赛川电子|铝排在汽车线束中的应用

在新能源汽车发展过程中，由于受到电池容量技术发展的制约，汽车轻量化缓解里程焦虑的需求日益增加，线束的减重需求越来越受到重视。目前在线束行业中，使用铝导线替代传统铜导线进行线束轻量化已趋于成熟，传统燃油车和新能源汽车的电池电源线束已经大量使用铝导线来进行电源能量的传输。使用铝导线后，线束相比原有铜导线可实现减重40%，同时完成30%左右的成本节约。在现有汽车减重降本发展方向上起到了至关重要的作用。

但是使用传统同轴圆导线替代过程中存在直径增大的弊端，为满足整车电能传输的载流需求，在使用铝导线进行替代时，铝导线外径增大。导线外径在满足于传统铜导线载流能力情况下，外径相比铜导线约增加1.3倍，这使得在整车电线束设计布置过程中受到空间限制无法使用铝导线。

为解决铝导线外径增大导致的整车线束布置空间不足，故提出铝排导线的应用方案。相比传统同轴圆形铝导线，铝排导线使用实体铝排替代原有单丝结构，扁平化设计，减少了空间占用。在同等载流条件下，横截面积减少10%，进一步减少了线束空间的占用。使用铝排导线替代传统导线后，线束可在车身上紧贴底盘布置，减少线束引起的地板或底盘凸起，使车身更加美观。同时因铝排导线存在一定的刚性，使得电源线束在加工及安装至车身时可实现线束的自动化装配，解决了线束因柔性导致的无法实现自动化生产及装配的问题，同时刚性的结构避免了线束走向定义中护板的使用，降低线束成本。

在铝排导线线束的应用中同时也存在一些关键点，相应的解决方案如下。

1） 铝排导线与铜端子或导线的连接：在汽车线束应用中，端子和导线均采用铜作为基材使用压接方式进行连接使用。而铝排导线是采用铝材作为导线基材，端子因电器制约只能采取铜作为基材，铜铝因金属活性不同，在直接压接连接时将发生电化学腐蚀，所以必须采用新的连接方式避免电化学腐蚀的产生。目前行业内通过摩擦焊接和超声波焊接解决铜铝的电化学腐蚀问题。在铝排导线应用中，随着超声波焊接设备的技术发展，大功率超声波焊接设备已开发完成并在线束行业内成熟应用，通过超声波焊接完成铝排导线与铜导线、铝排导线与铝导线、铝排导线与铜端子之间的连接已可以实现。

2） 铝排导线成型技术：铝排导线线束一般应用在车舱内部或底盘，通过扁平化贴附车身的设计完成整车空间的节约及自动化的装配。这就需要铝排导线的设计需要与车身设计紧密贴合，铝排导线线束在线束工厂零部件完成加工时应已完成装车成型。在铝排导线的成型中分为3种形式的线束成型需求：①XY方向上的成型设计；②Z向的成型设计；③3D翻转成型。由于铝排导线具有一定的刚性，可引入机加工行业全自动折弯成型设备或全自动机械手进行成型加工，自动化程度高，尺寸控制精准，并且可以实现柔性制造，满足不同车型的定制化生产。

3） 高压铝排线束的屏蔽：由于使用铝排作为导体，导致导线整体外形呈现矩形端面，区别于传统的圆形同轴导线，这就导致了导线的屏蔽设计及连接器的屏蔽区别于传统导线。在屏蔽方面，传统圆形同轴导线采用铜丝编织缠绕，现有导线厂编织设备均可实现，但使用铝排作为导体后，端面成矩形，传统编织缠绕无法实现均匀编织，不能满足高压导线EMC要求。并且在铝排导线屏蔽结构中若编织铜丝使用小直径的编织铜单丝，弯折成型过程中编织铜单丝极易发生断裂，影响高压线束整体屏蔽效果，造成整车EMC问题，影响整车电器使用。使用铝排导线后，屏蔽层应使用铜箔缠绕实现屏蔽效果。采用铜箔进行100%屏蔽缠绕，连接器屏蔽设计完成与铝排导线的屏蔽层进行接触连接，实现屏蔽的导通连接，满足整车EMC要求。

4） 高压铝排线束的密封防水：高压铝排线束的密封防水方面，当铝排导线使用在高压场景中时，密封防水成为重要的设计指标。这就需要连接器与铝排导线实现密封结合。铝排导线在屏蔽缠绕后需再次注塑护套层，实现屏蔽铜箔的固定和保护。由于导线整体外形呈现矩形端面，区别于传统的圆形同轴导线，高压连接器尾部结构需要配合导线进行改进，需设计新的密封圈结构与铝排护套层外表面形成过盈配合，完成紧密连接，起到密封防水作用，实现铝排线束的密封防水要求，防止在整车使用过程中水汽进入连接器内部导致电化学腐蚀，降低线束寿命，增加整车电路发热自燃风险。

目前铝排线束在汽车线束中的应用还处于起步阶段，各汽车OEM也已提出铝排线束替代原有线束方案设计的需求。目前铝排的成型、屏蔽、密封防水等相关问题还亟待解决与验证。随着相关的验证工作对现有问题点的解决，铝排线束在汽车线束中的应用会逐步得到推广，为汽车线束在轻量化、集成化、自动化、低成本等方面的需求带来全新的解决方案，为汽车线束带来新的定义与技术变革。