铜材料在高压线束领域中的应用

根据中国汽车工业协会统计，2022年新能源汽车产销分别完成705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%。其中新能源乘用车产销分别完成671.6万辆和654.9万辆，同比分别增长97.77%和94.26%；新能源商用车产销分别完成34.2万辆和33.8万辆，同比分别增长81.84%和78.89%。在繁荣的市场背后，除了政策的大力扶持，新能源汽车技术的不断发展也是重要的推动力。新能源汽车的核心技术中，除了已经被广泛探讨的三电技术外，作为新能源汽车电能传输“大动脉”的高压线束，随着市场对新能源汽车安全可靠性的日益关注而受到行业广泛的关注和重视。

高压线束在新能源汽车领域中的重要程度日益提升

与传统汽车中的线束相比，新能源汽车的线束不仅包含了传送电信号和低电压设备运行所需电能的普通车用线束，其中的高压线束更是必不可少的重要组成。新能源汽车中的高压线束承担着安全可靠地传输足以驱动车辆行驶所需电能的重要使命，对于新能源汽车的性能、安全性、可靠性和稳定性都具有关键且重要的作用。

在新能源汽车中，高压线束分为：动力电池高压电缆（连接动力电池和高压盒）、电机控制器电缆（连接高压盒和电机控制器）、快充线束（连接快充口和高压盒）、高压附件线束（连接高压盒到DC/DC/空调等）。

与传统汽车相比，动力电池高压电缆、电机控制器电缆、快充线束等是新能源汽车上新增加的高压线束应用。为满足新能源汽车的特殊要求，新能源汽车用高压线束的技术要求更加全面与严格，尤其对于高压大电流模块用到的高压线束，因为高功率、车内空间和布线设计的要求，需要具有耐大电流、耐高温、阻燃、高柔性和EMC抗屏蔽性能等特点，以满足新能源汽车在安全和动力方面的要求。需要注意的是，随着800V系统的日渐普及，高压线束的技术要求也将进一步提升，将对于整车线束布置带来新的挑战。

现阶段车用高压线束主要采用铜材料作为导体（参见QC/T 1037-2016），包括裸圆铜线和镀锡软圆铜线绞合而成。铜材料具有优良的导电性能（20℃环境下，铜的电阻为0.0185Ωmm2/m，铝的电阻为0.0294Ωmm2/m）。在大电流情况下，其工作温升更低，一方面可以减少输电时发热损失，另一方面铜材料优良的导热性能也确保了高压线束的工作温度稳定在安全范围之内。除了良好的导电性能，铜材料作为高压线束的导体材料的另一个优势是较好的拉伸强度与弯曲性能。

铜材料还具有较好的化学稳定性，抗腐蚀性好，且易于焊接。车辆的运行环境复杂恶劣，高压线束和端子接头不可避免会工作在潮湿、烟雾等易腐蚀环境中。而根据传统汽车线束的使用经验，在潮湿、高温和振动的环境下，如与其他部件发生摩擦和碰撞，容易出现绝缘体磨损、接头松动、导线腐蚀等现象，进而导致断路或短路等故障的发生。由于高压线束承载更高的电压、更大的电流并在端子和连接器上具有更大的应力，所以安全要求更高，需要导体材料具有更好的化学稳定性。高品质的铜材料既能确保端子和连接器长期保持良好的接触，避免电化学腐蚀的发生，也能减缓绝缘层老化或受损后，线束导体受腐蚀的影响。而该领域也是其他材料作为高压线束导体需要进行全面研究验证的主要难点之一。

高压线束的发展——安全性与轻量化的平衡

安全性是高压线束最重要的指标，高压线束的安全性设计主要体现在于绝缘、耐压保护、过载、连接器IP等级、等电位均衡性、高压线束走线布置等方面。从安全性角度考虑，采用更好导电率和导热性的材料有利于优化高压线束的能效、降低工作温升；采用具有更佳抗拉强度与可塑性的材料有助于提升高压线束在生产装配和车辆运行中面对振动和摩擦情况下的可靠性，且有利于优化线束的空间布置；采用化学性能更稳定的材料可以防止腐蚀的发生，确保高压线束端子与连接器的良好接触，降低由于接触不良带来的安全风险。

轻量化是新能源汽车和传统汽车都共同关注的方向，而高压线束是新能源汽车轻量化的重要领域。轻量化有助于提升能效、增加新能源汽车的续航里程、同时可以适当降低成本。但在考虑轻量化方案时，需要确保系统安全性，且对于全系统风险和全寿命成本进行综合考虑。首先，任何轻量化的方案不能以增加安全风险为代价，需要在安全范围内进行轻量化。其次，轻量化设计不能仅仅考虑局部的优化，而需要综合考虑整车全系统的轻量化和成本。例如对于高压线束材料的轻量化，除了要考虑对于线束本身的改变；还需要考虑其对于端子和连接件的影响，以及对于电磁屏蔽的改变，进而是否需要改变整个线束在车内的布置方案；以及对于未来全车生命周期内系统维护与维修的影响。

简而言之，高压线束作为新能源汽车的血管与神经系统，对于新能源汽车具有牵一发而动全身的影响作用。高压线束的安全性是新能源汽车整车安全性的基础保障，其技术的发展对于新能源汽车的整车性能的提升具有重要作用。