیون تنی اکستروژن است.

در همین حین، تعداد زیادی واحد اکستروژن باید در سراسر دنیا ایجاد شود تا پاسخگوی افزایش تقاضا باشد. یک چالش دیگر این است که علاوه بر ظرفیت بیشتر اکستروژن، ظرفیت‌های لازم برای عملیات حرارتی و پرداخت نیز باید ایجاد شود تا کیفیت و عملکرد لازم اکستروژن‌های آلومینیوم را برای خودروسازی فراهم کند.

چندین تولیدکننده خودروهای برقی (از جمله Nissan، PSA، و حتی VW) اخیرا در طراحی محفظه باتری، آلومینیوم را جایگزین فولاد کردند. تسلا مدل 3 نیز که فولاد زیادی مصرف می‌کند، از محفظه‌های باتری آلومینیومی استفاده می‌کند. استفاده از فیبر کربن پلیمری تقویت شده (CFRP) و فیبر شیشه پلیمری تقویت شده (GFRP) در محفظه‌های باتری توسط Kia و GM در مدل‌های برقی از جمله Spark، Volt، و Bolt اعمال شده است. شورولت مدل Bolt EV اولین خودروی GM است که به سمت طراحی اسکیت برد رفته و محفظه باتری آن از کامپوزیت فایبر گلاس با رزین ونیل ترموست ساخته شده است.

رقابت میان آلومینیوم و فولاد ادامه خواهد داشت، به خصوص با توجه به کاهش تفاضل قیمت آن‌ها در صورتی که محفظه‌های آلومینیومی از مواد بازیافتی ساخته شوند. اکستروژن‌های آلیاژی آلومینیوم گزینه‌ای بهینه برای محفظه‌های باتری هستند، عمدتا به این دلیل که به خوبی با ساختار خودرو سازگار هستند.

انتهای پیام//

مشاهده مطلب
نظر شما
  • 0
  • 0
  • 0
  •  
  •  
مطالب مرتبط
اولین کارخانه تولید خودروی سواری
قیمت‌گذاری شمش آلومینیومی باید بر مبنای بازار داخلی باشد
قیمت قراضه‌های آلومینیومی در طی یک هفته افزایش چشمگیری داشت
معامله 360 تنی شمش آلومینیوم در تالار مچینگ بورس کالا
کاهش 32 درصدی تولیدات آلومینیوم
امروز دو هزار و 300 تن محصولات آلومینیومی معامله شد
پیش‌بینی افزایش میزان تقاضا برای آلومینیوم در هفته جاری
عضویت در خبرنامه
  • گروه خبرنامه
  • نام
  • پست الکترونیک
ورق خودرو چهارمحال و بختیاری
فولاد متیل
بنر صبانور
بنر صنیع کاوه
 سازمان خصوصی سازی- عمودی صفحه اقتصاد
فولاد سیرجان ایرانیان
 نمایشگاه کانمین 2019
خرید اشتراک ماهنامه اشتراک
دانلود نرم افزار

دانلود اپلیکیشن موبایل اخبار فلزات

دانلود از بازار دانلود از گوگل پلی
هشتاد و ششمین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و ششمین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و ششمین شماره هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد.هفته‌نامه فلزات آنلاین این هفته در 78 صفحه منتشر شد. متن هفته‌نامه در پیوست این مطلب قابل مشاهده است.

هشتاد و پنجمین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و پنجمین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و پنجمین شماره هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد.هفته‌نامه فلزات آنلاین این هفته در 80 صفحه منتشر شد. متن هفته‌نامه در پیوست این مطلب قابل مشاهده است.

هشتاد و چهارمین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و چهارمین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و چهارمین شماره هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد.هفته‌نامه فلزات آنلاین این هفته در 84 صفحه منتشر شد. متن هفته‌نامه در پیوست این مطلب قابل مشاهده است.

هشتاد و سومین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و سومین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و سومین شماره هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد.هفته‌نامه فلزات آنلاین این هفته در 84 صفحه منتشر شد. متن هفته‌نامه در پیوست این مطلب قابل مشاهده است.

هشتاد و دومین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و دومین هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد

هشتاد و دومین شماره هفته‌نامه الکترونیکی پایگاه خبری، تحلیلی فلزات آنلاین منتشر شد.هفته‌نامه فلزات آنلاین این هفته در 72 صفحه منتشر شد. متن هفته‌نامه در پیوست این مطلب قابل مشاهده است.

کلیه حقوق این سایت متعلق به پایگاه خبری و تحلیلی فلزات آنلاین بوده و استفاده از مطالب با ذکر منبع آزاد است.

طراحی و تولید: