鋁排在汽車線束中的應(yīng)用

[摘要]隨著汽車智能化、電氣化發(fā)展，整車電器數(shù)量日漸增多。汽車線束的自動(dòng)化生產(chǎn)裝配、輕量化等需求日益增加。本文提出鋁排線束在汽車線束中的應(yīng)用，解決汽車線束的降本、減重、自動(dòng)化生產(chǎn)裝配等問題。

[關(guān)鍵詞]線束；鋁排；輕量化；電化學(xué)腐蝕

中圖分類號(hào)：U463.62 " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003-8639（2023）

Applicationof Aluminum Row in Automobile Wiring Harness

WANG Chao，LI Zhou-yi，LI Gui-jun，YUAN Tian

（HEBI THB INTERNATIONAL ELECTRIC CO.，LTD.，Hebi，Henan China 458030）

[Abstract] With the development of automobile intelligence and electrification. The number of electric appliances is increasing. The demand forautomatic production and assembly and lightweight of automobile wiring harness is increasing day by day. This paper puts forward the application of aluminum row wiring harness solve the problems of cost reduction，weight reduction and automatic production " assembly of automobile wiring harness.

[Keywords]wiring harness；aluminum row；lightweight；electrochemical corrosion

作者簡(jiǎn)介：王超（1986—），男，汽車線束工程師，主要從事汽車線束研發(fā)、設(shè)計(jì)等相關(guān)工作。

收稿日期：2022-11-07

1 "概述

20世紀(jì)50年代以前，汽車結(jié)構(gòu)以機(jī)械設(shè)備為主，電氣設(shè)備在汽車上應(yīng)用較少，只是一些必備的電源和用電設(shè)備。20世紀(jì)五六十年代，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，汽車上開始采用電子設(shè)備。隨著汽車智能化、電氣化發(fā)展，整車電器數(shù)量日漸增多。線束作為整車電器連接載體在車身質(zhì)量的比重也日漸增加。

在新能源汽車發(fā)展過程中，由于受到電池容量技術(shù)發(fā)展的制約，汽車輕量化緩解里程焦慮的需求日益增加，線束的減重需求越來越受到重視。

目前在線束行業(yè)中，使用鋁導(dǎo)線替代傳統(tǒng)銅導(dǎo)線進(jìn)行線束輕量化已趨于成熟，傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車的電池電源線束已經(jīng)大量使用鋁導(dǎo)線來進(jìn)行電源能量的傳輸。使用鋁導(dǎo)線后，線束相比原有銅導(dǎo)線可實(shí)現(xiàn)減重40%，同時(shí)完成30%左右的成本節(jié)約。在現(xiàn)有汽車減重降本發(fā)展方向上起到了至關(guān)重要的作用。

但是使用傳統(tǒng)同軸圓導(dǎo)線替代過程中存在直徑增大的弊端，為滿足整車電能傳輸?shù)妮d流需求，在使用鋁導(dǎo)線進(jìn)行替代時(shí)，鋁導(dǎo)線外徑增大。導(dǎo)線外徑在滿足于傳統(tǒng)銅導(dǎo)線載流能力情況下，外徑相比銅導(dǎo)線約增加1.3倍，這使得在整車電線束設(shè)計(jì)布置過程中受到空間限制無法使用鋁導(dǎo)線。

為解決鋁導(dǎo)線外徑增大導(dǎo)致的整車線束布置空間不足，故提出鋁排導(dǎo)線的應(yīng)用方案。相比傳統(tǒng)同軸圓形鋁導(dǎo)線，鋁排導(dǎo)線使用實(shí)體鋁排替代原有單絲結(jié)構(gòu)，扁平化設(shè)計(jì)，減少了空間占用。在同等載流條件先，橫截面積減少10%，進(jìn)一步減少了線束空間的占用。使用鋁排導(dǎo)線替代傳統(tǒng)導(dǎo)線后，線束可在車身上緊貼底盤布置，減少線束引起的地板或底盤凸起，使車身更加美觀。同時(shí)因鋁排導(dǎo)線存在一定的剛性，使得電源線束在加工及安裝至車身時(shí)可實(shí)現(xiàn)線束的自動(dòng)化裝配，解決了線束因柔性導(dǎo)致的無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)及裝配的問題，同時(shí)剛性的結(jié)構(gòu)避免了線束走向定義中護(hù)板的使用，降低線束成本。

2 "解決方案

在鋁排導(dǎo)線線束的應(yīng)用中同時(shí)也存在一些關(guān)鍵點(diǎn)，相應(yīng)的解決方案如下。

1）鋁排導(dǎo)線與銅端子或?qū)Ь€的連接：在汽車線束應(yīng)用中，端子和導(dǎo)線均采用銅作為基材使用壓接方式進(jìn)行連接使用。而鋁排導(dǎo)線是采用鋁材作為導(dǎo)線基材，端子因電器制約只能采取銅作為基材，銅鋁因金屬活性不同，在直接壓接連接時(shí)將發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以必須采用新的連接方式避免電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生。目前行業(yè)內(nèi)通過摩擦焊接和超聲波焊接連接銅鋁的電化學(xué)腐蝕問題。在鋁排導(dǎo)線應(yīng)用中，隨著超聲波焊接設(shè)備的技術(shù)發(fā)展，大功率超聲波焊接設(shè)備已開發(fā)完成并在線束行業(yè)內(nèi)成熟應(yīng)用，通過超聲波焊接完成鋁排導(dǎo)線與銅導(dǎo)線、鋁排導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線、鋁排導(dǎo)線與銅端子之間的連接已可以實(shí)現(xiàn)。

2）鋁排導(dǎo)線成型技術(shù)：鋁排導(dǎo)線線束一般應(yīng)用在車艙內(nèi)部或底盤，通過扁平化貼附車身的設(shè)計(jì)完成整車空間的節(jié)約及自動(dòng)化的裝配。這就需要鋁排導(dǎo)線的設(shè)計(jì)需要與車身設(shè)計(jì)緊密貼合，鋁排導(dǎo)線線束在線束工廠零部件完成加工時(shí)應(yīng)已完成裝車成型。在鋁排導(dǎo)線的成型中分為3種形式的線束成型需求：①XY方向上的成型設(shè)計(jì)；②Z向的成型設(shè)計(jì)；③3D翻轉(zhuǎn)成型。由于鋁排導(dǎo)線具有一定的剛性，可引入機(jī)加工行業(yè)全自動(dòng)折彎成型設(shè)備或全自動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行成型加工，自動(dòng)化程度高，尺寸控制精準(zhǔn)，并且可以實(shí)現(xiàn)柔性制造，滿足不同車型的定制化生產(chǎn)。

3）高壓鋁排線束的屏蔽：由于使用鋁排作為導(dǎo)體，導(dǎo)致導(dǎo)線整體外形呈現(xiàn)矩形端面，區(qū)別于傳統(tǒng)的圓形同軸導(dǎo)線，這就導(dǎo)致了導(dǎo)線的屏蔽設(shè)計(jì)及連接器的屏蔽區(qū)別于傳統(tǒng)導(dǎo)線。在屏蔽方面，傳統(tǒng)圓形同軸導(dǎo)線采用銅絲編織纏繞，現(xiàn)有導(dǎo)線廠編織設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)，但使用鋁排作為導(dǎo)體后，端面成矩形，傳統(tǒng)編織纏繞無法實(shí)現(xiàn)均勻編織，不能滿足高壓導(dǎo)線EMC要求。并且在鋁排導(dǎo)線屏蔽結(jié)構(gòu)中若編織銅絲使用小直徑的編織銅單絲，彎折成型過程中編織銅單絲極易發(fā)生斷裂，影響高壓線束整體屏蔽效果，造成整車EMC問題，影響整車電器使用。使用鋁排導(dǎo)線后，屏蔽層應(yīng)使用銅箔纏繞實(shí)現(xiàn)屏蔽效果。采用銅箔進(jìn)行100%屏蔽纏繞，連接器屏蔽設(shè)計(jì)完成與鋁排導(dǎo)線的屏蔽層進(jìn)行接觸連接，實(shí)現(xiàn)屏蔽的導(dǎo)通連接，滿足整車EMC要求。

4）高壓鋁排線束的密封防水：高壓鋁排線束的密封防水方面，當(dāng)鋁排導(dǎo)線使用在高壓場(chǎng)景中時(shí)，密封防水成為重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。這就需要連接器與鋁排導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)密封結(jié)合。鋁排導(dǎo)線在屏蔽纏繞后需再次注塑護(hù)套層，實(shí)現(xiàn)屏蔽銅箔的固定和保護(hù)。由于導(dǎo)線整體外形呈現(xiàn)矩形端面，區(qū)別于傳統(tǒng)的圓形同軸導(dǎo)線，高壓連接器尾部結(jié)構(gòu)需要配合導(dǎo)線進(jìn)行改進(jìn)，需設(shè)計(jì)新的密封圈結(jié)構(gòu)與鋁排護(hù)套層外表面形成過盈配合，完成緊密連接，起到密封防水作用，實(shí)現(xiàn)鋁排線束的密封防水要求，防止在整車使用過程中水汽進(jìn)入連接器內(nèi)部導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕，降低線束壽命，增加整車電路發(fā)熱自燃風(fēng)險(xiǎn)。

3 "結(jié)束語

目前鋁排線束在汽車線束中的應(yīng)用還處于起步階段，各汽車OEM也已提出鋁排線束替代原有線束方案設(shè)計(jì)的需求。目前鋁排的成型、屏蔽、密封防水等相關(guān)問題還亟待解決與驗(yàn)證。隨著相關(guān)的驗(yàn)證工作對(duì)現(xiàn)有問題點(diǎn)的解決，鋁排線束在汽車線束中的應(yīng)用會(huì)逐步得到推廣，為汽車線束在輕量化、集成化、自動(dòng)化、低成本等方面的需求帶來全新的解決方案，為汽車線束帶來新的定義與技術(shù)變革。

（編輯 "楊 "景）