铜线换铝线就是减配?

乐之啊 2024-07-25 01:57:39

记得小米SU7上市的时候,曾出现过一个非常敏感的话题——车载线束为什么是铝,而不是铜?是不是“偷工减料”?针对这个问题小米进行了否认,那么下面我们来给大家讲一讲,铜换铝究竟是不是减配。

首先咱们先“洗一波”,在《新能源汽车行业特斯拉系列研究专题:从拆解Model 3看智能电动汽车发展趋势》的报告中显示,“Model 3 在高压线束中采用铝导线代替传统的铜导线,进一步实现轻量化。”其实特斯拉早就这么干了。

而现在国内的电动汽车市场竞争愈发白热化,价格战更是层出不穷,主机厂要活下去那么降本是必经之路。对此,铝制高压线在市场上其实早就普遍存在了。其实像大家非常熟悉的理想汽车、比亚迪、问界等等早就采用铝线布局。

为啥要用铝线?

大家都知道在我们常见的金属中,导电性最好的金属是银,然后是铜和金,再往下才是铝。而汽车导线一贯是以铜线作为导体。

铜线相比起金和银便宜的多,并且同时具备低电阻、高热传导率、高机械强度,而且加工容易,技术成熟,不过随着近年来铜价格的持续上涨(约70000元/吨),用铜线做汽车导线的成本大幅增加是不争的事实,我国甚至每年也要进口大量的铜。

金属铝作为导电率仅次于铜的金属材料,具有密度小、成本低、储量大等优势,与铜相比有更轻的质量,更低的成本(约18000元/吨),更稳定的市场价格,是作为铜导线的尚佳替代方案。

除了成本优势外,由于铝的电阻率较大,在整车布置中需要适当增加铝线的线径来满足电阻要求,但铝的密度(2.7kg/m³)比铜小(8.89kg/m³),因此能够实现线束减重30%左右。

铝导线想要等效替代铜导线必须要考虑导电率、载流能力还有降额曲线等特性,目前行业内普遍使用的铜导线标准为ISO 6722-1,铝导线标准为ISO 6722-2。

铝导线面临的问题?

电化学腐蚀。铝线并非全铝,而是会少量添加铜元素来提升导线的电阻稳定性,此外还有铜铝线连接的情况出现(如铝铜端子),而铜的金属性弱于铝,那么这两种金属在有水、二氧化碳等杂质的环境中,通电后会产生微弱的电化学反应。

在小电流通过时铝线会被腐蚀,造成铜铝之间接触不良,导线电阻增加;当车辆大电流通过时,导线接头部位温度会升高,从而加速接头腐蚀,久而久之会降低导电性。

蠕变问题。由于铝合铜的膨胀系数不同,随着温度的变化,二者连接位置容易出现空洞,增加接触电阻,引发热量的增加,而过热正是电动汽车的天敌。空洞的增加还会拉低机械强度,在车辆振动时容易造成短路。

导电问题。金属铝暴露在空气中会形成氧化膜,该膜在保护金属铝不受腐蚀的前提下也会造成电阻增加,除了发热外还会影响电信号的传递。

如何解决?

超声波焊接。利用高频振动波传递到铜铝表面,加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合,形成了铜铝合金过渡层,避免了电化学腐蚀和蠕变。

四方压接。这种压接方式是利用铜铝端子的铝压接端和铝导线进行压接,使两种形态但相同材质的铝通过特殊的压接工具压接在一起,这样的完美融合也是一直在沿用的。

小结:铝材在汽车制造业中的使用正变得越来越普遍,不仅重量更轻,而且还拥有比较不错的导电性和成本控制,这样的改变不能算是减配,而是行业趋势发展的必经之路。

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