​銅在新能源汽車電連接有多麽重要？

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

每輛燃（rán）油汽車和電動汽（qì）車的低壓線束係統用銅（tóng）量分別為（wéi） 18kg 和 23kg。隨著汽車駕駛智能性、舒適性的逐（zhú）日（rì）提升，汽車提（tí）供越來越多的電子功能，如 ADAS、信息（xī）娛樂係統等，要求（qiú）排（pái）布更多更複雜（zá）的低壓線束（shù）係統。每（měi）輛燃油汽車的低壓線束係統用銅量為 18kg，占燃油汽車用銅的大部分。隨著（zhe）電動汽車網聯化（huà）、智能化程（chéng）度加深，每（měi）輛電動汽（qì）車（包括純電（diàn）動車（chē）、混動車、插電式混動車）的低壓線束係統用銅量分（fèn）別達 23kg。汽車的低壓線束係統多采（cǎi）用無氧銅絲作為導體，紫銅合金帶材作連接器（qì）。低壓線束中的低壓導線為銅質多（duō）絲軟線，導體多采用無氧銅絲（sī），銅含量在99.99%以上，不易受氧脆化；連接器主要采用T2、C10500 紫銅合金（jīn）帶材。

2 電動（dòng）汽車高壓（yā）係統采用銅導線為主

在傳統低壓線束以外，新能源（yuán）汽車以高壓電池包為動力來源，新增高壓線束為傳輸載體。汽車線束是（shì）控製汽（qì）車（chē）電氣和電子元件功能的主要載體，是汽車的血管和神經（jīng），為各電子元件（jiàn）提供動力、傳遞和反饋信號。根據汽車（chē）線束（shù）耐（nài）電（diàn）壓高低可以分為低壓線纜和高壓（yā）線纜，傳統燃油車主（zhǔ）要應用低壓線纜，而電動車線束新增了高壓（yā）線纜，其承載電壓約為 600V。新能源汽車尤其是純電（diàn）動汽車，動力來源靠高壓電池包提供（gòng），傳輸載體為高壓（yā）線束，連接充電口座（zuò）、高壓電池包、逆變器、電機（jī），車載（zǎi）充電機等（děng）大功率設備。高壓線束主要包括：高壓連接（jiē）器、高壓線纜，接地端子和紮（zhā）帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架（jià）等輔材（cái）。

預（yù）計未來電動汽車高壓係統（tǒng）仍將采用銅導線為主。在汽車（chē）“輕量化”的趨（qū）勢下，汽車的部（bù）分零部件散熱器，逐漸被鋁材所代替，既輕（qīng）便又經濟。汽（qì）車線束的發（fā）展趨勢主要向輕量化（huà）、高壓承（chéng）載能力和大容量、高效率發展。鋁（lǚ）導線的應用有利於線束輕量化，近（jìn）十年來鋁（lǚ）導線在傳統汽車上已經得到廣泛應用，但目前仍鮮有將鋁導線成功應用在電動汽車高（gāo）壓係統的案例。核心問（wèn）題在於電氣性能，鋁的電導率隻有銅的 60%，鋁導線（xiàn）需要增加橫截麵積才能通過同（tóng）樣大小的持續（xù）電流，可參考 USCAR 推薦的銅、鋁導線（xiàn）等量替換對照表。盡管鋁（lǚ）導線可以減輕 45%的重量並節約一半左右的（de）成本，但鋁導線會帶來（lái）一係列的電線鋪設問題，比（bǐ）如占（zhàn）用更（gèng）大空間、因線束變（biàn）粗造成轉彎半（bàn）徑增大。此外，鋁的抗拉強度（dù）、膨脹係（xì）數（shù）都不如銅，而且鋁導線表麵極易形成（chéng）氧化（huà）鋁薄（báo）膜，起一定的絕緣作用，影響接觸部位的電阻。預計未來電動汽車高壓係統仍將（jiāng）采用銅導線為主。

電動汽車高壓線束包括連接器、線纜等，導電性能要求高。高壓線束主要包括（kuò）：高壓連接器、高壓線（xiàn）纜，接地端子和紮帶、外包材料（liào）、膠（jiāo）帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔（fǔ）材。在高壓線束係統中，線纜的重量占比（bǐ）一般為 75%左右（yòu），成本占比 35%左右；連接器的（de）重量占比一般為 15%左（zuǒ）右，成本占比 55%左右（yòu）。電（diàn）動汽車將以電能運用為主，在電能的加載、控製和應用上離不開導電性能優越的材料。線束（shù）導體材料一般為退火純銅，根據汽車不同位置使用要求，也會采用一些銅合金。

3 銅合金材（cái）料（liào）提升高壓線束的性（xìng）能

電動汽車高壓（yā）線纜要求能夠承受高電壓、大電流。新能源汽（qì）車采用的是大功率的電動（dòng）機（jī），其輸電線束必須是能夠承載高壓大電流的線束。高壓（yā）電纜由（yóu）導體、絕緣、護套、屏蔽、鋁箔、包帶、填充物（wù）等組成（chéng），行業標準（zhǔn）參照《QC-T1037 道路車輛用（yòng）高壓電纜汽車行業標準》、《新能源（yuán）汽車用高壓（yā）電（diàn）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（yòng）額定電壓 600VAC/900VDC、商用車一般使用額定電（diàn）壓 1000VAC/1500VDC；（2）大電流，常用在250A，部分大功率電機可用（yòng）到 400A。

連接器的接觸件是完成電（diàn）連接（jiē）功能的核心部件，占線束重（chóng）量的 15%左右（yòu）。連接器位於電纜兩（liǎng）端（duān），連接導線與適當的配對元件，起著電氣（qì）連接和信號傳遞作用。連接器通常由接觸件（端子和（hé）插針）和外覆（fù）的塑料（liào）構成（chéng）。汽車線束的接觸件是汽車連接器完成（chéng）電連接功能的核心（xīn）部件（jiàn），是汽車線束端子壓（yā）接和保證線束正常工作的關鍵。因此，對接觸件用銅合金材料的力學/導電/尤其抗（kàng）應力鬆弛和折彎成型性（xìng）能有很高的要求，其重量一般占線束的 15%左右。

接觸件銅材（cái）要求耐高（gāo）溫、加工成型性良好、內部彈性均勻（yún）、耐（nài）蝕性好、導電、導熱率高和可（kě）焊性好。《電連接（jiē）器接觸件總規範》(GJB1216)規定（dìng）：最高（gāo）工作溫度 125℃接觸件一般使用銅合金（jīn），沒有規定材料類別（bié）。連（lián）接器現行標準僅規定了接觸件的工（gōng）作直徑、鍍金層厚度、分離力和保持（chí）力等主要技術參數，並未規定銅合金材料牌號、規格和狀態。我國連接器行業沒有經曆正（zhèng）向設計階段，都是仿製產品，接觸件銅材牌號、規格、狀態等（děng）源（yuán）於國外標準。為防止剛性插針插拔（bá）時彎（wān）曲損傷（shāng），插針常選（xuǎn）用具有較高機械強度（dù）的黃銅（H62、HPb59-1 等）製（zhì）作。為保證彈性插孔插合時接觸可靠（kào），防止塑性變形和應力鬆弛，插孔（kǒng）常選用具有較高彈（dàn）性極限（xiàn）與疲勞極限和適當彈性模量的錫青銅（tóng）（QSn4-3、QSn6.5-0.1等）、鈹青銅（C17200、QBe2等）或鎳（niè）矽青銅（C70250等）製作（zuò）。接觸件銅材還要求（qiú）其加工成型性良好、內部彈性均勻、耐蝕性好、導電、導熱率高和可焊性好等

故障電弧導致的新能源汽車火災比例高達 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（fā）展，其（qí）火災危險（xiǎn）性（xìng）也逐漸顯現。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（diàn）力係統中電氣設備的（de）增加和自動（dòng）化（huà）程度的提高（gāo），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加（jiā）電弧產生的幾率。故障電弧（hú）對新能源汽車電氣係統帶（dài）來巨大威（wēi）脅。

銅材品質是影響接觸件性能的根本因素（sù）。銅材是（shì）製作連接器導電核心（xīn）零件——接觸件的基礎材料，其品質是直接影響連接器接觸件電接觸可靠性的關鍵因素（sù）。在所有影響因素中，接（jiē）觸件（jiàn）銅材品質是最（zuì）根本的，也是最基礎的。在（zài）不（bú）同（tóng）環境下使（shǐ）用的連接器接觸件插合後，接觸電阻由收縮電阻、膜層電（diàn）阻和導體電阻三部分組（zǔ）成，銅材品質對組成接（jiē）觸電阻的這三部分電阻都有影響。收縮（suō）電阻除（chú）正壓（yā）力還取（qǔ）決於設計結構（尺寸精度）外，正壓力、表（biǎo）麵物理特征（zhēng）（細晶（jīng）結構）和表麵（miàn）粗糙度都與（yǔ）銅材品（pǐn）質有關；膜（mó）層電阻取決於銅材的耐腐蝕性和防護（hù）鍍層質量；導體電阻取決於材（cái）料類別，如標準規定 1mm 的鍍金接觸件接觸電（diàn）阻；銅（tóng）合金 5mΩ、鐵（tiě）合金 15mΩ。