每輛燃油汽車和電動汽車的低壓線束系統(tǒng)用銅量分別為?18kg?和?23kg。隨著汽車駕駛智能性、舒適性的逐日提升，汽車提供越來越多的電子功能，如?ADAS、信息娛樂系統(tǒng)等，要求排布更多更復(fù)雜的低壓線束系統(tǒng)。據(jù)?IDTechEX?和國際銅業(yè)協(xié)會?2017?年的研究數(shù)據(jù)顯示，每輛燃油汽車的低壓線束系統(tǒng)用銅量為?18kg，占燃油汽車用銅的大部分。隨著電動汽車網(wǎng)聯(lián)化、智能化程度加深，?每輛電動汽車（包括純電動車、混動車、插電式混動車）的低壓線束系統(tǒng)用銅量分別達(dá)?23kg。

汽車的低壓線束系統(tǒng)多采用無氧銅絲作為導(dǎo)體，紫銅合金帶材作連接器。低壓線束中的低壓導(dǎo)線為銅質(zhì)多絲軟線，導(dǎo)體多采用無氧銅絲，銅含量在99.99%以上，不易受氧脆化；連接器主要采用T2、C10500?紫銅合金帶材。過去一年，3mm?無氧銅絲的平均價(jià)格為?7.15?萬元/噸，T2?紫銅棒的平均價(jià)格為?7.3?萬元/噸。?

每輛燃油汽低壓線束系統(tǒng)用銅的價(jià)值量為 1291 元，每輛電動汽車為 1650 元。假設(shè)每輛汽車的高壓線束系統(tǒng)中，85%的重量為銅導(dǎo)線、15%的重量為連接器，據(jù)測算，每輛燃油汽低壓線束系統(tǒng)用銅的價(jià)值量為 1291 元，每輛電動汽車低壓線束系統(tǒng)用銅的價(jià)值量為 1650 元。

在傳統(tǒng)低壓線束以外，新能源汽車以高壓電池包為動力來源，新增高壓線束為傳輸載體。汽車線 ?束是控制汽車電氣和電子元件功能的主要載體，是汽車的血管和神經(jīng)，為各電子元件提供動力、 ?傳遞和反饋信號。根據(jù)汽車線束耐電壓高低可以分為低壓線纜和高壓線纜，傳統(tǒng)燃油車主要應(yīng)用 ?低壓線纜，而電動車線束新增了高壓線纜，其承載電壓約為 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供，傳輸載體為高壓線束，連接充電口座、高壓電池包、逆變器、電機(jī)， 車載充電機(jī)等大功率設(shè)備。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接地端子和扎帶、外包 ?材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔材。

圖?：新能源汽車線束布置透視圖

圖?：新能源汽車高壓線束連接示意圖

預(yù)計(jì)未來電動汽車高壓系統(tǒng)仍將采用銅導(dǎo)線為主。在汽車“輕量化”的趨勢下，汽車的部分零部件，如散熱器，逐漸被鋁材所代替，既輕便又經(jīng)濟(jì)。汽車線束的發(fā)展趨勢主要向輕量化、高壓承載能力和大容量、高效率發(fā)展。鋁導(dǎo)線的應(yīng)用有利于線束輕量化，近十年來鋁導(dǎo)線在傳統(tǒng)汽車上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但目前仍鮮有將鋁導(dǎo)線成功應(yīng)用在電動汽車高壓系統(tǒng)的案例。核心問題在于電氣性能，鋁的電導(dǎo)率只有銅的 60%，鋁導(dǎo)線需要增加橫截面積才能通過同樣大小的持續(xù)電流， 可參考 USCAR 推薦的銅、鋁導(dǎo)線等量替換對照表。盡管鋁導(dǎo)線可以減輕 45%的重量并節(jié)約一半左右的成本，但鋁導(dǎo)線會帶來一系列的電線鋪設(shè)問題，比如占用更大空間、因線束變粗造成轉(zhuǎn)彎半徑增大。此外，鋁的抗拉強(qiáng)度、膨脹系數(shù)都不如銅，而且鋁導(dǎo)線表面極易形成氧化鋁薄膜，起一定的絕緣作用，影響接觸部位的電阻。預(yù)計(jì)未來電動汽車高壓系統(tǒng)仍將采用銅導(dǎo)線為主。

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電動汽車高壓線束包括連接器、線纜等，導(dǎo)電性能要求高。高壓線束主要包括：高壓連接器、高壓線纜，接地端子和扎帶、外包材料、膠帶、熱縮套管、膠套、安裝支架等輔材。在高壓線束系統(tǒng)中，線纜的重量占比一般為 75%左右，成本占比 35%左右；連接器的重量占比一般為 15%左右，成本占比 55%左右。電動汽車將以電能運(yùn)用為主，在電能的加載、控制和應(yīng)用上離不開導(dǎo)電性能優(yōu)越的材料。線束導(dǎo)體材料一般為退火純銅，根據(jù)汽車不同位置使用要求，也會采用一些銅合金。

電動汽車高壓線纜要求能夠承受高電壓、大電流。新能源汽車采用的是大功率的電動機(jī)，其輸電線束必須是能夠承載高壓大電流的線束。高壓電纜由導(dǎo)體、絕緣、護(hù)套、屏蔽、鋁箔、包帶、填充物等組成，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參照《QC-T1037 道路車輛用高壓電纜汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《新能源汽車用高壓電纜 TCAS 356-2019》。電動汽車高壓線纜的特點(diǎn)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250A，部分大功率電機(jī)可用到 400A。

銅合金化可大幅提升線纜的性能，維蘭德研制的高性能合金已成功應(yīng)用于汽車上。對銅合金進(jìn)行微合金化，保證合金具有接近純銅合金導(dǎo)電率的前提下，提高合金的強(qiáng)度，同時(shí)可以提升材料的耐高溫性能。使用大量直徑非常小的單絲進(jìn)行絞合，可以達(dá)到輕質(zhì)化，同時(shí)有更好的耐彎曲，提高導(dǎo)體柔軟性。例如國際銅業(yè)加工巨頭維蘭德研制了 WITRONIC?系列合金性能，在保證導(dǎo)電率的前提下，擁有更高的抗拉強(qiáng)度，已經(jīng)成功將C70250?和C19400?高性能銅合金應(yīng)用于汽車工業(yè)。

汽車高壓線束系統(tǒng)若應(yīng)用高性能銅合金線材，單車用銅的價(jià)值量約為 305?元。據(jù)國際銅業(yè)協(xié)會（ICA）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表面，每輛電動汽車（包括純電動車、混動車、插電式混動車）的高壓線束系統(tǒng)重約?5kg，其中的高壓線纜占比為?75%，重約?3.75kg。2021?年?12?月至?2022?年?1?月，維蘭德C70250?合金的平均售價(jià)為?8.13?萬元/噸，則每臺電動乘用車的高壓線纜用銅合金的價(jià)值量約為305?元。

維蘭德WITRONIC?系列合金性能參數(shù)及價(jià)格

連接器的接觸件是完成電連接功能的核心部件，占線束重量的 15%左右。連接器位于電纜兩端， 連接導(dǎo)線與適當(dāng)?shù)呐鋵υ?，起著電氣連接和信號傳遞作用。連接器通常由接觸件（端子和插針） 和外覆的塑料構(gòu)成。汽車線束的接觸件是汽車連接器完成電連接功能的核心部件，是汽車線束端 ?子壓接和保證線束正常工作的關(guān)鍵。因此，對接觸件用銅合金材料的力學(xué)/導(dǎo)電/尤其抗應(yīng)力松弛 和折彎成型性能有很高的要求，其重量一般占線束的 15%左右。

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接觸件銅材要求耐高溫、加工成型性良好、內(nèi)部彈性均勻、耐蝕性好、導(dǎo)電、導(dǎo)熱率高和可焊性好?！峨娺B接器接觸件總規(guī)范》(GJB1216)規(guī)定：最高工作溫度 125℃接觸件一般使用銅合金， 沒有規(guī)定材料類別。連接器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了接觸件的工作直徑、鍍金層厚度、分離力和保持力等主要技術(shù)參數(shù)，并未規(guī)定銅合金材料牌號、規(guī)格和狀態(tài)。我國連接器行業(yè)沒有經(jīng)歷正向設(shè)計(jì)階段，都是仿制產(chǎn)品，接觸件銅材牌號、規(guī)格、狀態(tài)等源于國外標(biāo)準(zhǔn)。為防止剛性插針插拔時(shí)彎曲損傷，插針常選用具有較高機(jī)械強(qiáng)度的黃銅（H62、HPb59-1?等）制作。為保證彈性插孔插合時(shí)接觸可靠，防止塑性變形和應(yīng)力松弛，插孔常選用具有較高彈性極限與疲勞極限和適當(dāng)彈性模量的錫青銅（QSn4-3、QSn6.5-0.1?等）、鈹青銅（C17200、QBe2?等）或鎳硅青銅（C70250?等） 制作。接觸件銅材還要求其加工成型性良好、內(nèi)部彈性均勻、耐蝕性好、導(dǎo)電、導(dǎo)熱率高和可焊性好等。

故障電弧導(dǎo)致的新能源汽車火災(zāi)比例高達(dá) 60%，對新能源汽車安全帶來巨大威脅。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其火災(zāi)危險(xiǎn)性也逐漸顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于電氣系統(tǒng)故障產(chǎn)生故障電弧導(dǎo)致的新能源汽車火災(zāi)比例高達(dá) 60%。新能源汽車電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的增加和自動化程度的提高，導(dǎo)致車載線路的復(fù)雜化和電壓等級的提高；另外，充電插拔和車輛顛簸都會增加電弧產(chǎn)生的幾率。故障電弧對新能源汽車電氣系統(tǒng)帶來巨大威脅。

銅材品質(zhì)是影響接觸件性能的根本因素。銅材是制作連接器導(dǎo)電核心零件——接觸件的基礎(chǔ)材料， 其品質(zhì)是直接影響連接器接觸件電接觸可靠性的關(guān)鍵因素。在所有影響因素中，接觸件銅材品質(zhì)是最根本的，也是最基礎(chǔ)的。在不同環(huán)境下使用的連接器接觸件插合后，接觸電阻由收縮電阻、??膜層電阻和導(dǎo)體電阻三部分組成，銅材品質(zhì)對組成接觸電阻的這三部分電阻都有影響。收縮電阻??除正壓力還取決于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（尺寸精度）外，正壓力、表面物理特征（細(xì)晶結(jié)構(gòu)）和表面粗糙度??都與銅材品質(zhì)有關(guān)；膜層電阻取決于銅材的耐腐蝕性和防護(hù)鍍層質(zhì)量；導(dǎo)體電阻取決于材料類別，?如標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?1mm?的鍍金接觸件接觸電阻；銅合金?5mΩ、鐵合金?15mΩ。

國產(chǎn)銅合金材已部分實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，鎳鈷硅銅等合金成功應(yīng)用于新能源汽車連接器。連接器小型化，使制作接觸件所選銅帶越來越薄、絲材越來越細(xì)。近年來我國洛陽銅業(yè)、博威合金等銅加工骨干企業(yè)為實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口目標(biāo)，瞄準(zhǔn)航空、航天、通訊等高端應(yīng)用領(lǐng)域緊缺的高強(qiáng)度、高電導(dǎo)、高精度的接觸件銅材，開展鈹銅、鈦銅、鎳硅銅、鎳鈷硅銅、鉻鋯銅、鐵銅和碲銅等系列合金熔鑄、軋制、熱處理、精整等工藝攻關(guān)，取得了許多研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成果。目前部分銅合金帶、絲材已能替代進(jìn)口，鎳鈷硅銅、鉻鋯銅和碲銅等合金成功應(yīng)用于新能源汽車連接器。

汽車高壓線束連接器若采用高性能銅合金，單車用銅材的價(jià)值量約為 67?元。維蘭德推出了C18070?高性能?CuCrSiTi?合金，導(dǎo)電率達(dá)到?83%IACS，能夠在高溫環(huán)境下保持較高的彈性和熱應(yīng)力松弛抗性，是大電流連接器的理想解決方案。據(jù)國際銅業(yè)協(xié)會（ICA）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表面，每臺電動乘用車的高壓線束系統(tǒng)重約?5kg，其中的高壓連接器占比為?15%，重約?0.75kg。2021?年?12?月至?2022?年?1?月，維蘭德?C70350?合金的平均售價(jià)為?8.89?萬元/噸，則每臺電動乘用車的高壓連接器用銅合金的價(jià)值量約為?67?元。

至 2025?年，中國電動汽車線束銅材市場規(guī)模合計(jì) 188?億元，其中高壓線束市場規(guī)模 33?億元。據(jù)IDTechEx?數(shù)據(jù)，每臺電動汽車的低壓線束需要無氧銅絲 23kg，至 2025?年我國電動汽車的無氧銅絲需求達(dá) 21.7?萬噸，市場規(guī)模達(dá) 155?億元。假設(shè)每臺電動汽車的高壓線束分別需要線纜 3.89kg、連接器?0.5kg，至?2025?年，我國電動汽車的高壓線纜的需求為?3.5?萬噸，高壓連接器的需求為?0.7萬噸，則高壓線束的市場規(guī)模為?33?億元。中國電動汽車線束銅材市場規(guī)模合計(jì)?188?億元，2021-2025?年復(fù)合增速?30%。