“安全第一，樹(shù)牢安全發(fā)展理念” --- 從系統安全角度看新能源汽車(chē)線(xiàn)束材料的選擇

截止2024年6月底，根據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )發(fā)布的統計數據，2024年上半年新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)達到492.9萬(wàn)輛和494.4萬(wàn)輛，市場(chǎng)占有率達到35.2%?？梢灶A期2024年全年新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量將突破1000萬(wàn)臺。

新能源汽車(chē)的核心是以清潔的電能代替傳統內燃機釋放的化學(xué)能驅動(dòng)車(chē)輛運動(dòng)，其中承載并輸送電能的高低壓線(xiàn)束猶如人體的主動(dòng)脈，對于新能源汽車(chē)行駛的安全性、可靠性、與能效水平具有決定性作用。

自從汽車(chē)誕生以來(lái)，車(chē)用線(xiàn)束的材料一直是銅。根據國際銅業(yè)協(xié)會(huì )的數據，每輛新能源汽車(chē)的低壓線(xiàn)束需要使用23公斤的銅，而高壓線(xiàn)束需要使用近4公斤的銅。按照每噸銅6.5萬(wàn)元的價(jià)格計算，平均每輛新能源汽車(chē)的高低壓線(xiàn)束中銅原料的成本接近1800元人民幣。在成本壓力下，有部分企業(yè)在高壓線(xiàn)束中采用鋁材料替代銅，在實(shí)現輕量化的同時(shí)也顯著(zhù)降低了成本。但是這樣的材料替代由于存在著(zhù)不小的安全風(fēng)險，并沒(méi)有成為大部分車(chē)企的選擇。

首先，鋁的電導率只有銅的 60%，為了通過(guò)同樣大小的電流，鋁導線(xiàn)需要增加橫截面積才能達到與銅導線(xiàn)相同的效果。因此即使鋁導線(xiàn)可以減輕 45%的重量并節約一半左右的成本，但橫截面積更大的鋁導線(xiàn)會(huì )帶來(lái)一系列的電線(xiàn)鋪設問(wèn)題。如果使用更粗的線(xiàn)束，就需要占用更大空間、并造成轉彎半徑增大等問(wèn)題，這就會(huì )導致線(xiàn)束的鋪設與安裝存在更多的潛在安全風(fēng)險。

同時(shí)，鋁的抗拉強調與膨脹系數都不如銅，鋪設與安裝更粗的鋁線(xiàn)束時(shí)發(fā)生損傷的風(fēng)險也會(huì )變大;而且鋁導線(xiàn)表面極易與空氣發(fā)生化學(xué)反應，形成氧化鋁薄膜，導致線(xiàn)束與接插件連接處發(fā)生電化學(xué)反應形成電阻。對此，需要采用特殊工藝與設計來(lái)防止接觸部位形成電阻，避免接觸不充分可能引起故障電弧的發(fā)生;而在新能源汽車(chē)火災中，60%與故障電弧有關(guān)，因此需要采用高品質(zhì)的接插件材料，并保證接插件與線(xiàn)束連接的充分連接，避免充電插拔和車(chē)輛顛簸時(shí)發(fā)生故障電弧，才能有效降低新能源汽車(chē)火災的發(fā)生。顯然采用銅導線(xiàn)直接與銅材料的接插件連接是更穩妥與安全的方案。

除了電氣性能之外，導線(xiàn)材料的延展性、耐折彎等機械性能也與新能源汽車(chē)額安全性密切相關(guān)。隨著(zhù)車(chē)輛智能化趨勢的發(fā)展，越來(lái)越多的新能源汽車(chē)采用更多的線(xiàn)控技術(shù)以實(shí)現更高程度的智能駕駛控制，例如已經(jīng)在中高端新能源汽車(chē)中廣泛使用的線(xiàn)控底盤(pán)、線(xiàn)控剎車(chē)、線(xiàn)控轉向等。這些智能化駕駛相關(guān)的子系統都需要采用承載數字信號的控制線(xiàn)束來(lái)替代傳統的液控或線(xiàn)控部件，進(jìn)而實(shí)現更快速精準的剎車(chē)、轉向等車(chē)輛操縱。由于系統變得更復雜，車(chē)載線(xiàn)束也就更容易受到碰撞、摩擦、各種溶劑等外部環(huán)境的侵蝕而導致出現短路等故障，所以線(xiàn)束在機械性能方面的安全性與耐久性就成為必需要滿(mǎn)足的重要性能之一。與其他材料相比較，銅線(xiàn)束不論是延展性和耐折彎的機械性能、還是抗腐蝕的化學(xué)性能方面，都具有顯著(zhù)的優(yōu)勢，可以有效提升新能源汽車(chē)電氣與控制系統在復雜應用環(huán)境下的安全性。

銅材料作為一種已經(jīng)被人類(lèi)使用數千年的可靠金屬材料，在汽車(chē)工業(yè)中已經(jīng)安全穩定的使用上百年。在安全要求更高、安全涉及面更廣、同時(shí)需要兼顧能效與可靠性的新能源汽車(chē)用線(xiàn)束領(lǐng)域，依靠其優(yōu)秀的導電與導熱性能、良好的延伸性與耐久性、穩定的化學(xué)性能與抗腐蝕性能、并與接插件材料的良好接觸性能等方面的優(yōu)勢，將繼續成為新能源汽車(chē)高低壓線(xiàn)束的主流選擇。

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