鋁排在汽車線束中的應用

[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。汽車線束的自動化生產裝配、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用，解決汽車線束的降本、減重、自動化生產裝配等問題。

[關鍵詞]線束；鋁排；輕量化；電化學腐蝕

中圖分類號：U463.62 " " " 文獻標志碼：A文章編號：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

作者簡介：王超（1986—），男，汽車線束工程師，主要從事汽車線束研發(fā)、設計等相關工作。

收稿日期：2022-11-07

1 "概述

20世紀50年代以前，汽車結構以機械設備為主，電氣設備在汽車上應用較少，只是一些必備的電源和用電設備。20世紀五六十年代，隨著電子技術的進步，汽車上開始采用電子設備。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，使用鋁導線替代傳統(tǒng)銅導線進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大量使用鋁導線來進行電源能量的傳輸。使用鋁導線后，線束相比原有銅導線可實現(xiàn)減重40%，同時完成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重要的作用。

但是使用傳統(tǒng)同軸圓導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，在使用鋁導線進行替代時，鋁導線外徑增大。導線外徑在滿足于傳統(tǒng)銅導線載流能力情況下，外徑相比銅導線約增加1.3倍，這使得在整車電線束設計布置過程中受到空間限制無法使用鋁導線。

為解決鋁導線外徑增大導致的整車線束布置空間不足，故提出鋁排導線的應用方案。相比傳統(tǒng)同軸圓形鋁導線，鋁排導線使用實體鋁排替代原有單絲結構，扁平化設計，減少了空間占用。在同等載流條件先，橫截面積減少10%，進一步減少了線束空間的占用。使用鋁排導線替代傳統(tǒng)導線后，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。同時因鋁排導線存在一定的剛性，使得電源線束在加工及安裝至車身時可實現(xiàn)線束的自動化裝配，解決了線束因柔性導致的無法實現(xiàn)自動化生產及裝配的問題，同時剛性的結構避免了線束走向定義中護板的使用，降低線束成本。

2 "解決方案

在鋁排導線線束的應用中同時也存在一些關鍵點，相應的解決方案如下。

1）鋁排導線與銅端子或導線的連接：在汽車線束應用中，端子和導線均采用銅作為基材使用壓接方式進行連接使用。而鋁排導線是采用鋁材作為導線基材，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，在直接壓接連接時將發(fā)生電化學腐蝕，所以必須采用新的連接方式避免電化學腐蝕的產生。目前行業(yè)內通過摩擦焊接和超聲波焊接連接銅鋁的電化學腐蝕問題。在鋁排導線應用中，隨著超聲波焊接設備的技術發(fā)展，大功率超聲波焊接設備已開發(fā)完成并在線束行業(yè)內成熟應用，通過超聲波焊接完成鋁排導線與銅導線、鋁排導線與鋁導線、鋁排導線與銅端子之間的連接已可以實現(xiàn)。

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

3）高壓鋁排線束的屏蔽：由于使用鋁排作為導體，導致導線整體外形呈現(xiàn)矩形端面，區(qū)別于傳統(tǒng)的圓形同軸導線，這就導致了導線的屏蔽設計及連接器的屏蔽區(qū)別于傳統(tǒng)導線。在屏蔽方面，傳統(tǒng)圓形同軸導線采用銅絲編織纏繞，現(xiàn)有導線廠編織設備均可實現(xiàn)，但使用鋁排作為導體后，端面成矩形，傳統(tǒng)編織纏繞無法實現(xiàn)均勻編織，不能滿足高壓導線EMC要求。并且在鋁排導線屏蔽結構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。使用鋁排導線后，屏蔽層應使用銅箔纏繞實現(xiàn)屏蔽效果。采用銅箔進行100%屏蔽纏繞，連接器屏蔽設計完成與鋁排導線的屏蔽層進行接觸連接，實現(xiàn)屏蔽的導通連接，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，當鋁排導線使用在高壓場景中時，密封防水成為重要的設計指標。這就需要連接器與鋁排導線實現(xiàn)密封結合。鋁排導線在屏蔽纏繞后需再次注塑護套層，實現(xiàn)屏蔽銅箔的固定和保護。由于導線整體外形呈現(xiàn)矩形端面，區(qū)別于傳統(tǒng)的圓形同軸導線，高壓連接器尾部結構需要配合導線進行改進，需設計新的密封圈結構與鋁排護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入連接器內部導致電化學腐蝕，降低線束壽命，增加整車電路發(fā)熱自燃風險。

3 "結束語

目前鋁排線束在汽車線束中的應用還處于起步階段，各汽車OEM也已提出鋁排線束替代原有線束方案設計的需求。目前鋁排的成型、屏蔽、密封防水等相關問題還亟待解決與驗證。隨著相關的驗證工作對現(xiàn)有問題點的解決，鋁排線束在汽車線束中的應用會逐步得到推廣，為汽車線束在輕量化、集成化、自動化、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變革。

（編輯 "楊 "景）