引言:如何使大量線束在有限的汽車空間中更有效合理布置,使汽車所用線束在重量和成本得以有降低,已成為汽車制造業(yè)面臨的問題。鋁化,正是它們選定的解決方案。
在現(xiàn)代汽車中,電子控制系統(tǒng)與線束有著密切關系。如果把微機、傳感器與執(zhí)行元件的功能用人體來比喻,可以說微機相當于人腦,傳感器相當于感覺器官,執(zhí)行元件相當于運動器官,那么線束就是神經(jīng)和血管了。汽車線束從功能上來分,有運載驅動執(zhí)行元件的電力線和傳遞傳感器輸入指令的信號線。
隨著新能源汽車的普及,車載電子設備在數(shù)量、功能上的占比與日俱增,線束也就變得更長、更粗、更重。這是需要解決的大問題,如何使大量線束在有限的汽車空間中更有效合理布置,使汽車線束線束在重量和成本得以有降低,已成為汽車制造業(yè)面臨的問題。
銅導線,一貫是汽車傳統(tǒng)汽車線束的主要組成部分,近年來隨著銅原材的價格快速上漲,以及對銅材大量進口的依賴,給汽車電氣行業(yè)造成許多不確定因素,所以尋找一種銅的替代材料來降低整車線束的重量及價格成為了整車廠與線束企業(yè)的攻堅方向。
隨著新能源補貼的快速退坡,動力電池也面臨著極大的降成本壓力,同時隨著續(xù)航里程高速提升等原因,單純通過降低電池包殼體來達到減重已經(jīng)無法滿足電池模組的快速增長,對此電池包內線束輕量的需求日益攀升。

銅材料因為具有良好電學及機械性能,導電性好,易成絲,導體的制作技術成熟,一直是線纜行業(yè)的首選導體材料,但隨著銅金屬價格的高漲,銅線束作為汽車電線的成本急劇增加。數(shù)據(jù)顯示,銅的原材料價格近三年一直在快速增長從3W/T增長至5W/T。
加之“如今正值中美貿易戰(zhàn)之際,線束所用的銅量大,成本自然更加會受影響,”長春捷翼項目總監(jiān)馮思銘在接受NE時代專訪時特別提到。隨著成本的增長,線束供應商將目光集中在鋁線束的研發(fā)與批量使用上。
與之相比,鋁原材價格大致范圍在1.1W/T—1.7 W/T,僅為銅原材價格的三分之一左右。此高彼低下,鋁線束也就成為汽車制造商實現(xiàn)低價目標的方法,線束鋁化被納入控制成本的措施中。根據(jù)捷翼統(tǒng)計的數(shù)據(jù),若以鋁代銅,大約可降低成本17%。
除了成本之外,當前汽車制造商面對的另一大課題是如何減輕汽車重量,節(jié)能降油耗。2016年1月開始實施的《乘用車燃料消耗量限值》及《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》對車企提出高要求,2020年乘用車平均油耗需降至5.0升/百公里。
車身及車載部件的鋁化,被車企作為解決問題的主要途徑。例如,奇瑞捷豹路虎常熟工廠就引入了國內首條全鋁車身生產(chǎn)線。
車載部件方面,線束對整車重量也會帶來巨大的負荷。在一輛整車質量在1500kg的情況下,線束重量將在75kg左右,幾乎占去整車的5%至6%的重量。鋁導體用于汽車電線不僅僅降低成本,而且也大大降低重量,對于車輛的安全節(jié)能很有好處。
現(xiàn)代車輛技術的發(fā)展趨向于節(jié)約燃料和改善車輛的尾氣排放,提升動力電池續(xù)航里程,另外從安全考慮將蓄電池從引擎蓋下目前趨于移到儲物倉中。若以比重僅為銅三分之一的鋁作為線束材質,可減重36%,可以說作用很出色。
目前,大平方動力鋁線束已被大眾奧迪、吉利、比亞迪、宇通、CATL等公司所采用,來大幅推動線束的輕量化,實現(xiàn)節(jié)油的目標,且比例逐日攀升。

對于未來汽車行業(yè),許多業(yè)內人士認為,由于新能源汽車的發(fā)展,汽車電子類部件增多,線束的搭載量也將進一步擴大。屆時,鋁線束將在輕量化方面的重要性得到進一步提高。
例如,48V_BSG系統(tǒng)由DC-DC轉換器將48V的電容器電壓降壓至12V,向各個電子元件供電。這里的發(fā)電機、電容器、DC-DC轉換器、電池都需要較大線徑的導線加以連接,將這些大線徑線束的導線從銅置換為鋁,實現(xiàn)輕量化。
馮思銘對NE時代表示,鋁材質的導線同樣適用于汽車門線線束、座椅線束、保險杠線束、儀表線束、搭鐵線束等。
另一方面,新能源汽車對高壓線束的安全性和可靠性提出更高的要求,如耐高壓高電流、高防護等級、EMC、ESD等,捷翼推出第二代用于高壓的鋁圓線束已經(jīng)完全滿足同等標準要求的銅高壓導線轉換。
馮思銘解釋稱,動力電池包供電系統(tǒng)主要由高壓母排、高壓線束、低壓線束組成,高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”,將動力電池系統(tǒng)心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中,低壓線束則可以看作電池PACK的“神經(jīng)網(wǎng)絡”,實時傳輸檢測信號和控制信號。
高壓線束采用雙軌制設計,將電池包前、后端模組串聯(lián)、電池包內PTC、風冷風扇、強電維修開關、充電預充回路等連接到原理回路中。并通過電池包前端高壓接插件提供整車強電供電。高壓接插件采用插件本體屏蔽,并增加高壓互鎖功能,有效防護高壓電流產(chǎn)生的EMC干擾。
捷翼推出的第三代用于高低壓傳輸?shù)谋馄戒X線束。扁平鋁導線的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在幾方面,首先其橫截面的尺寸可以根據(jù)客戶的安裝環(huán)境要求進行制定,規(guī)避了傳統(tǒng)的圓形導線因截面尺寸的標準限制,其次扁平導線具有較好的折彎性能,在布線時可以隨車身等周邊環(huán)境進行隨型涉及,減少了傳統(tǒng)線束對定位及線槽的依賴,降低了安裝工時的浪費同時更容易達到自動化裝配的需求。
盡管鋁線束在成本、輕量化方面優(yōu)勢多多,但其在研發(fā)與實應用初期階段時也存在著大量的技術難點,其中最為之關鍵的便是線纜與端子的結合。
鋁線束失效問題如影隨形,拖累進程。震動環(huán)境、濕熱鹽霧,都會造成導線與端子鏈接位置的缺陷產(chǎn)生,進而發(fā)生電氣故障。
馮思銘表示傳統(tǒng)通線束的壓接工藝無法避免在壓接過程中對鋁導體產(chǎn)生局部的點、線壓縮、破壞了鋁材料晶格結構,導致線束在拉力、沖擊、震動等試驗過程中產(chǎn)生斷裂,另外由于壓接工藝成型后的端子與導線之間存在間隙,長期暴漏在空氣中或受到濕熱、鹽霧等環(huán)境的侵蝕,銅端子與鋁導體會產(chǎn)生原電池反應,使接觸不良導致起火事故,目前大眾、沃爾沃、吉利、比亞迪等國內外主機廠所認可的是摩擦焊接技術和等離子焊技術。
鋁線束目前的技術推廣與應用,包括鋁線束的整車布置、DV試驗等均屬于比較前沿的技術領域,捷翼擁有豐富的鋁線束導體、端子、特種焊接經(jīng)驗以及完備的試驗測試理論標準,多年來協(xié)助多家整車制造商制定了鋁線束的相關標準,馮思銘表示,捷翼作為民族線束行業(yè)做出更多的貢獻,全力打造中國制造品牌,為客戶提供全面優(yōu)質化服務。