鋁導(dǎo)線的發(fā)展與應(yīng)用
     目前鋁材料在高壓導(dǎo)體和汽車用低壓導(dǎo)線領(lǐng)域已成為銅的主要對手，雖然鋁在導(dǎo)電率和安全性能上微遜于銅，但是隨著銅價高漲以及鋁線的推廣和技術(shù)的進(jìn)步，線束也開始逐步采用鋁線。鋁導(dǎo)線推廣也是成為今后汽車用導(dǎo)線發(fā)展的一種趨勢。

     自2005年以來，銅價飚升，不論用戶與電纜制造商都是“望銅興嘆”，因此一直想尋求其替代品。世界電線電纜從五十年代開始曾三次提出以鋁代銅的方案，例如現(xiàn)汽車行業(yè)投資金支持電線電纜行業(yè)從事以鋁代銅的研究工作，這在過去是從未發(fā)生過的，說明銅價上漲影響已非常大。目前法國汽車工業(yè)已開始使用鋁芯導(dǎo)線，德國汽車工業(yè)也在研究汽車線芯使用鋁導(dǎo)體，在于輕量化的考慮，由于銅和鋁密度比重比為：3.29:1，在目前銅作為線束導(dǎo)線主要導(dǎo)電載體的情況下，如果鋁線能替代銅線，在整車導(dǎo)線的重量也將大大降低。但是不得不提的是，銅和鋁的導(dǎo)電率比為： 1:0.629， 鋁在導(dǎo)電性能上還是稍弱于銅。不過我們可以采用符合部分現(xiàn)行法國標(biāo)準(zhǔn)（NF）的汽車銅包鋁鎂導(dǎo)線來減輕整車 的線束重量。銅包鋁鎂密度為4.00g/cm3，銅密度為8.89g/cm3，密度比約為1:2.2，因此，1000kg銅包鋁鎂合金線的長度會相當(dāng)于2200kg純銅線的長度。

     現(xiàn)大部分汽車用導(dǎo)線因為考慮到導(dǎo)線的機械強度方面的問題，一般最小截面積都選擇為0.5mm2。但從目前對日歐車系的線束導(dǎo)線進(jìn)行分析，部分車型已開始使用0.35mm2的導(dǎo)線，采用0.35mm2的導(dǎo)線替代0.5mm2的導(dǎo)線，在同等單位長度上將節(jié)約30%的重量。

     從導(dǎo)線的總成結(jié)構(gòu)來分析，0.35mm2的導(dǎo)線在外絕緣層及導(dǎo)線的芯線直徑上均能滿足線束的機械性能的要求。同時，全球線束頂級供應(yīng)商德爾福派克也正在推行0.13 mm2的導(dǎo)線，導(dǎo)線機械強度與端子壓接已不成問題，但0.13 mm2的導(dǎo)線的電阻率較大，因此對其所傳輸?shù)男盘栴愋蜕弦锌紤]。德爾福推出的0.13 mm2的導(dǎo)線已經(jīng)在國外的一些車型上已得到了應(yīng)用。但在國內(nèi)由于考慮到安全性、工藝性及使用風(fēng)險性等問題，新的產(chǎn)品并未采用這種新型導(dǎo)線。鑒于銅價的高漲，線束信號傳遞用的導(dǎo)線越來越細(xì)也將成為趨勢。

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導(dǎo)線截面積選擇時考慮輕量化
線束用導(dǎo)線的外絕緣層也在不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，使得電線的重量減輕、性能提高。目前國內(nèi)外的按導(dǎo)線線皮分，有厚皮線、屏蔽線、同軸線、高溫硬皮線、薄皮線等等。按標(biāo)準(zhǔn)來分主要有日標(biāo)（AVSS等）、國標(biāo)（QVR）、德標(biāo)（FLRY）、美標(biāo)等幾大系列。其中德標(biāo)（FLRY）的導(dǎo)線絕緣皮更薄，柔韌性好，相應(yīng)的同樣線徑的導(dǎo)線質(zhì)量也是相對最輕的。我們可以將原來笨重的厚皮導(dǎo)線使用相同標(biāo)準(zhǔn)要求的硬薄皮線，并且能通同等的電流，在一些信號保真率要求比較高的電子設(shè)備方面，電子設(shè)備的供應(yīng)商通常要求一些性能卓越的屏蔽線來進(jìn)行信號傳輸，其要求通常是大大的超過了實際的需求，所以從價格，成本上方面去考慮，我們也可以適當(dāng)?shù)挠眯阅芤粯觾?yōu)越的導(dǎo)線更換屏蔽線之類的質(zhì)量重、價格高的導(dǎo)線，比如CAN總線，在CAN總線的物理層定義里面，有兩種導(dǎo)線可以選擇： 屏蔽線以及雙絞線，如果CAN系統(tǒng)提出，要求使用屏蔽線， CAN總線涉及全車ECU，由于其總線節(jié)點分支也比較多，該部分的屏蔽導(dǎo)線引起的重量也是明顯的，但根據(jù)實際狀況，國內(nèi)外開發(fā)的CAN系統(tǒng)均采用0.35平方的雙絞線來進(jìn)行信號傳輸，并完全能保證信號傳輸?shù)谋Ｕ嫘浴?br/>
線束布置時的輕量化考慮
世界上的整車線束布置從線束分段上面基本上分為整體式、功能分段式、區(qū)域分段式等幾種。其中由于各個整車廠的設(shè)計思路以及工藝要求的不同，線束布置的型式也就不同，歐洲車系通常使用整體式的線束布置，而日系汽車以豐田為代表，其線束布置主要根據(jù)車輛區(qū)域來進(jìn)行分段。而國內(nèi)、印度、美系車等則是按照功能和區(qū)域來進(jìn)行分段。

從布置的輕量化的角度來考慮，線束的整體式的會比較有優(yōu)勢，整體式的線束將通常所使用的單段的儀表板儀表、底板線束，頂棚線束以及發(fā)動機艙線束都整合在一起，中間節(jié)約了儀表板線束與底板線束的連接、儀表板線束與發(fā)動機艙線束的連接、儀表板線束與頂棚線束連接的接插件，同時也節(jié)約了連接件的相關(guān)支架。

其次有優(yōu)勢的就是日系汽車的分區(qū)域分段式線束布置，由于日系車在線束設(shè)計分區(qū)設(shè)計概念上比較成熟，車身上的設(shè)計也是趨于模塊化，線束的連接、線束的布置，都能在一個比較優(yōu)化的設(shè)計下進(jìn)行。由于設(shè)計的模塊化做的比較好，長時間下來，其線束的固定，連接都采用了輕量化的想法。其線束總體質(zhì)量也是比較輕的。

1、底板線束布置對輕量化的影響
底板線束的布置上還可以分為H型布置、h型布置、 E型布置等各種不同的布置，每種布置對線束的輕量化也是有一定的影響，根據(jù)線束的布置形式的字母看出布置大致的形狀，而且這些布置均在車身地板上，車身地板上的這些線束的連接件以及固定支架的重量對線束來說也是很客觀的。以下描述了的各個布置對整車輕量化影響。

H型布置的是線束布置中較好的一種布置方式，因為H型的線束布置型式照顧到整車用電器所涉及的全部范圍，而且由于這樣的布置方式和儀表板線束兩端都進(jìn)行了連接，對接接插件的空間預(yù)留量很大，但是在輕量化的方面有一些局限性的。
H型的布置方式使用底板線束和儀表板線束只留一個接口，其線束兩端接口集成為一個，線束與地板對接處的集成度高，空間預(yù)留緊湊，能一定程度地減輕地板線束重量，但如果對設(shè)計前期定義比較好，未來改動不大的情況下去考慮這種方式比較好。

2、機艙線束布置對輕量化的影響
發(fā)動機艙線束的布置也分H型布置，C型布置，F(xiàn)型型布置。由于機艙保險絲、繼電器盒一般來說是集成在發(fā)動機艙線束上的，如日系的豐田RAV4車采用H型布置，且保險絲盒用到兩個，線束由于需要在前圍上開兩個孔，同時需要和儀表板線束上對接，從零件數(shù)量上來說，這樣的布置方式生產(chǎn)出來的線束重量最重。

C型的布置形式在輕量化上也是比較好的，C型的布置在前圍板上只開一個孔，同時僅采用一個保險絲、繼電器盒的設(shè)計，在發(fā)動機艙右邊的電器件不多的情況下，C型的布置比較合理，同時節(jié)省一定的線束部件及導(dǎo)線長度。
目前最流行為F型的布置方式，即發(fā)動機艙線束一條分支從發(fā)動機艙前圍板上通過，一條是從發(fā)動機艙左邊向前布置過去，將所有的電器設(shè)備串聯(lián)起來。這樣的方式布置合理，但從制作的線束重量來說是適中的一種方案。

汽車線束輕量化的發(fā)展趨勢
目前，CAN數(shù)據(jù)總線的廣泛應(yīng)用，使線束的接線更簡化、結(jié)構(gòu)更緊湊， 既可減輕重量, 又能降低成本，因此也成為線束輕量化的一種發(fā)展趨勢。

線束的技術(shù)在不斷的發(fā)展，隨著市場的需求越來越高，線束的輕量化也是勢在必行，上述內(nèi)容探討了線束在輕量化方面的一些趨勢以及總體布置對線束輕量化的影響，對輕量化的研究和技術(shù)研究也是無止境的。

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【解決方案】汽車線束如何實現(xiàn)輕量化？
引言：目前，“汽車輕量化”的概念已經(jīng)滲透到汽車制造的方方面面，比如以塑代鋼減輕汽車自重、汽車內(nèi)飾的輕量化、汽車座椅的輕量化等，這些設(shè)計理念都代表著“汽車輕量化設(shè)計”的未來發(fā)展趨勢。而作為隱藏在汽車內(nèi)部宛如汽車“神經(jīng)系統(tǒng)”的線束，在輕量化方面也大有可為之處。

近日，在2014國際汽車零部件關(guān)鍵技術(shù)論壇上，本刊記者與德爾福派克電子電氣系統(tǒng)架構(gòu)工程經(jīng)理金英男女士進(jìn)行了一場面對面的交談，深入了解德爾福針對細(xì)線徑導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線的研發(fā)及應(yīng)用提出的一系列解決方案，共同探討汽車線束系統(tǒng)輕量化的技術(shù)突破與未來的發(fā)展趨勢。

細(xì)線徑導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線

——汽車線束減重的創(chuàng)新解決方案

作為全球領(lǐng)先的乘用車、商用車及其它細(xì)分市場的電子與技術(shù)供應(yīng)商，德爾福始終堅持以“安全、綠色、互聯(lián)”為理念的技術(shù)研發(fā)。德爾福派克電子/電氣架構(gòu)系統(tǒng)事業(yè)部作為德爾福五大事業(yè)部之一，在主線束系統(tǒng)總成、大功率線束總成等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，致力于為整車提供外徑更小、重量更輕的輕量化汽車線束。

據(jù)金英男介紹，線束是汽車中最重、最復(fù)雜的部件之一。隨著汽車電子化、信息化的迅猛發(fā)展，人們對汽車電子電氣功能的要求不斷提高，汽車狹小的空間內(nèi)所放置的電子電氣設(shè)備也隨之增多，導(dǎo)線數(shù)量也相應(yīng)不斷增加。1950年，一輛汽車內(nèi)只有50根導(dǎo)線；2012年，一輛汽車內(nèi)有1200根導(dǎo)線；相信到2020年甚至更遠(yuǎn)的未來，汽車內(nèi)的導(dǎo)線數(shù)量將繼續(xù)增加。

德爾福新型鋁導(dǎo)線
金經(jīng)理給了我們一組數(shù)據(jù)：據(jù)統(tǒng)計，目前一輛高檔汽車的導(dǎo)線使用量達(dá)2km，重量在20~30kg左右。線束重量每減少10%，燃油經(jīng)濟性可提高3%。如果一輛汽車每消耗1加侖汽油可以行使20英里(約合32km)，那么按每年行使15000英里(約合2414km)計算，燃油經(jīng)濟性每提高3%，每人每年就可以節(jié)省22.5加侖(約合85L)汽油?！熬€束減重在幫助整車減重、提升燃油經(jīng)濟性方面有著不容忽視的作用，將會越來越受到汽車制造商的重視?！苯鸾?jīng)理說。

除了導(dǎo)線數(shù)量的增加，汽車內(nèi)部“蜘蛛網(wǎng)”般的導(dǎo)線排布也變得更為復(fù)雜，在這種情況下，如何合理布線成為業(yè)內(nèi)的重大課題。而對于汽車零部件的設(shè)計來說，則希望線束尺寸越來越小、重量越來越輕。金經(jīng)理表示：“就汽車線束而言，德爾福的細(xì)線徑導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線為汽車制造商提供了簡單、明智的解決方案。”

汽車線束重量可分別減輕66%和48%

“汽車用導(dǎo)線一直在往細(xì)化的方向發(fā)展?！苯鸾?jīng)理在描述汽車線束的發(fā)展歷程時說，“10年前汽車發(fā)動機艙里的線束中，很少看到0.3mm2和0.35mm2的導(dǎo)線；6、7年前，在汽車線束設(shè)計中幾乎45%50%的導(dǎo)線都是0.3mm2的導(dǎo)線。而我們現(xiàn)在做的，就是將這些0.3mm2的導(dǎo)線用更輕、更細(xì)的導(dǎo)線來替代?！?br/>
德爾福本著“安全、綠色、互聯(lián)”的設(shè)計理念開發(fā)出0.13mm2無鹵素超薄壁導(dǎo)線，

大大減輕了線束重量。據(jù)介紹，德爾福無鹵素薄壁導(dǎo)線是聚氯乙烯（PVC）和交聯(lián)聚乙烯（XLPE）等傳統(tǒng)導(dǎo)線的環(huán)保型替代產(chǎn)品，擁有比薄壁PVC 導(dǎo)線更耐高溫，層壁更薄、更輕的絕緣層。0.13mm2導(dǎo)線一般用在開關(guān)信號、傳感器信號等的電流回路，相比0.3mm2導(dǎo)線，單線外徑減少40%，重量減少高達(dá)66%，且不含鹵素和重金屬，可回收再循環(huán)使用。金經(jīng)理介紹說，德爾福的無鹵素薄壁導(dǎo)線具有行業(yè)里最強的抗壓和抗損能力，耐磨性方面也明顯超過了美國汽車工程協(xié)會和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的試驗標(biāo)準(zhǔn)，它還具有超強的防火能力，因其卓越的性能在業(yè)界備受贊譽。

然而，細(xì)線徑導(dǎo)線在實際應(yīng)用中也遇到了很多挑戰(zhàn)。金經(jīng)理表示，細(xì)線徑導(dǎo)線在電子行業(yè)有很多應(yīng)用，但是在汽車行業(yè)應(yīng)用中，因為汽車工作的環(huán)境比較惡劣，所有材料都處在振動中、潮濕或者灰塵很多的地方，這對材料和工藝的要求非常高，新材料的應(yīng)用要很好地融合到現(xiàn)有工藝上去。針對這些應(yīng)用中的挑戰(zhàn)，德爾福采用了一系列創(chuàng)新解決方案。

德爾福鋁導(dǎo)線端子和鋁導(dǎo)線
首先是0.13mm2導(dǎo)線的抗拉強度問題，德爾福使用了銅鎂合金，添加0.2%的鎂，大大提高了導(dǎo)線的機械強度?，F(xiàn)在，德爾福0.13mm2導(dǎo)線已經(jīng)超過0.22mm2和0.35mm2的PVC導(dǎo)線抗拉強度。此外，德爾福0.13mm2導(dǎo)線并沒有直接使用傳統(tǒng)的0.3mm2導(dǎo)線的端子壓接，而是研發(fā)出L型端子，利用一高一低的壓接翼技術(shù)，讓導(dǎo)線的電氣性能和機械性能在同一個壓接高度上同時達(dá)到最優(yōu)。同時，為了更加普及0.13mm2導(dǎo)線的應(yīng)用，德爾福開發(fā)了一種新型的Double-X壓接工藝：將0.13mm2導(dǎo)線剝頭剝長一些，將它折彎后進(jìn)行壓接，這種壓接方式相當(dāng)于壓接0.26mm2導(dǎo)線，可以直接使用現(xiàn)有的0.3mm2端子體系，應(yīng)用比較廣泛。

除了采用細(xì)線徑導(dǎo)線，在導(dǎo)線的導(dǎo)體材料應(yīng)用上，德爾福在經(jīng)過多次比較、研究之后，用鋁導(dǎo)線替代了傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線。金經(jīng)理說明了德爾福選擇鋁導(dǎo)線的原因：“我們選擇導(dǎo)體材料要求十分嚴(yán)格，要求材料的導(dǎo)電率必須超過58%，伸長率超過8%，選擇的金屬全球儲備量還要充足。根據(jù)每年的預(yù)計用量統(tǒng)計，鋁可比銅多用100年，其導(dǎo)電率高達(dá)60%~64%，而且用鋁導(dǎo)線代替銅，線束重量可減輕48%?；谶@些優(yōu)勢，德爾福選擇了鋁導(dǎo)線。”

據(jù)悉，德爾福從1969年開始從事鋁導(dǎo)線開發(fā)，2012年開始生產(chǎn)鋁導(dǎo)線，在鋁導(dǎo)線的研發(fā)和應(yīng)用方面擁有豐富的經(jīng)驗。針對鋁導(dǎo)線在空氣中易氧化、電氣性能和機械性能不穩(wěn)定等問題，德爾福開發(fā)了一種帶毛刺的端子，端子的壓接翼帶有一個倒刺，在壓接過程中，倒刺會刺破鋁導(dǎo)線的氧化膜，與導(dǎo)體里的新鮮鋁接觸，而且該接觸面是在無空氣的情況下接觸，故而導(dǎo)電性能更佳，且倒刺摳住鋁，也能相應(yīng)增加機械強度。應(yīng)對鋁導(dǎo)線因電偶腐蝕造成的氧化，德爾福則采用了密封工藝來截斷銅鋁接觸面與空氣的接觸，防止氧化。

“一種新技術(shù)、新產(chǎn)品在應(yīng)用過程中，遇到技術(shù)難點是不可避免的；隨著人們攻克一個個難關(guān)，新技術(shù)的應(yīng)用范圍也就越來越廣泛。當(dāng)然，這并不代表汽車的所有線束都會進(jìn)行新老更替。像德爾福的0.13mm2導(dǎo)線并不是無限制地替代整車上的所有線束，因為0.13mm2導(dǎo)線電阻率較高，在大電流的地方未必適用，雖然它可替代信號線，但不能替代電源線。”金經(jīng)理最后總結(jié)道，“德爾福在新型導(dǎo)線的研發(fā)和應(yīng)用方面領(lǐng)先于其它供應(yīng)商，在過去幾年里更取得了長足的進(jìn)步。0.13mm2無鹵素超薄壁導(dǎo)線已投入生產(chǎn)，制造基地遍布世界各地，目前國內(nèi)外多個整車廠有很多項目應(yīng)用了0.13mm2導(dǎo)線，其應(yīng)用越來越成熟和普遍。

目前大線徑鋁導(dǎo)線的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)有不少車型在應(yīng)用，接下來初級和中級鋁導(dǎo)線也將廣泛地應(yīng)用到各個項目上去。在新型導(dǎo)線的開發(fā)和應(yīng)用上，我們愿意為全球的客戶提供支持。”

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