​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（shù）用銅量比燃油汽（qì）車多 5 公斤

每輛燃油汽車和電動（dòng）汽車（chē）的低壓（yā）線束係統用銅量分別為 18kg 和 23kg。隨著汽車駕駛智（zhì）能性、舒適性的逐日提升，汽車提（tí）供越來越多的電子功能，如 ADAS、信息娛樂係統等，要求排布更多更複雜的低壓線束係統。每輛燃油汽車（chē）的低壓線束係統用銅量（liàng）為 18kg，占燃油（yóu）汽車用銅的大部分。隨著電動汽車網聯化、智能化程（chéng）度加深，每輛（liàng）電動汽車（包括純（chún）電動車、混動車、插電式混動車（chē））的低（dī）壓線束係統用（yòng）銅量分別達 23kg。汽車的低壓線束係統多采用無氧（yǎng）銅絲作為導體，紫銅合金帶材作連（lián）接器。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，銅含量在99.99%以上，不易受氧脆化；連接器主要采用T2、C10500 紫（zǐ）銅合金帶材。

2 電動汽車高壓係統采用銅導線為主

在傳統低壓線束以外，新能源汽車以高壓電池包為動力來源，新（xīn）增高壓線束（shù）為傳輸載體。汽車線束是控製汽車（chē）電氣和電子元件功能的主要載體（tǐ），是汽車的血管和神經，為各電子元件提供動力、傳遞和反饋信號。根據汽車線束（shù）耐電壓高低可以分為低壓線纜和高（gāo）壓線纜，傳（chuán）統燃油車主要應用低壓線（xiàn）纜，而電動車線束新（xīn）增了高壓線纜，其承載電壓約為 600V。新能源汽車尤（yóu）其是純電動汽車，動力來源靠高壓電（diàn）池包提供（gòng），傳輸載體為高壓線束（shù），連（lián）接（jiē）充電口座、高壓電池包、逆變器、電機，車載充電機等大功率設備。高壓線（xiàn）束主要包括：高壓連接器、高（gāo）壓線纜，接地端子和紮帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠（jiāo）套、安（ān）裝支架等（děng）輔材。

預（yù）計未來電動汽（qì）車高壓係（xì）統仍（réng）將采用銅導線為主。在汽車“輕量化（huà）”的趨勢下，汽車的部（bù）分（fèn）零部件散熱器，逐漸被鋁材（cái）所代替，既輕便又經濟。汽車線束的發（fā）展趨勢主要向輕量化、高壓承載能力和大容量、高效率發（fā）展。鋁導線的應用有（yǒu）利於線束輕量化，近十年來鋁導線在傳統汽車上已（yǐ）經（jīng）得到廣泛應用，但目（mù）前仍鮮有將鋁導線成（chéng）功應用在電動汽車高壓係統的案例。核心問題在（zài）於（yú）電氣性能，鋁的電導率隻有銅的 60%，鋁導線需要增（zēng）加橫截麵積才能通過同樣大小的持續電流，可參考 USCAR 推薦的（de）銅、鋁導線等量替換對照表。盡管鋁導線可以減輕 45%的重量（liàng）並節約一半左右的成本，但鋁導（dǎo）線會帶來一係列的電線鋪設問題，比如占用更大空間、因線束變粗造成轉彎（wān）半徑增大。此外，鋁的抗拉強度（dù）、膨脹係數都不如銅，而且鋁導線表麵極易形成氧化鋁薄膜，起（qǐ）一定的絕緣作用，影響接觸部位的電阻。預計未來電動汽車高壓係統（tǒng）仍將采用銅導（dǎo）線為主。

電（diàn）動汽車高壓線束包括連（lián）接（jiē）器、線（xiàn）纜等，導電性能要求高（gāo）。高（gāo）壓線束（shù）主要包括：高壓連接器（qì）、高壓線纜，接地端（duān）子和紮帶（dài）、外包材料、膠（jiāo）帶、熱縮套管、膠（jiāo）套、安裝支架等輔（fǔ）材。在高壓線束係統中，線纜的重量占比一般為 75%左右，成本占比 35%左右；連接（jiē）器的重量占比（bǐ）一般為 15%左右，成本占比 55%左右。電動汽車將以電能運用為主，在電能的（de）加載、控製和應用（yòng）上離（lí）不開導電性能優越（yuè）的材料。線束導體材料一（yī）般（bān）為退火（huǒ）純銅，根（gēn）據（jù）汽（qì）車不同位置使用要求，也會采用一些銅合金。

3 銅合金材料提升高壓線束的性能

電動汽車高壓線纜要求能夠承受高電壓、大（dà）電流。新能源汽車采用的（de）是大功率的電動（dòng）機，其（qí）輸電線束必須是能夠承載高壓大（dà）電（diàn）流的線束。高壓電纜由導體、絕緣、護套（tào）、屏蔽、鋁箔、包帶、填充物等組成，行（háng）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（xiàn）纜的特點是：（1）高（gāo）電壓，乘用車一（yī）般使用額定電壓（yā） 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，部分大功率電機可用到（dào） 400A。

連接器的接觸件是完成電連接功能的核心部件（jiàn），占線束重量的 15%左右。連接（jiē）器位於電纜（lǎn）兩端，連接導線與（yǔ）適當的配對元件，起著電氣連接和信號傳遞作用。連接器通常由接觸件（端（duān）子（zǐ）和插針）和外（wài）覆的塑料構成（chéng）。汽車（chē）線束（shù）的接觸件是汽車連接器完（wán）成電連接功（gōng）能（néng）的核心部件（jiàn），是（shì）汽車（chē）線束端子壓接和保證線束正常工作（zuò）的關鍵。因此（cǐ），對接觸件用銅合金材料的力學（xué）/導電/尤其抗應力鬆弛和折彎成型性能有很高的要求，其重量一般占（zhàn）線束的 15%左右（yòu）。

接觸件銅材要求耐（nài）高溫、加工成型性良好、內部彈性均勻、耐蝕（shí）性好、導電、導熱率高和（hé）可焊性好（hǎo）。《電連接器接觸件總規（guī）範》(GJB1216)規定：最高工作（zuò）溫度（dù） 125℃接觸（chù）件一般使用銅合金，沒有規定材料（liào）類別。連接器（qì）現行（háng）標準僅規定了（le）接觸件的工作直徑、鍍金層（céng）厚度（dù）、分離力和（hé）保持力等主要技術參數，並未規定銅合金材（cái）料牌（pái）號、規格和狀態。我國連接器行業沒有經曆正向設計（jì）階段，都是仿製產品，接觸件銅材牌號、規格、狀態等源（yuán）於國外標準。為防止剛性插針插拔時彎曲（qǔ）損（sǔn）傷，插針常選用具（jù）有較（jiào）高機械強度的黃銅（H62、HPb59-1 等）製作。為保證彈（dàn）性插孔插合時接觸可靠，防止塑性變形和應力鬆（sōng）弛，插孔常選用具有較高彈性極限與疲（pí）勞極限和適當彈性模量的錫青銅（QSn4-3、QSn6.5-0.1等）、鈹青銅（tóng）（C17200、QBe2等）或鎳矽青銅（C70250等）製作。接觸件銅材還要求（qiú）其加（jiā）工成型性良好、內部彈性均勻（yún）、耐蝕性好、導電、導熱率高和可焊性好等

故（gù）障電弧導致的新能源（yuán）汽（qì）車火災比例高達 60%，對新能源汽車安全帶來巨大威（wēi）脅。隨（suí）著（zhe）新能源汽車產業的快（kuài）速發展，其火災危險性也逐漸（jiàn）顯現（xiàn）。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比例高達 60%。新能源汽車電力係統中電（diàn）氣設備的增加和自動化程度（dù）的提高，導致車載線路的複雜化（huà）和電壓等級的提高；另外，充電插拔和車輛顛簸都會增（zēng）加電弧產生的幾率。故（gù）障電弧對新能源汽車電氣係統帶來巨大威脅。

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（qì）導電核心零件——接（jiē）觸件的基礎材料，其品質是直接影響連接器接觸件電接觸可（kě）靠性的（de）關鍵因素。在所有影響因素中，接觸件銅（tóng）材品質（zhì）是最根本的，也是最基（jī）礎（chǔ）的。在不同環境下使用的（de）連接器接觸件插合後，接觸電阻（zǔ）由收縮電阻（zǔ）、膜層電（diàn）阻和（hé）導體電阻三部分組成，銅材品質（zhì）對組成接觸電阻的（de）這三部分電阻都有影響。收縮電阻除（chú）正壓（yā）力還取（qǔ）決於設計結構（尺寸精度）外，正壓（yā）力、表麵物理特征（細晶結構）和表麵粗糙度都與（yǔ）銅（tóng）材（cái）品質有關；膜層電阻（zǔ）取決於銅材的（de）耐腐蝕性和防護鍍層質量（liàng）；導體電阻（zǔ）取決於材料類別，如標準規定 1mm 的鍍（dù）金（jīn）接觸件接觸電阻；銅合金 5mΩ、鐵合金 15mΩ。