目前鋁材料在高壓導(dǎo)體和汽車(chē)用低壓導(dǎo)線領(lǐng)域已成為銅的主要對(duì)手，雖然鋁在導(dǎo)電率和安全性能上微遜于銅，但是隨著銅價(jià)高漲以及鋁線的推廣和技術(shù)的進(jìn)步，線束也開(kāi)始逐步采用鋁線。鋁導(dǎo)線推廣也是成為今后汽車(chē)用導(dǎo)線發(fā)展的一種趨勢(shì)。

     自2005年以來(lái)，銅價(jià)飚升，不論用戶與電纜制造商都是“望銅興嘆”，因此一直想尋求其替代品。世界電線電纜從五十年代開(kāi)始曾三次提出以鋁代銅的方案，例如現(xiàn)汽車(chē)行業(yè)投資金支持電線電纜行業(yè)從事以鋁代銅的研究工作，這在過(guò)去是從未發(fā)生過(guò)的，說(shuō)明銅價(jià)上漲影響已非常大。目前法國(guó)汽車(chē)工業(yè)已開(kāi)始使用鋁芯導(dǎo)線，德國(guó)汽車(chē)工業(yè)也在研究汽車(chē)線芯使用鋁導(dǎo)體，在于輕量化的考慮，由于銅和鋁密度比重比為：3.29:1，在目前銅作為線束導(dǎo)線主要導(dǎo)電載體的情況下，如果鋁線能替代銅線，在整車(chē)導(dǎo)線的重量也將大大降低。但是不得不提的是，銅和鋁的導(dǎo)電率比為： 1:0.629， 鋁在導(dǎo)電性能上還是稍弱于銅。不過(guò)我們可以采用符合部分現(xiàn)行法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（NF）的汽車(chē)銅包鋁鎂導(dǎo)線來(lái)減輕整車(chē) 的線束重量。銅包鋁鎂密度為4.00g/cm3，銅密度為8.89g/cm3，密度比約為1:2.2，因此，1000kg銅包鋁鎂合金線的長(zhǎng)度會(huì)相當(dāng)于2200kg純銅線的長(zhǎng)度。

     現(xiàn)大部分汽車(chē)用導(dǎo)線因?yàn)榭紤]到導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度方面的問(wèn)題，一般最小截面積都選擇為0.5mm2。但從目前對(duì)日歐車(chē)系的線束導(dǎo)線進(jìn)行分析，部分車(chē)型已開(kāi)始使用0.35mm2的導(dǎo)線，采用0.35mm2的導(dǎo)線替代0.5mm2的導(dǎo)線，在同等單位長(zhǎng)度上將節(jié)約30%的重量。

     從導(dǎo)線的總成結(jié)構(gòu)來(lái)分析，0.35mm2的導(dǎo)線在外絕緣層及導(dǎo)線的芯線直徑上均能滿足線束的機(jī)械性能的要求。同時(shí)，全球線束頂級(jí)供應(yīng)商德?tīng)柛Ｅ煽艘舱谕菩?.13 mm2的導(dǎo)線，導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度與端子壓接已不成問(wèn)題，但0.13 mm2的導(dǎo)線的電阻率較大，因此對(duì)其所傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型上要所有考慮。德?tīng)柛Ｍ瞥龅?.13 mm2的導(dǎo)線已經(jīng)在國(guó)外的一些車(chē)型上已得到了應(yīng)用。但在國(guó)內(nèi)由于考慮到安全性、工藝性及使用風(fēng)險(xiǎn)性等問(wèn)題，新的產(chǎn)品并未采用這種新型導(dǎo)線。鑒于銅價(jià)的高漲，線束信號(hào)傳遞用的導(dǎo)線越來(lái)越細(xì)也將成為趨勢(shì)。

     線束用導(dǎo)線的外絕緣層也在不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，使得電線的重量減輕、性能提高。目前國(guó)內(nèi)外的按導(dǎo)線線皮分，有厚皮線、屏蔽線、同軸線、高溫硬皮線、薄皮線等等。按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分主要有日標(biāo)（AVSS等）、國(guó)標(biāo)（QVR）、德標(biāo)（FLRY）、美標(biāo)等幾大系列。其中德標(biāo)（FLRY）的導(dǎo)線絕緣皮更薄，柔韌性好，相應(yīng)的同樣線徑的導(dǎo)線質(zhì)量也是相對(duì)最輕的。我們可以將原來(lái)笨重的厚皮導(dǎo)線使用相同標(biāo)準(zhǔn)要求的硬薄皮線，并且能通同等的電流，在一些信號(hào)保真率要求比較高的電子設(shè)備方面，電子設(shè)備的供應(yīng)商通常要求一些性能卓越的屏蔽線來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，其要求通常是大大的超過(guò)了實(shí)際的需求，所以從價(jià)格，成本上方面去考慮，我們也可以適當(dāng)?shù)挠眯阅芤粯觾?yōu)越的導(dǎo)線更換屏蔽線之類(lèi)的質(zhì)量重、價(jià)格高的導(dǎo)線，比如CAN總線，在CAN總線的物理層定義里面，有兩種導(dǎo)線可以選擇： 屏蔽線以及雙絞線，如果CAN系統(tǒng)提出，要求使用屏蔽線， CAN總線涉及全車(chē)ECU，由于其總線節(jié)點(diǎn)分支也比較多，該部分的屏蔽導(dǎo)線引起的重量也是明顯的，但根據(jù)實(shí)際狀況，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的CAN系統(tǒng)均采用0.35平方的雙絞線來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，并完全能保證信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ嫘浴?/span>

     世界上的整車(chē)線束布置從線束分段上面基本上分為整體式、功能分段式、區(qū)域分段式等幾種。其中由于各個(gè)整車(chē)廠的設(shè)計(jì)思路以及工藝要求的不同，線束布置的型式也就不同，歐洲車(chē)系通常使用整體式的線束布置，而日系汽車(chē)以豐田為代表，其線束布置主要根據(jù)車(chē)輛區(qū)域來(lái)進(jìn)行分段。而國(guó)內(nèi)、印度、美系車(chē)等則是按照功能和區(qū)域來(lái)進(jìn)行分段。

     從布置的輕量化的角度來(lái)考慮，線束的整體式的會(huì)比較有優(yōu)勢(shì)，整體式的線束將通常所使用的單段的儀表板儀表、底板線束，頂棚線束以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束都整合在一起，中間節(jié)約了儀表板線束與底板線束的連接、儀表板線束與發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束的連接、儀表板線束與頂棚線束連接的接插件，同時(shí)也節(jié)約了連接件的相關(guān)支架。

     其次有優(yōu)勢(shì)的就是日系汽車(chē)的分區(qū)域分段式線束布置，由于日系車(chē)在線束設(shè)計(jì)分區(qū)設(shè)計(jì)概念上比較成熟，車(chē)身上的設(shè)計(jì)也是趨于模塊化，線束的連接、線束的布置，都能在一個(gè)比較優(yōu)化的設(shè)計(jì)下進(jìn)行。由于設(shè)計(jì)的模塊化做的比較好，長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)，其線束的固定，連接都采用了輕量化的想法。其線束總體質(zhì)量也是比較輕的。

     底板線束的布置上還可以分為H型布置、h型布置、 E型布置等各種不同的布置，每種布置對(duì)線束的輕量化也是有一定的影響，根據(jù)線束的布置形式的字母看出布置大致的形狀，而且這些布置均在車(chē)身地板上，車(chē)身地板上的這些線束的連接件以及固定支架的重量對(duì)線束來(lái)說(shuō)也是很客觀的。以下描述了的各個(gè)布置對(duì)整車(chē)輕量化影響。

     H型布置的是線束布置中較好的一種布置方式，因?yàn)镠型的線束布置型式照顧到整車(chē)用電器所涉及的全部范圍，而且由于這樣的布置方式和儀表板線束兩端都進(jìn)行了連接，對(duì)接接插件的空間預(yù)留量很大，但是在輕量化的方面有一些局限性的。

     H型的布置方式使用底板線束和儀表板線束只留一個(gè)接口，其線束兩端接口集成為一個(gè)，線束與地板對(duì)接處的集成度高，空間預(yù)留緊湊，能一定程度地減輕地板線束重量，但如果對(duì)設(shè)計(jì)前期定義比較好，未來(lái)改動(dòng)不大的情況下去考慮這種方式比較好。

     發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束的布置也分H型布置，C型布置，F(xiàn)型型布置。由于機(jī)艙保險(xiǎn)絲、繼電器盒一般來(lái)說(shuō)是集成在發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束上的，如日系的豐田RAV4車(chē)采用H型布置，且保險(xiǎn)絲盒用到兩個(gè)，線束由于需要在前圍上開(kāi)兩個(gè)孔，同時(shí)需要和儀表板線束上對(duì)接，從零件數(shù)量上來(lái)說(shuō)，這樣的布置方式生產(chǎn)出來(lái)的線束重量最重。

     C型的布置形式在輕量化上也是比較好的，C型的布置在前圍板上只開(kāi)一個(gè)孔，同時(shí)僅采用一個(gè)保險(xiǎn)絲、繼電器盒的設(shè)計(jì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙右邊的電器件不多的情況下，C型的布置比較合理，同時(shí)節(jié)省一定的線束部件及導(dǎo)線長(zhǎng)度。

     目前最流行為F型的布置方式，即發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束一條分支從發(fā)動(dòng)機(jī)艙前圍板上通過(guò)，一條是從發(fā)動(dòng)機(jī)艙左邊向前布置過(guò)去，將所有的電器設(shè)備串聯(lián)起來(lái)。這樣的方式布置合理，但從制作的線束重量來(lái)說(shuō)是適中的一種方案。

     目前，CAN數(shù)據(jù)總線的廣泛應(yīng)用，使線束的接線更簡(jiǎn)化、結(jié)構(gòu)更緊湊， 既可減輕重量, 又能降低成本，因此也成為線束輕量化的一種發(fā)展趨勢(shì)。

線束的技術(shù)在不斷的發(fā)展，隨著市場(chǎng)的需求越來(lái)越高，線束的輕量化也是勢(shì)在必行，上述內(nèi)容探討了線束在輕量化方面的一些趨勢(shì)以及總體布置對(duì)線束輕量化的影響，對(duì)輕量化的研究和技術(shù)研究也是無(wú)止境的。

【文②】

【解決方案】汽車(chē)線束如何實(shí)現(xiàn)輕量化？

引言：目前，“汽車(chē)輕量化”的概念已經(jīng)滲透到汽車(chē)制造的方方面面，比如以塑代鋼減輕汽車(chē)自重、汽車(chē)內(nèi)飾的輕量化、汽車(chē)座椅的輕量化等，這些設(shè)計(jì)理念都代表著“汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)”的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。而作為隱藏在汽車(chē)內(nèi)部宛如汽車(chē)“神經(jīng)系統(tǒng)”的線束，在輕量化方面也大有可為之處。

近日，在2014國(guó)際汽車(chē)零部件關(guān)鍵技術(shù)論壇上，本刊記者與德?tīng)柛Ｅ煽穗娮与姎庀到y(tǒng)架構(gòu)工程經(jīng)理金英男女士進(jìn)行了一場(chǎng)面對(duì)面的交談，深入了解德?tīng)柛ａ槍?duì)細(xì)線徑導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線的研發(fā)及應(yīng)用提出的一系列解決方案，共同探討汽車(chē)線束系統(tǒng)輕量化的技術(shù)突破與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 

細(xì)線徑導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線

——汽車(chē)線束減重的創(chuàng)新解決方案

作為全球領(lǐng)先的乘用車(chē)、商用車(chē)及其它細(xì)分市場(chǎng)的電子與技術(shù)供應(yīng)商，德?tīng)柛Ｊ冀K堅(jiān)持以“安全、綠色、互聯(lián)”為理念的技術(shù)研發(fā)。德?tīng)柛Ｅ煽穗娮?電氣架構(gòu)系統(tǒng)事業(yè)部作為德?tīng)柛Ｎ宕笫聵I(yè)部之一，在主線束系統(tǒng)總成、大功率線束總成等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，致力于為整車(chē)提供外徑更小、重量更輕的輕量化汽車(chē)線束。

據(jù)金英男介紹，線束是汽車(chē)中最重、最復(fù)雜的部件之一。隨著汽車(chē)電子化、信息化的迅猛發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)電子電氣功能的要求不斷提高，汽車(chē)狹小的空間內(nèi)所放置的電子電氣設(shè)備也隨之增多，導(dǎo)線數(shù)量也相應(yīng)不斷增加。1950年，一輛汽車(chē)內(nèi)只有50根導(dǎo)線；2012年，一輛汽車(chē)內(nèi)有1200根導(dǎo)線；相信到2020年甚至更遠(yuǎn)的未來(lái)，汽車(chē)內(nèi)的導(dǎo)線數(shù)量將繼續(xù)增加。

德?tīng)柛Ｐ滦弯X導(dǎo)線

金經(jīng)理給了我們一組數(shù)據(jù)：據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前一輛高檔汽車(chē)的導(dǎo)線使用量達(dá)2km，重量在20~30kg左右。線束重量每減少10%，燃油經(jīng)濟(jì)性可提高3%。如果一輛汽車(chē)每消耗1加侖汽油可以行使20英里(約合32km)，那么按每年行使15000英里(約合2414km)計(jì)算，燃油經(jīng)濟(jì)性每提高3%，每人每年就可以節(jié)省22.5加侖(約合85L)汽油?！熬€束減重在幫助整車(chē)減重、提升燃油經(jīng)濟(jì)性方面有著不容忽視的作用，將會(huì)越來(lái)越受到汽車(chē)制造商的重視?！苯鸾?jīng)理說(shuō)。

除了導(dǎo)線數(shù)量的增加，汽車(chē)內(nèi)部“蜘蛛網(wǎng)”般的導(dǎo)線排布也變得更為復(fù)雜，在這種情況下，如何合理布線成為業(yè)內(nèi)的重大課題。而對(duì)于汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，則希望線束尺寸越來(lái)越小、重量越來(lái)越輕。金經(jīng)理表示：“就汽車(chē)線束而言，德?tīng)柛５募?xì)線徑導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線為汽車(chē)制造商提供了簡(jiǎn)單、明智的解決方案?！?nbsp;

汽車(chē)線束重量可分別減輕66%和48%

“汽車(chē)用導(dǎo)線一直在往細(xì)化的方向發(fā)展?！苯鸾?jīng)理在描述汽車(chē)線束的發(fā)展歷程時(shí)說(shuō)，“10年前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙里的線束中，很少看到0.3mm2和0.35mm2的導(dǎo)線；6、7年前，在汽車(chē)線束設(shè)計(jì)中幾乎45%50%的導(dǎo)線都是0.3mm2的導(dǎo)線。而我們現(xiàn)在做的，就是將這些0.3mm2的導(dǎo)線用更輕、更細(xì)的導(dǎo)線來(lái)替代?！?/span>

德?tīng)柛１局鞍踩⒕G色、互聯(lián)”的設(shè)計(jì)理念開(kāi)發(fā)出0.13mm2無(wú)鹵素超薄壁導(dǎo)線，

大大減輕了線束重量。據(jù)介紹，德?tīng)柛o(wú)鹵素薄壁導(dǎo)線是聚氯乙烯（PVC）和交聯(lián)聚乙烯（XLPE）等傳統(tǒng)導(dǎo)線的環(huán)保型替代產(chǎn)品，擁有比薄壁PVC 導(dǎo)線更耐高溫，層壁更薄、更輕的絕緣層。0.13mm2導(dǎo)線一般用在開(kāi)關(guān)信號(hào)、傳感器信號(hào)等的電流回路，相比0.3mm2導(dǎo)線，單線外徑減少40%，重量減少高達(dá)66%，且不含鹵素和重金屬，可回收再循環(huán)使用。金經(jīng)理介紹說(shuō)，德?tīng)柛５臒o(wú)鹵素薄壁導(dǎo)線具有行業(yè)里最強(qiáng)的抗壓和抗損能力，耐磨性方面也明顯超過(guò)了美國(guó)汽車(chē)工程協(xié)會(huì)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，它還具有超強(qiáng)的防火能力，因其卓越的性能在業(yè)界備受贊譽(yù)。

然而，細(xì)線徑導(dǎo)線在實(shí)際應(yīng)用中也遇到了很多挑戰(zhàn)。金經(jīng)理表示，細(xì)線徑導(dǎo)線在電子行業(yè)有很多應(yīng)用，但是在汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用中，因?yàn)槠?chē)工作的環(huán)境比較惡劣，所有材料都處在振動(dòng)中、潮濕或者灰塵很多的地方，這對(duì)材料和工藝的要求非常高，新材料的應(yīng)用要很好地融合到現(xiàn)有工藝上去。針對(duì)這些應(yīng)用中的挑戰(zhàn)，德?tīng)柛２捎昧艘幌盗袆?chuàng)新解決方案。

德?tīng)柛ｄX導(dǎo)線端子和鋁導(dǎo)線

首先是0.13mm2導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度問(wèn)題，德?tīng)柛Ｊ褂昧算~鎂合金，添加0.2%的鎂，大大提高了導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度。現(xiàn)在，德?tīng)柛?.13mm2導(dǎo)線已經(jīng)超過(guò)0.22mm2和0.35mm2的PVC導(dǎo)線抗拉強(qiáng)度。此外，德?tīng)柛?.13mm2導(dǎo)線并沒(méi)有直接使用傳統(tǒng)的0.3mm2導(dǎo)線的端子壓接，而是研發(fā)出L型端子，利用一高一低的壓接翼技術(shù)，讓導(dǎo)線的電氣性能和機(jī)械性能在同一個(gè)壓接高度上同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。同時(shí)，為了更加普及0.13mm2導(dǎo)線的應(yīng)用，德?tīng)柛ｉ_(kāi)發(fā)了一種新型的Double-X壓接工藝：將0.13mm2導(dǎo)線剝頭剝長(zhǎng)一些，將它折彎后進(jìn)行壓接，這種壓接方式相當(dāng)于壓接0.26mm2導(dǎo)線，可以直接使用現(xiàn)有的0.3mm2端子體系，應(yīng)用比較廣泛。

除了采用細(xì)線徑導(dǎo)線，在導(dǎo)線的導(dǎo)體材料應(yīng)用上，德?tīng)柛Ｔ诮?jīng)過(guò)多次比較、研究之后，用鋁導(dǎo)線替代了傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線。金經(jīng)理說(shuō)明了德?tīng)柛＿x擇鋁導(dǎo)線的原因：“我們選擇導(dǎo)體材料要求十分嚴(yán)格，要求材料的導(dǎo)電率必須超過(guò)58%，伸長(zhǎng)率超過(guò)8%，選擇的金屬全球儲(chǔ)備量還要充足。根據(jù)每年的預(yù)計(jì)用量統(tǒng)計(jì)，鋁可比銅多用100年，其導(dǎo)電率高達(dá)60%~64%，而且用鋁導(dǎo)線代替銅，線束重量可減輕48%。基于這些優(yōu)勢(shì)，德?tīng)柛＿x擇了鋁導(dǎo)線?！?/span>

據(jù)悉，德?tīng)柛?969年開(kāi)始從事鋁導(dǎo)線開(kāi)發(fā)，2012年開(kāi)始生產(chǎn)鋁導(dǎo)線，在鋁導(dǎo)線的研發(fā)和應(yīng)用方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)鋁導(dǎo)線在空氣中易氧化、電氣性能和機(jī)械性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，德?tīng)柛ｉ_(kāi)發(fā)了一種帶毛刺的端子，端子的壓接翼帶有一個(gè)倒刺，在壓接過(guò)程中，倒刺會(huì)刺破鋁導(dǎo)線的氧化膜，與導(dǎo)體里的新鮮鋁接觸，而且該接觸面是在無(wú)空氣的情況下接觸，故而導(dǎo)電性能更佳，且倒刺摳住鋁，也能相應(yīng)增加機(jī)械強(qiáng)度。應(yīng)對(duì)鋁導(dǎo)線因電偶腐蝕造成的氧化，德?tīng)柛t采用了密封工藝來(lái)截?cái)嚆~鋁接觸面與空氣的接觸，防止氧化。

“一種新技術(shù)、新產(chǎn)品在應(yīng)用過(guò)程中，遇到技術(shù)難點(diǎn)是不可避免的；隨著人們攻克一個(gè)個(gè)難關(guān)，新技術(shù)的應(yīng)用范圍也就越來(lái)越廣泛。當(dāng)然，這并不代表汽車(chē)的所有線束都會(huì)進(jìn)行新老更替。像德?tīng)柛５?.13mm2導(dǎo)線并不是無(wú)限制地替代整車(chē)上的所有線束，因?yàn)?.13mm2導(dǎo)線電阻率較高，在大電流的地方未必適用，雖然它可替代信號(hào)線，但不能替代電源線?！苯鸾?jīng)理最后總結(jié)道，“德?tīng)柛Ｔ谛滦蛯?dǎo)線的研發(fā)和應(yīng)用方面領(lǐng)先于其它供應(yīng)商，在過(guò)去幾年里更取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。0.13mm2無(wú)鹵素超薄壁導(dǎo)線已投入生產(chǎn)，制造基地遍布世界各地，目前國(guó)內(nèi)外多個(gè)整車(chē)廠有很多項(xiàng)目應(yīng)用了0.13mm2導(dǎo)線，其應(yīng)用越來(lái)越成熟和普遍。

目前大線徑鋁導(dǎo)線的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)有不少車(chē)型在應(yīng)用，接下來(lái)初級(jí)和中級(jí)鋁導(dǎo)線也將廣泛地應(yīng)用到各個(gè)項(xiàng)目上去。在新型導(dǎo)線的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上，我們?cè)敢鉃槿虻目蛻籼峁┲С??！?nbsp;