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(guān)系。如果把微機(jī)、傳感器與執(zhí)行元件的功能用人體來比喻,可以說微機(jī)相當(dāng)于人腦,傳感器相當(dāng)于感覺器官,執(zhí)行元件相當(dāng)于運(yùn)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(yùn)載驅(qū)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(shè)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(dǎo)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(jià)格快速上漲,以及對銅材大量進(jìn)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(jià)格成為了整車廠與線束企業(yè)的攻堅(jiān)方向。
隨著新能源補(bǔ)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(dá)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(nèi)線束輕量的需求日益攀升。

銅材料因?yàn)榫哂辛己秒妼W(xué)及機(jī)械性能,導(dǎo)電性好,易成絲,導(dǎo)體的制作技術(shù)成熟,一直是線纜行業(yè)的首選導(dǎo)體材料,但隨著銅金屬價(jià)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(jià)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(mào)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(xiàng)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(yīng)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(jià)格大致范圍在1.1W/T—1.7 W/T,僅為銅原材價(jià)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(shí)現(xiàn)低價(jià)目標(biāo)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(jì)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(dāng)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(shí)施的《乘用車燃料消耗量限值》及《乘用車燃料消耗量評價(jià)方法及指標(biāo)》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(nèi)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(fù)荷。在一輛整車質(zhì)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(dǎo)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(shù)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(zhì),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(shí)現(xiàn)節(jié)油的目標(biāo),且比例逐日攀升。

對于未來汽車行業(yè),許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)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(jìn)一步擴(kuò)大。屆時,鋁線束將在輕量化方面的重要性得到進(jìn)一步提高。
例如,48V_BSG系統(tǒng)由DC-DC轉(zhuǎn)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(jī)、電容器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池都需要較大線徑的導(dǎo)線加以連接,將這些大線徑線束的導(dǎo)線從銅置換為鋁,實(shí)現(xiàn)輕量化。
馮思銘對NE時代表示,鋁材質(zhì)的導(dǎo)線同樣適用于汽車門線線束、座椅線束、保險(xiǎn)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)要求的銅高壓導(dǎo)線轉(zhuǎn)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(luò)”,實(shí)時傳輸檢測信號和控制信號。
高壓線束采用雙軌制設(shè)計(jì),將電池包前、后端模組串聯(lián)、電池包內(nèi)PTC、風(fēng)冷風(fēng)扇、強(qiáng)電維修開關(guān)、充電預(yù)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(qiáng)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(hù)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(dǎo)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(jìn)行制定,規(guī)避了傳統(tǒng)的圓形導(dǎo)線因截面尺寸的標(biāo)準(zhǔn)限制,其次扁平導(dǎo)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(jìn)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(fèi)同時更容易達(dá)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(shí)應(yīng)用初期階段時也存在著大量的技術(shù)難點(diǎn),其中最為之關(guān)鍵的便是線纜與端子的結(jié)合。
鋁線束失效問題如影隨形,拖累進(jìn)程。震動環(huán)境、濕熱鹽霧,都會造成導(dǎo)線與端子鏈接位置的缺陷產(chǎn)生,進(jìn)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(dǎo)體產(chǎn)生局部的點(diǎn)、線壓縮、破壞了鋁材料晶格結(jié)構(gòu),導(dǎo)致線束在拉力、沖擊、震動等試驗(yàn)過程中產(chǎn)生斷裂,另外由于壓接工藝成型后的端子與導(dǎo)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(dǎo)體會產(chǎn)生原電池反應(yīng),使接觸不良導(dǎo)致起火事故,目前大眾、沃爾沃、吉利、比亞迪等國內(nèi)外主機(jī)廠所認(rèn)可的是摩擦焊接技術(shù)和等離子焊技術(shù)。
鋁線束目前的技術(shù)推廣與應(yīng)用,包括鋁線束的整車布置、DV試驗(yàn)等均屬于比較前沿的技術(shù)領(lǐng)域,捷翼擁有豐富的鋁線束導(dǎo)體、端子、特種焊接經(jīng)驗(yàn)以及完備的試驗(yàn)測試?yán)碚摌?biāo)準(zhǔn),多年來協(xié)助多家整車制造商制定了鋁線束的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),馮思銘表示,捷翼作為民族線束行業(yè)做出更多的貢獻(xiàn),全力打造中國制造品牌,為客戶提供全面優(yōu)質(zhì)化服務(wù)。