​銅在新能源（yuán）汽車電連接有多麽重要？

1 純（chún）電動汽車單車低壓線束用銅量比燃（rán）油汽車多 5 公斤

每輛燃油汽車和電動汽車的低壓線束係統用銅量分別為 18kg 和 23kg。隨著汽（qì）車駕駛智能性、舒（shū）適性的逐日提升，汽（qì）車提供（gòng）越來越多的電（diàn）子功能，如（rú） ADAS、信息娛樂係統等（děng），要求排布更多更複雜的低壓線束係統。每輛燃油汽車的低壓線束（shù）係統用銅量為 18kg，占燃油汽車用銅（tóng）的大部分。隨著（zhe）電動汽車網聯化、智能化程度加深，每輛電動汽車（包括純電動車、混動車、插電式混動車）的低壓線束係統用（yòng）銅量（liàng）分別達 23kg。汽車的低壓線束係統多采用（yòng）無氧銅（tóng）絲作為導體，紫銅合金帶材作連接器。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（hán）量在99.99%以上，不易受氧（yǎng）脆化（huà）；連接器主要采用T2、C10500 紫銅合金（jīn）帶材（cái）。

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（wéi）動力（lì）來（lái）源，新增（zēng）高壓線束為傳輸載體（tǐ）。汽車線（xiàn）束是控製（zhì）汽車電（diàn）氣和電子元件功能的主（zhǔ）要載體，是汽車的血管和（hé）神經（jīng），為各電（diàn）子元件提供動力、傳遞和反饋信號。根據汽車線束耐電壓高低（dī）可以分為低壓線纜和高壓（yā）線纜，傳統（tǒng）燃油車（chē）主要應用低壓線纜，而電動車（chē）線束新增了高壓線纜（lǎn），其承（chéng）載電壓約為 600V。新能源汽車尤其是純電（diàn）動（dòng）汽車，動力來源靠高壓電池包（bāo）提供，傳輸載體為高（gāo）壓線束，連接充電口座、高（gāo）壓電池（chí）包、逆變器、電機，車載充（chōng）電機等大功率設（shè）備（bèi）。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接地（dì）端子和（hé）紮帶、外包（bāo）材料、膠帶、熱縮套管、膠套（tào）、安（ān）裝支架等輔材。

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（chē）“輕量化”的趨勢下，汽車的（de）部分（fèn）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（yào）向輕（qīng）量化（huà）、高壓承載能力和大容量、高效（xiào）率發展（zhǎn）。鋁（lǚ）導線的應（yīng）用有利於線（xiàn）束輕量化，近十（shí）年來鋁導線（xiàn）在傳統汽車上已經得到廣泛應用，但目前仍鮮有將（jiāng）鋁導線成功應用在電動汽車高壓係統的案例。核心問題在於電氣性能，鋁的電導率隻有銅的 60%，鋁（lǚ）導（dǎo）線需（xū）要增加橫截麵積才（cái）能通過同樣大小的（de）持續電流，可參（cān）考（kǎo） USCAR 推（tuī）薦的銅、鋁導線等量（liàng）替換對照表。盡管鋁導線可以減輕 45%的重量（liàng）並節約一半（bàn）左右的成本，但（dàn）鋁導線（xiàn）會帶來一（yī）係列的電線鋪設問（wèn）題（tí），比如占用更大空（kōng）間、因線束變粗（cū）造成轉彎半徑增大。此外，鋁的抗拉強度（dù）、膨脹係數都不如銅，而（ér）且鋁導線表麵極易形成氧化鋁薄膜（mó），起一定的絕（jué）緣作用，影響接觸部位的電阻。預計未來電動（dòng）汽車高壓係統仍將采用銅導（dǎo）線（xiàn）為主。

電動汽車高（gāo）壓線束包括（kuò）連接器、線纜等（děng），導電性能要求高。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜（lǎn），接地端子和紮帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套（tào）、安裝支架等輔材。在高壓線束係（xì）統中，線纜的重量占比一般為（wéi） 75%左右，成本占比 35%左右；連接器的重量占比一般為（wéi） 15%左右，成本（běn）占比 55%左右。電動汽車將以電能運用為主，在電能的加載、控製（zhì）和應用上離不開導（dǎo）電性能優越的材料。線束導體材料一般為退（tuì）火純銅，根據（jù）汽車不同位置使用要求，也會采用（yòng）一些（xiē）銅合金。

3 銅合金材料提（tí）升高壓線束的（de）性能

電動汽車高壓線纜（lǎn）要求能夠承受高電壓、大電（diàn）流（liú）。新能源汽車采用的是大功率的電動機（jī），其輸電線束必須是（shì）能夠承載高（gāo）壓大電流的線束。高壓電纜由導體、絕緣、護（hù）套、屏蔽、鋁箔、包帶、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（néng）源汽車用高壓電纜（lǎn） TCAS 356-2019》。電動汽車高壓線纜的特點是：（1）高電壓，乘用車一般使用額定電壓 600VAC/900VDC、商（shāng）用車一般使用額定電壓 1000VAC/1500VDC；（2）大（dà）電流，常用（yòng）在250A，部分大功率電機可（kě）用到 400A。

連接器的接觸件（jiàn）是完成電連接功能的核（hé）心部件，占線束重量的 15%左（zuǒ）右。連接器位（wèi）於電纜兩端，連接導線（xiàn）與適當的配（pèi）對元（yuán）件，起著電氣連接和信號（hào）傳遞作用。連接器通常由接觸件（端子（zǐ）和插針）和外覆的塑料（liào）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，是汽車線束端子壓接和保證線束正常工作的關鍵。因此，對接觸件用銅合（hé）金材料的力學/導電/尤其抗應力鬆弛和（hé）折（shé）彎成型性能有很高的要求，其重（chóng）量一般（bān）占線（xiàn）束的 15%左右。

接觸件銅材要求（qiú）耐高溫、加工成型性良好、內部彈性（xìng）均勻、耐蝕性好、導電、導熱率高（gāo）和可焊性好。《電連接器接觸件總規範》(GJB1216)規定：最（zuì）高工作溫度 125℃接觸件一般使用銅合（hé）金，沒有規定材料類別。連接器現（xiàn）行標準（zhǔn）僅規定了接觸件的工作直徑、鍍金層厚度、分離力（lì）和保持力（lì）等主要技術參數，並未規定銅合金材料牌號、規格和狀態。我國連接（jiē）器行業沒有經曆正向設計階段，都是仿製產品，接觸件銅（tóng）材牌號、規格、狀態等源於國外標準。為防止剛性插針插（chā）拔時彎曲損傷，插針常選（xuǎn）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（chā）孔插合時接觸可靠（kào），防止塑性變（biàn）形和應力鬆弛，插孔常選用（yòng）具有較高彈性極限與疲勞極限和適當彈性模量的錫青銅（QSn4-3、QSn6.5-0.1等）、鈹青銅（C17200、QBe2等）或（huò）鎳矽青銅（tóng）（C70250等）製（zhì）作。接觸件銅材還要求其加工（gōng）成型性良好、內部彈性均勻、耐（nài）蝕性好、導（dǎo）電、導熱率高和可焊性好（hǎo）等

故障電弧導致的（de）新能源（yuán）汽車火災比例高達 60%，對新能源汽車安全帶來巨大威脅。隨著新能源汽車產（chǎn）業的快速發展，其火災危險（xiǎn）性也逐（zhú）漸顯現。據統計，由於電氣係統故障產生故（gù）障電弧導致的新能源汽車火災比例高達 60%。新能源汽車電（diàn）力係統中電氣設備的增（zēng）加和自動化（huà）程度的提高，導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（bò）都會增加電弧（hú）產生的幾率（lǜ）。故障電（diàn）弧對新能（néng）源汽車電氣係統（tǒng）帶來（lái）巨大威脅。

銅材品質是影響（xiǎng）接觸件性能的根本因素。銅材（cái）是製作連接器導電核（hé）心零件——接（jiē）觸（chù）件的基礎材料，其品質是直（zhí）接影響（xiǎng）連接器接觸件電接觸可靠性的關鍵因素。在所有影響因素中，接觸件銅（tóng）材品質是最根本的，也是最基礎的。在不同環境下使用的連接器接觸件插合後，接觸電阻由收縮電阻、膜層電（diàn）阻和導體電阻（zǔ）三部分組成，銅材品質對組成接觸電阻的這三部分電阻都有影（yǐng）響。收縮電阻（zǔ）除正壓力還取決於設計結構（尺寸精度）外，正壓力（lì）、表麵物理特征（細（xì）晶結構）和表麵粗糙度都與銅材品質有關；膜層電（diàn）阻（zǔ）取決（jué）於銅材的耐腐蝕性和防護（hù）鍍層質量；導體（tǐ）電阻取決於（yú）材料類別，如標準規定 1mm 的鍍金接觸件接觸電阻；銅合金 5mΩ、鐵合（hé）金 15mΩ。