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安波福线束轻量化技术,助力汽车“铝”途愉快

2021-09-13

分类:热门资讯

为了实现CO2减排,汽车产业开始推进对能源消耗量的抑制,除了发动机的燃烧效率的提升以外,车身的“轻量化”也是不可或缺的——这一点也成为了行业共识。在这样的环境下,安波福开始致力于将以往用铜材料生产的线束替换为轻巧的材料——铝。这是以车身轻量化为目标的线束“铝化”的尝试。

01  汽车的生命线——线束

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“线束”――是指将用于供电和信号通信的众多电线捆扎成束的集合部件。它多用于汽车的车内接线,将用于发动机运行和汽油燃烧的火花塞、暖气和空调、电窗、车内灯、音响、以及汽车导航等产品连接起来,实现能源和信息的传达功能,相当于是人体的“神经系统”。

以如今的一台大型豪华轿车为例,其车内所包含的线束总长度,已经达到了惊人的4000米左右,而到了L3至L5级自动驾驶时代后,一个未经优化的新系统还要额外再增加约1600米的线束。

作为汽车的重要零部件,线束占整车总质量的2%-3%而且随着汽车电气系统的比例增高,作为电气连接系统的线束越来越复杂,其质量也持续增加,因此的线束的轻量化就显得尤为重要。

0物美价廉的铝导线

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铝(Al)的重量比铜(Cu)轻三分之二左右,这种轻型材料可以降低电缆线束的整体重量。即使考虑到导电性和密度的关系,具有相同电阻的铝线仍然比同等的铜线轻50% 左右。

除了质量更轻,铝还是一种供应量充足、容易获取的导电用的基础材料。相较而言,铜的资源有限,属于“投资型”金属。这意味着铝的价格将相对稳定且远低于铜的价格,对成本有着比较好的控制。

其次,从安装成本角度考虑,由于铝导线相对较轻,其在安装过程中,不需要桥架及穿管,可以节约大量的安装材料,相比铜导线节省20%-50%的安装成本。

0改“铜”换“铝”,困难重重

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虽然铝导体具有质轻价廉的优点,但其在汽车上的使用却非常少,小线径的铝导线更是几乎没有涉及。

究其原因,主要是0.35mm²和0.5mm²两种规格的铜导线在汽车线束中使用量最大,且现有的技术并不能完全解决小线径铝导线的机械性能和电性能问题,所以限制了铝导线的应用,具体技术难点主要有以下几点:

01  铝导线的导电率约为铜导线的60%,因此相对载流量较低。

02  铝导线的机械强度只有铜线的三分之一,会影响端子压接拉脱力。

03  铝导线表面极易形成氧化膜,氧化层具有绝缘特性,将造成压接电阻升高。

04  铜铝间的电极电位差约2V,如果铜端子压接铝导线,当铜和铝的连接处在潮湿的环境中,同时有化学介质溶解于水汽中形成电解液时,从而形成铝为负极,铜为正极的原电池,使电位较负的铝腐蚀溶解,即发生电化学腐蚀。

04  两个设计,攻克难点

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经过安波福工程团队多年的研发,铝导线在汽车线束的应用中存在的技术难点持续被攻克,从而实现了铝导线在诸多项目中的应用,尤其是上述提到的小截面的铝导线方面,解决了其重要的的连接问题,使其能够在线束中被实际应用。

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氧化铝是造成铝导线电性能不及铜的一大因素,而凸点设计&滚文设计则完美地解决了这一问题。

由于铝特别容易氧化,当导线开线剥除绝缘层后,暴露在空气中的铝由于活跃的金属特性产生化学反应形成了氧化铝。为此,安波福推出了凸点设计,在压接前对导线进行超声波处理,破坏氧化铝表面,让铝再次显露出来。

滚文设计则改变了压接接触面的相关形态,当压接时凸起的区域可刺破铝导线的表面,破坏已产生的氧化铝,从而可让端子与铝完美接触,这样可不用再担心压接不到位电性能不过的问题。

凸点设计&滚文设计可分开使用,也可并一起搭配使用,大大增加了其灵活性。

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小线径铝导线除电性能问题需要解决外,我们还需解决其机械性能的问题,为此安波福推出了T形压接解决方案。T形压接的一大特点是完美控制了对于导线端和端子端的力,这样可确保其压接后短样的拉拔力满足相关要求。 

通过引入复合镀层,消除Cu-Al之间的电位差,避免Cu-Al之间的原电池反应导致Al发生腐蚀。可以满足产品多样化,复杂化的要求。

安波福致力于铝导线的开发,自1969年至今已有超过50年的发展历史。2007年率先将0.75mm²-2.5mm²的铝导线用于市场。目前,安波福已开发了0.35mm²、0.5mm²的高导电率高强度超细铝导线。通过创新型的连接技术,使该种铝导线能够代替铜导线用于汽车线束中,经过严苛的测试,产品完全能够达到同规格铜导线的技术规范要求,从而大幅降低线束的重量。

铝导线是安波福在电气化时代诸多创新技术中的一点。为了使未来移动出行更加安全、环保、互联,我们将始终致力于变革未来移动出行方式并为多元化全球客户提供解决方案,与全球整车企业与科技巨头共同探索新技术,做绿色地球的守护者。


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