中国铝工业展|浅谈新能源汽车铝导线的研究应用及产业链

线束作为汽车的重要零部件，占整车总质量的2％～3％，而且随着汽车电气系统的比例增高，作为电器连接系统的线束也越来越复杂，其质量也持续增加。目前汽车线束使用的电线都是铜导线，近年来随着铜价连年上涨，以及为了满足汽车轻量化的要求，所以寻求新的方法和材料来替代铜导线势在必行。铝导线与铜导线相比具有质量轻、价格廉的优点，因此铝导线被认为是实现汽车线束轻量化最适合的材料之一。中国铝工业展小编认为，随着汽车轻量化要求，尤其新能源汽车的要求更高，铝导线的研究与应用，不仅可以达到节能减排的目的，还可以提高纯电动或混合动力汽车的续航里程等能力。

一、中国铝工业展浅谈铝导线的优势

密度小与铜导线相比铝导线密度小，在相同长度下铝导线重量更轻，是线束轻量化发展的趋势之一。铜与铝的密度比为10：3，购买1t铝线的体积约相当于3.3t铜线。

价格低、资源丰富全球铜储量远小于铝，因此铜价格高于铝，且铜价格呈上升趋势，铝价格相对低廉且波动较小。汽车线束用铜量大，采用铝替代铜，可以有效降低汽车线束的生产成本。

二、中国铝工业展浅谈铝导线应用选型

铝导线等效替代必须考虑与被替代的铜导线有相类似的导电率、载流能力、降额曲线等特性，图1列举了可考虑等效替代的铝导线和铜导线规格的对照表，此表只做参考，具体应用时需进一步验证确认。

目前行业内普遍使用的铜导线标准为ISO 6722-1，铝导线标准为ISO 6722-2。铝导线等效替代必须考虑与被替代的铜导线有相类似的导电率、载流能力、降额曲线等特性，由此做到替换导体材质而保持原有的电路保护策略。

三、中国铝工业展浅谈铝线与端子压接工艺

传统冷压接

传统冷压接：铜铝端子采用摩擦焊技术，将铜与铝通过摩擦焊接在一起，解决了铜与铝无法直接压接的问题。第一步，铜材和铝材通过摩擦焊接加工连接在一起，制成需要端子形状，铝材中间按需求制成中空的管桩，便于铝导线的放入。第二步，将铝导线放入铝管中，使用气动压接机和专用模具进行压接。为保证铝导线的氧化层被刺破，铝套管内部采用鱼翅锯齿边结构，这样可以使得铝导线在压接时可以完全破坏铝导体的表面氧化层并增加端子的拉脱力。

超声波焊接

超声波金属焊接原理是利用超声波频率（超过大于16kHz）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力作用下，将弹性振动能量转变为工件界面的摩擦工，变形能极有限地温升，使得焊接区域的金属原子被瞬间激活，两界面处的分子相互渗透，最终实现金属焊件的固态连接。铝导体的超声波焊接过程：由于在压接的过程中，铝导线的线芯氧化层没了，所以端子的压接面在压接后需要做特殊防氧化处理。

新技术和工艺方法的改进和应用

铜线和铝线混合焊接的方式。这种混合焊接方案适合用于较长的、大平方的蓄电池线的解决方案。可以根据3D布置阶段了解线束的布置走向和空间情况考虑这种方案，比如在一段空间里有宽裕的空间可以容纳方案铝导线的线径，可以在这段布置空间里设计应用铝导线，如两端孔式端子连接电器端的空间有限，可以采取铜线的方案，这样两种电线的混合利用就可以完美解决空间不均问题，同样也是为线束轻量化方向和降低成本方向考虑。

另外，目前一种软态铝排线可有效解决铝导线线径增加导致的空间占用问题。

铝排线采用实心铝扁线结构，有效降低了导线整体空间占用，更加贴合车身，同时特殊导体结构降低了导线的加工成本，进一步降低了导线成本。铝排线很可能是未来汽车低压线束的发展方向。

四、中国铝工业展浅谈铝线产品的应用案例

大平方汽车电线电缆会率先转切换到铝导体电缆产品，市场上已成熟的铝电缆产品的实际应用如下。

1）大巴车型电池包内/外线采用超声波焊接铝线，大巴车型大线径动力连接线使用量多，使用铝线优势明显。

2）乘用车型直流母线采用50mm2铝线缆，已顺利量产。采用超声波焊接，有效提升接头电接触性能，对比铜线有效降低线束质量。

3）交流充电枪使用高强度抗弯铝合金线，质量轻，老化测试性能稳定，已逐步开始量产；乘用车直流充电口线使用铝线，提高散热性，圆型充电口端子采用超声波焊接，显著提升电接触性能，降低发热量，提升使用寿命。

五、中国铝工业展浅谈新能源汽车铝导体电线电缆应用现状

铜芯线缆价格较为昂贵，质量重。开发质量轻、价格低的汽车用铝导体电线电缆是汽车轻量化设计十分必要的。传统电力行业采用铝电缆由来已久，铝电缆成本低、质量低、使用寿命久，高压远距离输电首选电缆，另外中国铝资源丰富，材料价格波动小，成本稳定易控。

目前汽车电动化、高压化已成为汽车行业发展趋势，高压线束以铜导线为主。现有高压线束存在导线长度长、导线平方数大、铜占比高等特点。高压铝导线的应用对整车线束减重、降本提供了很好的解决方案，

按照整体结构来划分，高压铝导线可以分为屏蔽型高压铝导线、非屏蔽型高压铝导线两大类；按照线芯结构来划分，高压铝导线可以分为单芯高压铝导线、多芯高压铝导线两大类。高压铝导线主要由外绝缘层、铝箔层、屏蔽层、内绝缘层、铝线芯等组成。与低压导线相比，高压铝导线的结构更为复杂，对材料要求更为严格，制造工艺要求更高，因此行业进入门槛较高。

在高压铝导线组成中，线芯的作用是导电。铝箔层的作用是高频屏蔽，避免线芯受到干扰。屏蔽层的作用是避免导线内部产生的电场对外界造成干扰；当绝缘层损坏时作为短路电流通道，降低安全隐患。绝缘层的作用主要是隔绝导线或线芯与其他导体接触，防止短路；保护线芯以及导线，避免磨损、防尘防水；防止人类触电；提高导线使用寿命。

目前行业内都在对高压铝导线的应用进行探索，铝电缆在国外汽车领域已有应用。国内主机厂家已经逐步显现对铝电缆开发和应用的需求意向。宁德时代、比亚迪等线束主要用户已经在铝高压线束的应用中进行探索，铝高压线束未来必然是高压线束的应用方向。

总结

电线电缆作为汽车电力传输的主要零部件，传统的设计采用铜质作为导体。而当今电动汽车的里程焦虑已成为电动汽车推广的一大阻碍。通过整车减重，降低里程焦虑是电动汽车必然要解决的问题。新能源汽车行业采用铝电缆代替铜电缆是一种理想的减重降本方案。未来电动汽车发展迅速，高压线束普遍应用在新能源汽车上，中国铝工业展小编觉得，铝高压线束的应用必将为新能源汽车线束的发展带来新的思路和发展方向。

文章来源：汽车材料网