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汽车线束为什么要选择铜线?

发布时间:2022年12月16日 | 文章来源:金田铜业 | 浏览次数:551 |

2010年以来,中国汽车线束市场规模整体呈现上升趋势,2021年中国汽车线束市场规模达到628亿元。据权威机构数据显示,2025年新能源整车市场规模将突破1000万。

汽车线束是汽车能源、各种信号运输的载体,将中央控制部件和汽车控制单元、电子电器执行单元、电器件连接在一起,构成汽车的电控系统,是汽车的血管和神经系统。若根据在汽车中的布局,线束可以分为:车身总成线束、发动机线束、仪表板线束、底盘线束、顶棚线束、门线束等。

高压线束作为电动汽车上动力输出的主要载体,是整车性能和安全的关键零部件之一。新能源汽车系统包含了低压线束和高压线束,其中高压线束系统是电动化下的全新系统,取代了传统车的发动机线束,主要包括高压连接器、高压线缆、充电插座等。

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国汽车线束行业市场深度分析及投资战略规划报告》

汽车线束产业的特点是劳动力密集、上游材料成本占比较高。由于线束包装难度大,运输成本高,所以往往线束厂会与汽车制造商产业集群;汽车线束具有定制化的特点,在车型开发初期汽车线束厂就会与整车厂协同开发。

从原材料成本占比来看,线束主要原材料为导线、护套和端子,导线中铜材占比最高。根据沪光股份招股书数据,线束原材料中导线、护套、端子占比分别为32.54%、20.53%和19.90%。

宁波金田电材有限公司成立于1998年,是宁波金田铜业(集团)股份有限公司的全资子公司,拥有生产车间3万余平方米,固定资产3.5亿元,现有员工730余人。经20多年的发展与沉淀,公司已成为国内先进的电工材料加工制造基地,专业生产各类电工圆铜线产品。

因铜材料具有的优良的导电性能,车用高压线束一般采购铜材料作为导体。(20 ℃环境下,铜的电阻为0.0185 Ωmm2/m,铝的电阻为0.0294 Ωmm2/m)。在大电流情况下,铜线的工作温升更低,一方面可以减少输电时发热损失,另一方面铜材料优良的导热性能也确保了高压线束的工作温度稳定在安全范围之内。同时,由于导电性优良,在相同载荷下,铜导线的截面积可以更小,这可以有效帮助高压线束的灵活布置,包括更小的拐弯半径(高压线束的拐弯半径一般需要超过线束直径的5~6倍以上);此外,更细的线束可以降低弯曲应力,安装线束时,接插件插拔力较小,帮助降低安装维护的难度,提高装配的稳定性和可靠性;而且,更小的截面积可以帮助高压线束灵活布置于贴合金属车身的凹槽、夹角,或者紧贴金属车身布置以有效降低电磁干扰。

除了良好的导电性能,铜材料作为高压线束导体材料的另一个优势是较好的拉伸强度与弯曲性能。金属铜具有较好的力学性能,抗拉强度为200-240 MN/M2,伸长率可达50%,其良好的塑性使其易于加工,具有很高的塑性变形能力,可采用压延、挤压和拉伸等压力加工方法制成各种形状和尺寸的制品,而用铜材料作为导体的高压线束在使用过程中可以承受车辆行驶过程中发生的振动与摩擦,具有较高的可靠性和更长的使用寿命。

铜材料还具有较好的化学稳定性,抗腐蚀性好,且易于焊接。车辆的运行环境复杂恶劣,高压线束和端子接头不可避免会工作在潮湿、盐雾等易腐蚀环境中。而根据传统汽车线束的使用经验,在潮湿、高温和振动的环境下,如与其他部件发生摩擦和碰撞,容易出现绝缘体磨损、接头松动、导线腐蚀等现象,进而导致断路或短路等故障的发生。由于高压线束承载更高的电压、更大的电流,并在端子和连接器上具有更大的应力,所以安全要求更高,需要导体材料具有更好的化学稳定性。高品质的铜材料既能确保端子和连接器长期保持良好的接触,避免电化学腐蚀的发生,也能减缓绝缘层老化或受损后,线束导体受腐蚀的影响。而该领域也是其他材料作为高压线束导体需要进行全面研究验证的主要难点之一。

安全性是高压线束最重要的指标,高压线束的安全性设计主要体现在绝缘、耐压保护、过载、连接器IP等级、等电位均衡性、高压线束走线布置等方面。从安全性角度考虑,采用更好导电率和导热性的材料有利于优化高压线束的能效、降低工作温升;采用具有更佳抗拉强度与可塑性的材料有助于提升高压线束在生产装配和车辆运行中面对振动和摩擦情况下的可靠性,且有利于优化线束的空间布置;采用化学性能更稳定的材料可以防止腐蚀的发生,确保高压线束端子与连接器的良好接触,降低由于接触不良带来的安全风险。

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