1?純電動汽車單車低壓線束用銅量比燃油汽車多?5?公斤

每輛燃油汽車和電動汽車的低壓線束系統用銅量分別為?18kg?和?23kg。隨著汽車駕駛智能性、舒適性的逐日提升，汽車提供越來越多的電子功能，如?ADAS、信息娛樂系統等，要求排布更多更復雜的低壓線束系統。據?IDTechEX和國際銅業協會?2017?年的研究數據顯示，每輛燃油汽車的低壓線束系統用銅量為?18kg，占燃油汽車用銅的大部分。隨著電動汽車網聯化、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）的低壓線束系統用銅量分別達?23kg。汽車的低壓線束系統多采用無氧銅絲作為導體，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?紫銅合金帶材。

2 電動汽車高壓系統采用銅導線為主

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，新增高壓線束為傳輸載體。汽車線束是控制汽車電氣和電子元件功能的主要載體，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。根據汽車線束耐電壓高低可以分為低壓線纜和高壓線纜，傳統燃油車主要應用低壓線纜，而電動車線束新增了高壓線纜，其承載電壓約為?600V。新能源汽車尤其是純電動汽車，動力來源靠高壓電池包提供，傳輸載體為高壓線束，連接充電口座、高壓電池包、逆變器、電機，車載充電機等大功率設備。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接地端子和扎帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔材。

預計未來電動汽車高壓系統仍將采用銅導線為主。在汽車“輕量化”的趨勢下，汽車的部分零部件散熱器，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向輕量化、高壓承載能力和大容量、高效率發展。鋁導線的應用有利于線束輕量化，近十年來鋁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壓系統的案例。核心問題在于電氣性能，鋁的電導率只有銅的?60%，鋁導線需要增加橫截面積才能通過同樣大小的持續電流，可參考?USCAR?推薦的銅、鋁導線等量替換對照表。盡管鋁導線可以減輕?45%的重量并節約一半左右的成本，但鋁導線會帶來一系列的電線鋪設問題，比如占用更大空間、因線束變粗造成轉彎半徑增大。此外，鋁的抗拉強度、膨脹系數都不如銅，而且鋁導線表面極易形成氧化鋁薄膜，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系統仍將采用銅導線為主。

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：高壓連接器、高壓線纜，接地端子和扎帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔材。在高壓線束系統中，線纜的重量占比一般為?75%左右，成本占比?35%左右；連接器的重量占比一般為?15%左右，成本占比?55%左右。電動汽車將以電能運用為主，在電能的加載、控制和應用上離不開導電性能優越的材料。線束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、大電流。新能源汽車采用的是大功率的電動機，其輸電線束必須是能夠承載高壓大電流的線束。高壓電纜由導體、絕緣、護套、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》、《新能源汽車用高壓電纜?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、商用車一般使用額定電壓?1000VAC/1500VDC；（2）大電流，常用在250A，部分大功率電機可用到?400A。

連接器的接觸件是完成電連接功能的核心部件，占線束重量的?15%左右。連接器位于電纜兩端，連接導線與適當的配對元件，起著電氣連接和信號傳遞作用。連接器通常由接觸件（端子和插針）和外覆的塑料構成。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，對接觸件用銅合金材料的力學/導電/尤其抗應力松弛和折彎成型性能有很高的要求，其重量一般占線束的?15%左右。

接觸件銅材要求耐高溫、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。《電連接器接觸件總規范》(GJB1216)規定：最高工作溫度?125℃接觸件一般使用銅合金，沒有規定材料類別。連接器現行標準僅規定了接觸件的工作直徑、鍍金層厚度、分離力和保持力等主要技術參數，并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歷正向設計階段，都是仿制產品，接觸件銅材牌號、規格、狀態等源于國外標準。為防止剛性插針插拔時彎曲損傷，插針常選用具有較高機械強度的黃銅（H62、HPb59-1?等）制作。為保證彈性插孔插合時接觸可靠，防止塑性變形和應力松弛，插孔常選用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）或鎳硅青銅（C70250等）制作。接觸件銅材還要求其加工成型性良好、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。隨著新能源汽車產業的快速發展，其火災危險性也逐漸顯現。據統計，由于電氣系統故障產生故障電弧導致的新能源汽車火災比例高達?60%。新能源汽車電力系統中電氣設備的增加和自動化程度的提高，導致車載線路的復雜化和電壓等級的提高；另外，充電插拔和車輛顛簸都會增加電弧產生的幾率。故障電弧對新能源汽車電氣系統帶來巨大威脅。

銅材品質是影響接觸件性能的根本因素。銅材是制作連接器導電核心零件——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。在所有影響因素中，接觸件銅材品質是最根本的，也是最基礎的。在不同環境下使用的連接器接觸件插合后，接觸電阻由收縮電阻、膜層電阻和導體電阻三部分組成，銅材品質對組成接觸電阻的這三部分電阻都有影響。收縮電阻除正壓力還取決于設計結構（尺寸精度）外，正壓力、表面物理特征（細晶結構）和表面粗糙度都與銅材品質有關；膜層電阻取決于銅材的耐腐蝕性和防護鍍層質量；導體電阻取決于材料類別，如標準規定?1mm?的鍍金接觸件接觸電阻；銅合金?5mΩ、鐵合金?15mΩ。

至?2025?年，中國電動汽車線束銅材市場規模合計?188?億元，其中高壓線束市場規模?33?億元。據IDTechEx數據，每臺電動汽車的低壓線束需要無氧銅絲?23kg，至?2025?年我國電動汽車的無氧銅絲需求達?21.7?萬噸，市場規模達?155億元。假設每臺電動汽車的高壓線束分別需要線纜?3.89kg、連接器?0.5kg，至?2025年，我國電動汽車的高壓線纜的需求為?3.5萬噸，高壓連接器的需求為?0.7萬噸，則高壓線束的市場規模為?33?億元。中國電動汽車線束銅材市場規模合計?188?億元，2021-2025?年復合增速?30%。