面對(duì)汽車電子電器架構(gòu)的不斷演變, 汽車線束將面對(duì) 新的技術(shù)變革。 汽車電線束在不斷提高其安全性的前提下 向輕量化、 高壓化、 模塊化及加工智能化的趨勢(shì)越來(lái)越明 顯。 基于減小空間、 系統(tǒng)降重降低油耗的要求, 整車線束 中鋁線、 高強(qiáng)度細(xì)線、 護(hù)板發(fā)泡等線束輕量化技術(shù)不斷得到應(yīng)用。
1)細(xì)導(dǎo)線技術(shù)。汽車上普遍使用的信號(hào)線的線徑導(dǎo)線 為 0.22mm2、 0.35mm2,信號(hào)線的導(dǎo)線利用率一直很低 , 0.22mm2、 0.35mm2的銅導(dǎo)線可以承受10A左右的電流 (環(huán)境溫度24℃), 但是信號(hào)線內(nèi)真正流通的電流往往只有幾毫 安, 這樣資源的浪費(fèi)成為很多線束生產(chǎn)廠家關(guān)注的焦點(diǎn)。 更 小 線 徑 的 電 線 如 高 強(qiáng) 度0.13mm2 電 線 ( 圖 3)代替0.22mm2、 0.35mm2的信號(hào)線是電線行業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 細(xì)線的應(yīng)用關(guān)鍵在于提高細(xì)線的強(qiáng)度及壓接工藝技術(shù)的開發(fā)。
2) 鋁導(dǎo)線技術(shù)。 基于系統(tǒng)降重和成本控制, 新型基材 鋁及鋁合金導(dǎo)線 (圖4) 是整車線束輕量化的主要發(fā)展方 向。 鋁 (Al) 的質(zhì)量比銅 (Cu) 輕2/3左右, 這種輕型材料 可以降低電纜線束的整體質(zhì)量。 即使考慮到導(dǎo)電性和密度的關(guān)系, 具有相同電阻的鋁線仍然比同等的銅線輕50%左右。 鋁是一種供應(yīng)量充足、 容易獲取導(dǎo)電用的基礎(chǔ)材料, 其價(jià)格將相對(duì)穩(wěn)定且低于銅的價(jià)格, 對(duì)成本有著比較好的 控制。 鋁線應(yīng)用關(guān)鍵在解決銅鋁接觸的電偶腐蝕問(wèn)題, 目 前主要采用銅鋁端子壓接或鋁線與銅端子超聲波焊接的方式來(lái)解決電偶腐蝕問(wèn)題。 對(duì)于焊接端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也非常重 要, 通過(guò)專利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (圖5) 可以很好保證拉脫力達(dá)到 銅線的拉脫力。 通過(guò)銅鋁轉(zhuǎn)換頭將銅電纜和鋁電纜相連接 專利設(shè)計(jì) (圖6), 也能夠?qū)崿F(xiàn)鋁電纜替代銅電纜。 這樣既保留了銅端子的優(yōu)點(diǎn),亦使電線束的質(zhì) 量縮小為 原 來(lái) 1/4~1/2, 解決了端子空間的 限 制 問(wèn) 題 。鋁線技術(shù)除在比較粗的汽車蓄電池線應(yīng)用 外,細(xì)線上也開始得到應(yīng) 用 。 鋁線在高壓線束上的應(yīng)用更有意義, 有利于電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的增加。
3)薄壁(圖7)及新型低密度 絕 緣 材 料導(dǎo)線技術(shù)。0.13mm2細(xì)線采用超薄壁PVC可 減 重13%,減少體積24%。采用低密度PPE絕緣材料0.35mm2線 減 重30% , 直徑降低27%。
4) 護(hù)板支架的微發(fā)泡技術(shù)。 聚氨酯發(fā)泡技術(shù)可有效降 低線束質(zhì)量, 作為支架可防止翹曲、 提高精度、 抗油污和粉塵能力強(qiáng), 安裝后沒(méi)有噪聲等優(yōu)點(diǎn)。 利用聚氨酯發(fā)泡成型完成的線束 (圖8來(lái)源網(wǎng)絡(luò)) 具有很好的導(dǎo)向性, 安裝方 便。 工人只需要在拿到線束之后按照成型的方向和路徑就可以一步到位, 進(jìn)行安裝而且不容易出錯(cuò), 且可依據(jù)車身 空間做自由的三維造型制成各種不規(guī)則形狀。 但發(fā)泡材料制成的線束需要在前期有很大的固定設(shè)備投資, 故很多線 束廠商沒(méi)采用。
5) 光導(dǎo)纖維技術(shù)。 基于光導(dǎo)纖維 (圖9) 數(shù)據(jù)傳輸技 術(shù), 實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)系統(tǒng)、 空調(diào)系統(tǒng)等電子設(shè)備的互聯(lián)和控制。 開發(fā)并搭載光導(dǎo)纖維等新型基材導(dǎo)線技術(shù)也是整車線束系 統(tǒng)輕量化的發(fā)展方向之一, 同時(shí)能優(yōu)化改變線束布置。
6) 線束的模塊化設(shè)計(jì)。 線束零部件的組合數(shù)量和復(fù)雜程度是由車輛配置表上有多少選擇配置來(lái)決定的。 隨著汽 車功能配置的增加, 汽車線束越來(lái)越復(fù)雜。 通過(guò)低壓線束設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和功能的模塊化來(lái)簡(jiǎn)化線束是目前行業(yè)追求的目標(biāo), 特斯拉在線束模塊設(shè)計(jì) (圖10) 上為線束設(shè)計(jì)提 供了一些啟示。
7) 無(wú)線傳輸。 云計(jì)算和5G的鋪設(shè)速度加快, 云平臺(tái) 的計(jì)算、 存儲(chǔ)能力和5G的傳輸速度為智能座艙的域控制器 的大數(shù)據(jù)量、 低延遲需求提供了保障。 而其中智能座艙域?yàn)槠嚱鼛啄臧l(fā)展的核心。 圍繞智能座艙及自動(dòng)駕駛域控 制 器的產(chǎn)品也將成為未來(lái)需求量最大的產(chǎn)品 。智能座艙(圖11)安全性不大的車載連接逐漸開始無(wú)線化傳輸?shù)奶剿餮芯俊?/p>
8) 柔性化平面電路及平面電纜的應(yīng)用。 采用平面材料 柔性化平面電路或平面電纜 (圖12圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)) 在配線 空間非常有限的汽車車頂、 車門等可以在提高車廂空間的前提下保證線束布線的有效性。
9) 高壓線束超聲波焊接技術(shù)。 由于大平方超聲波焊接的高壓線束的拉脫力、 接觸電阻、 穩(wěn)定性相對(duì)傳統(tǒng)的壓接技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì), 超聲波焊接技術(shù)開始在高壓線束上得到推廣應(yīng)用 (圖13)。 采用導(dǎo)體與高壓端子尾部超聲波焊 接的方式來(lái)保證其機(jī)械和電氣性能, 這種方式不僅可以實(shí) 現(xiàn)銅導(dǎo)體與銅端子的焊接, 而且能實(shí)現(xiàn)鋁導(dǎo)體與銅端子的 焊接。
10) 電動(dòng)車電池包銅排或鋁排的應(yīng)用。 緊湊型電池組內(nèi) , 包 括 硬 銅 排 和 軟 銅 排 (圖14) 都 在 新 能 源 汽 車 電 池 包中得到應(yīng)用。 為實(shí)現(xiàn)輕量化鋁排也開始嘗試應(yīng)用到電池組內(nèi)。
目前, 3D打印技術(shù)在線束設(shè)計(jì)制造上也有技術(shù)人員開 展探索。