​銅在新能源汽車電連接有多麽重要？

1 純電動汽車單車（chē）低壓線束用銅量比燃油汽車多 5 公斤

每輛燃油汽（qì）車（chē）和電動汽（qì）車的低（dī）壓線束係統用銅量分別為 18kg 和 23kg。隨著汽（qì）車駕駛智能性（xìng）、舒適性的逐日提升，汽車提供越來越多的電子功能，如 ADAS、信（xìn）息娛樂係統等，要求（qiú）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（lián）化、智能化程度（dù）加深，每輛電動汽車（包括純電動車、混動車、插電（diàn）式混動（dòng）車）的低壓線束係統用銅量分別達（dá） 23kg。汽車的低壓線束係統多采用無氧銅絲（sī）作為導體，紫銅合金帶材作連（lián）接器。低壓線束中的低壓導線為銅質多絲軟線，導（dǎo）體多采用無氧銅絲，銅含量（liàng）在99.99%以上，不易受氧脆化（huà）；連接器主要采用T2、C10500 紫銅合金帶材。

2 電動汽車高壓（yā）係統采用銅導線為主

在傳（chuán）統（tǒng）低壓線束以（yǐ）外，新能源汽車（chē）以高壓電池包為動力來源，新增高壓（yā）線束為傳輸載體。汽車線束是控（kòng）製汽（qì）車電氣和（hé）電子元件功能的主要載體，是汽車（chē）的血管（guǎn）和神經，為各電子元件提供動力、傳遞和反饋信號。根據（jù）汽（qì）車線束（shù）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（yào）應用低壓（yā）線纜，而電（diàn）動車線束新增了高壓線纜，其承載電（diàn）壓約為 600V。新能源汽車尤其（qí）是純電動汽車，動力來源靠高壓（yā）電池（chí）包提供，傳輸載（zǎi）體為高壓線束，連接充電口（kǒu）座、高（gāo）壓電池包、逆變器、電（diàn）機，車載充電（diàn）機等大功率（lǜ）設備。高壓線束主要包括（kuò）：高（gāo）壓連接（jiē）器、高壓線纜，接地（dì）端子和紮（zhā）帶（dài）、外包材料、膠帶、熱（rè）縮套管、膠套、安裝支架等輔材。

預計未來電動（dòng）汽車高壓係統仍將采（cǎi）用銅導線為主。在汽車“輕量化”的（de）趨勢下，汽車的部分零部件散熱器，逐（zhú）漸被鋁材（cái）所代替，既輕便又經濟。汽車線束的發展（zhǎn）趨勢主要（yào）向輕量化、高（gāo）壓承載能力（lì）和大（dà）容量、高效率發展。鋁（lǚ）導線（xiàn）的應用有利於線束輕量化，近十年來鋁導線在傳統（tǒng）汽車上（shàng）已經得到廣泛應用，但目前仍鮮有將鋁導線成功（gōng）應用在電動汽車高壓係統的案例。核心問題在於電氣（qì）性能，鋁的電導率隻有銅的 60%，鋁（lǚ）導線需要（yào）增加橫截麵積（jī）才能通過同樣大小的持續電流，可參（cān）考 USCAR 推薦的銅、鋁導線等量替（tì）換對照表。盡管鋁導線可以減輕 45%的重量並節約一半左右的成本，但鋁導線會帶來一係列的（de）電（diàn）線鋪設問題，比如占用更大空間、因線束變粗造成（chéng）轉（zhuǎn）彎半（bàn）徑增大。此外，鋁的（de）抗（kàng）拉強度、膨脹係數都不如銅，而且鋁導線表麵極易形成氧（yǎng）化鋁薄膜，起一定的絕緣作用，影響（xiǎng）接觸部位的電阻。預計未（wèi）來電動汽車高壓（yā）係統仍（réng）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（shù）主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接地端子和紮帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔材。在高壓線（xiàn）束係統中，線纜的重量占比（bǐ）一般為 75%左（zuǒ）右（yòu），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（wéi）主，在電能的（de）加載、控製和應用（yòng）上離不開（kāi）導電性能優（yōu）越的材料。線束導體（tǐ）材料一般（bān）為退火純銅，根據汽車不同位置使（shǐ）用要求，也會采用一些（xiē）銅合金。

3 銅合金材料提升高壓線（xiàn）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（lǜ）的電動機，其輸電線束（shù）必須是能夠承載高壓大電流的線束。高壓電纜由導體、絕緣（yuán）、護套、屏蔽、鋁箔、包帶、填充（chōng）物等組成，行（háng）業標（biāo）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（é）定電壓 1000VAC/1500VDC；（2）大電（diàn）流，常用在250A，部分大功率電機可用到 400A。

連接（jiē）器的接觸件是完成電連接功（gōng）能（néng）的核心部件，占（zhàn）線束重量（liàng）的 15%左右。連接器位於電纜兩端，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（yòng）。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（qì）車連接器完成電連接功能的核心部件，是汽車線束（shù）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（de）力學/導電/尤其抗應力鬆弛和折彎成型性（xìng）能有很高的要（yào）求，其重量一（yī）般占線束的（de） 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範》(GJB1216)規定：最高（gāo）工作溫度 125℃接觸件一般使用銅合金，沒有規定材（cái）料類別。連接（jiē）器現行標準僅規定了接（jiē）觸（chù）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（shù），並未規定銅（tóng）合金材料牌號（hào）、規格和狀態。我國連（lián）接器行業沒有經曆正向設計階（jiē）段，都是仿（fǎng）製（zhì）產品，接觸件銅材牌號、規格、狀態等源於（yú）國外標準。為防止剛性插針插拔時彎曲損傷，插針常（cháng）選用具有較高機械強（qiáng）度的黃銅（H62、HPb59-1 等）製作。為保證彈性插孔插合時接觸可（kě）靠，防止塑性變形和應力鬆弛，插孔常選用具有（yǒu）較高彈性極限與疲勞極限和適當彈（dàn）性模量的錫（xī）青銅（QSn4-3、QSn6.5-0.1等）、鈹青銅（C17200、QBe2等）或鎳矽青銅（C70250等）製（zhì）作。接觸件銅材還要求其加工成型（xíng）性良好、內部彈性均勻、耐蝕（shí）性好、導（dǎo）電、導（dǎo）熱率（lǜ）高和可焊性好等

故障電弧導致的新能源汽（qì）車火災（zāi）比例（lì）高（gāo）達 60%，對新能源汽車安全帶來巨大威（wēi）脅。隨著（zhe）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，由於電氣（qì）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%。新能源汽車電力係統中（zhōng）電氣設備的增加和自動化程度的提（tí）高，導致（zhì）車載線（xiàn）路的複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係統帶來巨大威脅。

銅材品質是（shì）影響接觸件性能的根本因素。銅材（cái）是製作連接器導電核心零件——接觸件的基礎材料，其（qí）品質是（shì）直接影響連接器（qì）接觸（chù）件電（diàn）接觸（chù）可靠性（xìng）的關鍵因素。在所有影響因（yīn）素中，接觸件銅材品（pǐn）質是最根本的，也是最基（jī）礎的。在不（bú）同環境下使用的連接器接觸件插合後（hòu），接觸電（diàn）阻由收縮電阻、膜層電阻和導體電阻（zǔ）三部分組成，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）電阻除正（zhèng）壓力還取決於設計結構（尺寸精度）外，正壓力、表麵物理特（tè）征（zhēng）（細（xì）晶結構）和表麵粗糙度都與銅材品質有關；膜層電阻取決於銅材的（de）耐腐蝕性和防護鍍層質量；導體電阻取決（jué）於材料類別，如標準規定 1mm 的鍍金接觸件接觸電阻；銅合金 5mΩ、鐵合金 15mΩ。