​銅在新能源汽車電連接有多麽重要？

1 純電動汽車單車低壓線（xiàn）束用銅量（liàng）比燃（rán）油汽車多（duō） 5 公斤

每輛燃油汽車和電動汽車的低（dī）壓線束（shù）係統用（yòng）銅（tóng）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（qì）車提供越來越多的電子功能，如 ADAS、信息娛樂係統等，要求排布更多更複雜的（de）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（yóu）汽車（chē）用銅（tóng）的大部分。隨著電動汽車網聯（lián）化（huà）、智能化程度加深，每輛電動汽車（包括（kuò）純電動車、混動車、插電式混（hún）動車）的低壓線束係統用銅量分（fèn）別（bié）達 23kg。汽（qì）車的低壓線束（shù）係統多采用（yòng）無氧銅絲作為導體，紫（zǐ）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（bú）易受氧脆化；連接器主要采用T2、C10500 紫銅合金帶材。

2 電動汽車高壓係統采用銅導線為主

在（zài）傳統低壓線束以外，新能源汽車（chē）以高壓電池包為（wéi）動力來源，新增高（gāo）壓線束為傳輸載體。汽（qì）車線束是控製汽車電氣（qì）和（hé）電子元件功能的主要（yào）載體，是汽車的血管和神經，為各電子元（yuán）件提供動力、傳（chuán）遞和反（fǎn）饋信號。根據（jù）汽（qì）車線束耐電壓高低可以分（fèn）為（wéi）低壓線纜和高壓（yā）線纜，傳統燃油車主要應用低壓線纜，而電動車線束新增（zēng）了高壓線纜，其承（chéng）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（tí）供，傳輸載體為高壓線束，連接充電口座、高（gāo）壓電池包（bāo）、逆變（biàn）器（qì）、電機，車載充電機等大功率（lǜ）設（shè）備。高壓線束主（zhǔ）要（yào）包括：高壓連接器、高壓線（xiàn）纜，接地端（duān）子和紮帶（dài）、外包材料、膠帶、熱縮（suō）套管、膠套、安裝支（zhī）架（jià）等輔材。

預計未（wèi）來電動汽（qì）車高壓係統仍將采用銅導線為主。在汽（qì）車“輕量（liàng）化”的趨勢（shì）下（xià），汽（qì）車的部分零（líng）部件（jiàn）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（róng）量（liàng）、高效率發展。鋁導線的應用（yòng）有利於線束輕量化，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（diàn）動汽車高壓（yā）係統的案例。核心（xīn）問題在於電氣性能，鋁的電導率隻有銅的（de） 60%，鋁導線需要增（zēng）加橫截麵（miàn）積才能通過同樣大小（xiǎo）的持續電流，可參考 USCAR 推薦的銅、鋁導線等（děng）量替換對照表。盡管鋁導線可以減輕 45%的重量並節約一半左（zuǒ）右的成本，但鋁導線會帶來一係列的電線鋪設問題，比如占用更大空間、因線束變粗造成（chéng）轉彎半徑增大。此外，鋁的抗拉強（qiáng）度、膨脹係數都不如銅，而且鋁導（dǎo）線表麵極易形成氧化鋁薄（báo）膜，起（qǐ）一定的絕緣作（zuò）用，影響（xiǎng）接觸部位的電阻。預計未來（lái）電動汽車高壓係統仍將采用銅（tóng）導線為主。

電動汽車高壓（yā）線（xiàn）束包括連接器、線纜等，導電性能要求（qiú）高。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接（jiē）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。在高壓線束係統中，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（bǐ）一般（bān）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、控製（zhì）和（hé）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（huǒ）純銅，根據汽（qì）車不同（tóng）位置使用要求，也會采用（yòng）一些銅合金。

3 銅合金材料提升高壓線束的（de）性能

電動汽車高壓線纜要求能夠承受高電壓、大電流。新能（néng）源汽車采用的是大功率的電動機（jī），其（qí）輸電線束必須是能夠承載高壓大電流（liú）的線束。高壓電纜由（yóu）導體、絕（jué）緣、護套、屏蔽、鋁箔、包帶、填充物等組成，行業標準參照（zhào）《QC-T1037 道路車輛用高壓電纜（lǎn）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（lǎn）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（zài）250A，部分大功率電（diàn）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（shù）重量的 15%左右（yòu）。連接器（qì）位於電纜兩端，連接導線與適當（dāng）的配對元件，起著電（diàn）氣連接和信號傳遞作用。連接器通（tōng）常由接觸件（jiàn）（端子和插針）和外覆的塑料（liào）構成。汽（qì）車線（xiàn）束的接觸件是汽車連接器完成（chéng）電連接功能的核（hé）心部件，是汽車線束（shù）端子壓接和保證線（xiàn）束正常工作的關鍵。因此，對接觸件用銅合（hé）金材（cái）料的力學/導電/尤其抗應力（lì）鬆弛和折彎成型性能有很高（gāo）的要求，其（qí）重量一般占線束的 15%左右（yòu）。

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（qì）接觸件總規範（fàn）》(GJB1216)規定：最高工作溫度 125℃接觸件（jiàn）一般使用（yòng）銅合金，沒有規定材料類別。連接器現行標準僅規定了接（jiē）觸件的工作直徑、鍍金層厚度、分離力（lì）和保持力等主要技術參數，並未規定銅合（hé）金材（cái）料牌號、規格和狀態。我國連接器行（háng）業（yè）沒有經曆正向設計階（jiē）段，都是仿（fǎng）製產品（pǐn），接觸件（jiàn）銅材牌號、規格、狀態（tài）等源於國外標準。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（xiè）強度（dù）的黃銅（tóng）（H62、HPb59-1 等（děng））製作（zuò）。為保（bǎo）證（zhèng）彈性插孔插合時接觸可靠，防止塑（sù）性（xìng）變形和應力鬆弛，插孔（kǒng）常選用具有較高彈性（xìng）極限與疲勞極限和適當彈性模量（liàng）的錫青銅（QSn4-3、QSn6.5-0.1等）、鈹青（qīng）銅（C17200、QBe2等）或鎳矽青銅（C70250等）製作。接觸件銅材還要求其加（jiā）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（zhàng）電弧導致的新（xīn）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（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，由於電氣係統故障（zhàng）產生故障電弧導致的新能源（yuán）汽車火災比例高達 60%。新能源汽車電力係統中電氣設備的增加和自動化（huà）程度的提高，導致車載（zǎi）線路的複雜化和電壓等級的提高；另外，充電插拔和車輛顛（diān）簸都會增加電弧產生的幾率（lǜ）。故障（zhàng）電弧對新能源汽車電氣（qì）係統帶來巨大威脅。

銅材品質是影響接觸件（jiàn）性能的（de）根本因素。銅材（cái）是製作連接器導電核心零（líng）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（sù）中，接觸件銅材品質是（shì）最根本的，也是最（zuì）基（jī）礎的。在（zài）不同環（huán）境下使用（yòng）的連接（jiē）器接觸件插合後，接觸電阻由收縮電阻、膜層電阻和導體電阻三部分組（zǔ）成，銅材（cái）品質對組成接觸電阻的這三部分電阻都（dōu）有影響。收縮電阻除正壓力還取（qǔ）決於設計結（jié）構（尺寸（cùn）精度）外，正壓力、表麵物理（lǐ）特征（細晶結構）和表麵粗糙度都與銅材品質有關（guān）；膜層電（diàn）阻取決於銅材的耐腐蝕性和（hé）防護鍍層質量（liàng）；導體電阻取決於材料類別，如標準規定 1mm 的鍍金接觸件接觸電阻；銅（tóng）合金（jīn） 5mΩ、鐵合金 15mΩ。