​銅在新能源汽車電連接有多麽重要？

1 純電動汽車單車低壓線束用銅量（liàng）比燃油汽車多 5 公斤

每輛燃油汽車和電動汽車（chē）的低壓線束係統用銅量分別為 18kg 和 23kg。隨著汽車（chē）駕駛智能性（xìng）、舒適（shì）性的逐日提升，汽車提供越來越多的電子功（gōng）能，如 ADAS、信息娛樂係統等，要求（qiú）排布更多更複雜（zá）的（de）低壓線束係（xì）統。每輛燃油汽車的低壓（yā）線束係（xì）統用銅量為 18kg，占燃油汽車用（yòng）銅（tóng）的大部分。隨著電動汽（qì）車網聯化、智能化程（chéng）度加（jiā）深，每輛電動汽車（包括純電動（dòng）車、混動車、插電（diàn）式混動車）的低壓線束係統用銅量（liàng）分別達 23kg。汽（qì）車的（de）低壓線束係統多采用無氧銅絲作為導體，紫銅合金帶（dài）材作連接（jiē）器。低壓線束中的低壓導線為銅質多絲軟線，導體多采用無氧銅絲，銅含（hán）量在99.99%以上，不易受氧脆化；連接器主要采用T2、C10500 紫銅合金帶材（cái）。

2 電動（dòng）汽車高壓係統采用銅導線為主

在傳統低壓（yā）線束以外，新能源汽車以高壓電池包為動力（lì）來源，新增高壓線束為傳輸載（zǎi）體。汽（qì）車線束是控製汽車電（diàn）氣和電子元件功（gōng）能的主要載（zǎi）體，是（shì）汽車（chē）的血管和神經，為各電子元件提供動力、傳遞和反饋信號。根據汽車線束耐電壓（yā）高低可以分為低壓線纜和高壓線纜，傳統燃（rán）油車主（zhǔ）要應用（yòng）低壓線纜，而電動車線束新增了（le）高壓線纜，其承載電壓（yā）約為 600V。新能源（yuán）汽車尤其是純電動汽車，動力來源靠高壓電池包提供，傳（chuán）輸載（zǎi）體為高壓線束，連接充電（diàn）口座、高壓電池包、逆變器、電機，車載充電機等大功率設備。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接地端子（zǐ）和紮帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等（děng）輔（fǔ）材。

預計未來電（diàn）動汽車高壓係統仍將采用銅導線為主。在汽車“輕量（liàng）化”的趨勢下，汽車的（de）部分零部件散熱器，逐漸被鋁材所代替，既輕便又經濟。汽車線束的發展趨勢主要向輕量化、高壓承載能力和大容量（liàng）、高效率發展（zhǎn）。鋁導線的（de）應用有利於線束輕量化，近十（shí）年來鋁導線在傳統（tǒng）汽車上已經得到廣泛應用，但目前仍鮮有將鋁導線成功應用在（zài）電動汽車高壓係統的案例。核心問題在於電氣性能，鋁的（de）電導率隻有銅的 60%，鋁導線需要（yào）增（zēng）加橫（héng）截麵積才能通（tōng）過同樣（yàng）大小的持續電流，可參（cān）考 USCAR 推薦的銅、鋁導線等量替換對照表。盡管（guǎn）鋁導線可以減輕 45%的重量並節約一半左右的成本，但（dàn）鋁導線會帶（dài）來一係列的電線（xiàn）鋪（pù）設問題（tí），比如占用更大空間、因線束變粗造成轉彎半徑增大。此外，鋁的抗拉強度、膨脹係數都不如（rú）銅（tóng），而且鋁導線表（biǎo）麵極易形成氧化鋁薄膜，起一定的絕緣作用，影響接觸部位的（de）電阻。預計未來電動汽車高（gāo）壓係統仍將采用銅導線為主。

電動汽車高壓線束包括連接器、線纜等，導電性能要求高。高壓線束主要包括（kuò）：高壓連接器、高壓線纜（lǎn），接地端子和紮帶、外包材料（liào）、膠帶（dài）、熱縮套管（guǎn）、膠套、安裝支架（jià）等輔材。在高壓（yā）線束係統中，線纜的重量占比一般為 75%左右，成本占比 35%左右；連接器的重量占比一般為 15%左右，成本（běn）占比 55%左右。電動汽（qì）車將以電能運用為主，在（zài）電能的加載、控製（zhì）和應用上（shàng）離不開導電性能（néng）優越的材料（liào）。線束導體材（cái）料一般為退火（huǒ）純銅，根據汽車不同位置使用要求，也會采（cǎi）用一些銅（tóng）合金。

3 銅合金材料（liào）提升高壓線束的性（xìng）能

電動汽車高壓線纜要求能夠承受高電壓、大電流。新（xīn）能源汽車采用的是大功（gōng）率（lǜ）的電動機，其輸電線束必須是能夠承載高壓大電流的線束。高（gāo）壓電（diàn）纜由導（dǎo）體、絕緣、護套、屏蔽、鋁箔（bó）、包（bāo）帶、填充物等組成，行業標準參照《QC-T1037 道路車輛用高壓電纜汽車行業標準》、《新能源汽車用高壓電纜 TCAS 356-2019》。電動汽車高壓（yā）線纜的特點是：（1）高電壓（yā），乘用車一般使用（yòng）額定（dìng）電壓 600VAC/900VDC、商用車一般使用額定電壓 1000VAC/1500VDC；（2）大電（diàn）流（liú），常用在250A，部分大功率電機（jī）可用到 400A。

連接器的（de）接觸件是完成電連接功能的（de）核心（xīn）部件，占線束重量的 15%左右。連接器位於電纜兩端，連接導線（xiàn）與適當的配對元件，起著電氣（qì）連接和信號傳遞作用。連接器通常由接觸件（端子和插針）和外覆的（de）塑料構成。汽車線束的接觸件是汽車連接器完成電連接功能的核心部件，是汽（qì）車線束（shù）端子壓接和保證線束正常工（gōng）作（zuò）的關鍵。因此，對（duì）接觸件用銅合金材料的力（lì）學/導電/尤其（qí）抗應力鬆弛和折（shé）彎成型性能有很高的要求（qiú），其重量一（yī）般占線束的 15%左右。

接觸件銅材要求耐高溫、加（jiā）工成型性良好、內部彈性均勻（yún）、耐（nài）蝕性好（hǎo）、導電、導熱率高和可焊性好。《電連接（jiē）器接觸（chù）件總規範（fàn）》(GJB1216)規（guī）定：最高工作溫度 125℃接（jiē）觸件一般（bān）使用銅合金，沒有（yǒu）規定材料類別。連接器現行標（biāo）準僅規定了（le）接觸件的工作直徑、鍍金（jīn）層厚度、分離力和保（bǎo）持力等主要技術參數（shù），並未規定銅合金（jīn）材（cái）料牌號、規格和狀態。我國連接器行業沒有經曆正向設計階（jiē）段，都是仿製產品，接觸件銅材牌號、規格、狀（zhuàng）態等源於國外標準。為防（fáng）止剛（gāng）性插針插（chā）拔時彎曲損傷，插針（zhēn）常選用具有較高機械強度的黃銅（H62、HPb59-1 等）製作。為保（bǎo）證彈性插孔插合時接觸可靠，防止塑性變形和應力鬆弛，插孔常選用具有（yǒu）較高彈性極限與疲勞極限和適當彈（dàn）性模量的錫青銅（QSn4-3、QSn6.5-0.1等）、鈹青銅（C17200、QBe2等）或鎳矽青銅（C70250等）製作。接觸件銅材還（hái）要（yào）求其加工成型性（xìng）良好、內部彈性均勻、耐蝕性好、導電（diàn）、導熱率高和可焊性好等

故障電弧導致的新能源（yuán）汽車火災比例高（gāo）達 60%，對新能源汽車安全帶來巨大威脅。隨著新能源（yuán）汽車產業的（de）快速發展，其火災危險性也逐漸顯現。據統計，由於電氣係統故障產生故障電弧導致的新能源汽車火災（zāi）比例高（gāo）達 60%。新能（néng）源汽車電力係統中電氣設備的增加和自動化程度的提高，導（dǎo）致車載線路的複雜化和電壓等級的提高；另外，充電插拔和車輛顛簸都會增（zēng）加電弧（hú）產生的幾率。故障電弧對新能源汽車電氣係（xì）統帶來巨大威（wēi）脅。

銅材品質是影響接觸件性能的根本因素。銅材是製作連接器導電核心零件（jiàn）——接觸件的基礎（chǔ）材（cái）料，其品質是直接影響連（lián）接器接觸件電接觸可靠性的關鍵因素（sù）。在（zài）所有影響因素中，接觸件銅材品質是（shì）最根本的，也是最基礎的（de）。在不同環境下使用的連接器接觸件插合後，接（jiē）觸電阻由收縮電阻、膜層（céng）電阻（zǔ）和導體電阻三部分組（zǔ）成，銅材品質對組成接觸電阻的這三部分電阻都有影響。收縮電（diàn）阻除正壓力還取（qǔ）決於（yú）設（shè）計結構（尺寸精（jīng）度）外，正壓力、表麵物理特征（細晶（jīng）結構（gòu））和表麵粗糙度都與銅材品質有關；膜層電阻取決於銅（tóng）材的耐腐（fǔ）蝕性和（hé）防護鍍（dù）層質量；導體電阻取決於材料類別，如標準規定 1mm 的鍍金接觸（chù）件（jiàn）接觸電阻；銅合金 5mΩ、鐵合金 15mΩ。