本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)，作者/吳子鵬。
近日，有網(wǎng)友對(duì)小米SU7使用鋁線表示質(zhì)疑，認(rèn)為明明銅線的電氣性能更好且價(jià)值更高，因此質(zhì)疑小米在線束方面“偷工減料”。對(duì)此，小米汽車(chē)于4月6日進(jìn)行了正面回復(fù)。
小米在聲明中表示，“目前絕大部分主機(jī)廠的充電線束等都采用鋁導(dǎo)體方案，小米SU7也是。鋁導(dǎo)體在導(dǎo)體性能、安全性能上和銅導(dǎo)體是一樣的，只是導(dǎo)電率不同，但可通過(guò)截面積的不同實(shí)現(xiàn)相同載流能力。同時(shí)，鋁導(dǎo)體還有著銅導(dǎo)體不具備的優(yōu)勢(shì)，比如輕量化，鋁線比銅線可以輕30%。所以對(duì)于電車(chē)來(lái)說(shuō)，因?yàn)閷?duì)續(xù)航和快充的額外關(guān)注，‘銅改鋁’已經(jīng)是行業(yè)主流發(fā)展趨勢(shì)，偷工減料絕對(duì)是無(wú)稽之談。”
降重和降本是主因
發(fā)展新型基材鋁和鋁合金導(dǎo)線確實(shí)是當(dāng)前汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，原因有兩點(diǎn)：其一是鋁導(dǎo)線質(zhì)量更小，能夠幫助汽車(chē)減重；其二是鋁的儲(chǔ)備量更高，能夠大幅降低汽車(chē)線束的成本。
先看第一點(diǎn)，鋁的質(zhì)量比銅小了三分之二左右，這種輕型材料可以降低電纜線束的整體重量。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。對(duì)于新能源汽車(chē)而言，減重增加續(xù)航是行業(yè)慣用的手段和方式。根據(jù)大眾汽車(chē)的計(jì)算，電動(dòng)化讓電動(dòng)汽車(chē)的平均重量比燃油車(chē)重三分之一，汽車(chē)輕量化最重要的方向就是應(yīng)用輕量化的材料。目前碳纖維復(fù)合材料、鋁鎂合金、先進(jìn)高強(qiáng)鋼是目前車(chē)企探索的三大方向。汽車(chē)線束作為整車(chē)重要零部件，占整車(chē)總重量的1%-2%，其中近80%又是線纜的重量，因此將線纜換成更輕的鋁，確實(shí)可以降低整車(chē)的重量。中信證券在《新能源汽車(chē)行業(yè)特斯拉系列研究專(zhuān)題：從拆解Model 3看智能電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)》報(bào)告中也提到，Model 3在高壓線束中采用鋁導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅導(dǎo)線，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化。
再看成本方面，這其實(shí)是更大的驅(qū)動(dòng)因素。鋁是一種供應(yīng)量充足、容易獲取的導(dǎo)電用的基礎(chǔ)材料。相較而言，銅的資源有限，屬于“投資型”金屬。因此，鋁替代銅其實(shí)更是一筆經(jīng)濟(jì)賬。有業(yè)者談到，中小線徑鋁導(dǎo)線因?yàn)榧庸すに囯y度大、配套接插件品類(lèi)不全、強(qiáng)度弱，還無(wú)法普及應(yīng)用，不過(guò)大線徑鋁導(dǎo)線在電源線上已經(jīng)批量應(yīng)用，加工方式主要有：超聲波焊接、離子焊、套筒壓接，線束成本可降低10%-15%。
值得注意的是，這只是直接的線束材料成本，實(shí)際上鋁導(dǎo)線相對(duì)較輕，其在安裝過(guò)程中，橋架和導(dǎo)管的成本也會(huì)降低，也會(huì)節(jié)省大量的材料成本。綜合而言，鋁導(dǎo)線替代銅導(dǎo)線可以讓汽車(chē)線束整體成本降低25%-50%。
縱觀整個(gè)汽車(chē)行業(yè)，目前車(chē)企在電池組部位已經(jīng)大量使用鋁導(dǎo)線，在車(chē)身周邊和座艙內(nèi)，則是有選擇性地使用鋁導(dǎo)線，而在ABS、AEB和輔助駕駛等功能安全方面，使用鋁導(dǎo)線就較為謹(jǐn)慎，基本避免使用鋁導(dǎo)線。
汽車(chē)鋁線束的挑戰(zhàn)
從當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)進(jìn)展來(lái)看，在電動(dòng)汽車(chē)上，高壓線束使用鋁導(dǎo)線已經(jīng)是比較普遍的情況，一些線徑小的導(dǎo)線也逐漸換鋁。那么，鋁導(dǎo)線真的就沒(méi)有缺點(diǎn)嗎？其實(shí)并不是。
鋁導(dǎo)線在車(chē)端應(yīng)用面臨著很多挑戰(zhàn)，其中第一個(gè)就是鋁容易出現(xiàn)氧化。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的分析，鋁線受熱會(huì)產(chǎn)生氧化層，當(dāng)鋁線發(fā)熱達(dá)到一定程度后，氧化過(guò)程會(huì)變得更加劇烈，導(dǎo)致鋁線表面出現(xiàn)氧化層。而鋁線氧化會(huì)影響導(dǎo)電，因?yàn)檠趸瘯?huì)導(dǎo)致鋁線電阻增大，電流通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量損耗，降低導(dǎo)電性能。
第二個(gè)挑戰(zhàn)是鋁導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度只有銅線的三分之一，會(huì)影響端子壓接拉脫力。在實(shí)際使用的過(guò)程中，受到彎曲、擠壓外力作用，容易出現(xiàn)變形，甚至是斷裂的情況。
第三個(gè)挑戰(zhàn)是鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率約為銅導(dǎo)線的60%，在制作線徑小的導(dǎo)線時(shí)會(huì)有一定的挑戰(zhàn)，要達(dá)到同樣的載流量，就需要更加粗的鋁導(dǎo)線。
第四個(gè)挑戰(zhàn)是銅鋁連接的問(wèn)題。銅線和鋁線不能直接接在一起，因?yàn)樵趦煞N金屬之間存在電位差，這會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。常見(jiàn)的解決方案是采用銅鋁過(guò)渡接線端子或銅鋁過(guò)渡連接管，
雖然存在一些挑戰(zhàn)，不過(guò)大家也不需要太過(guò)擔(dān)心，實(shí)際上能夠上車(chē)的鋁導(dǎo)線都已過(guò)了相關(guān)的測(cè)試，比如在鋁導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度方面，《汽車(chē)電線束技術(shù)條件》有專(zhuān)門(mén)的指標(biāo)規(guī)定。因此，上車(chē)的線束基本能夠滿足實(shí)用的條件。另外，小米汽車(chē)對(duì)鋁導(dǎo)線有特別的調(diào)整，比如為了增加鋁導(dǎo)線的載流能力，通過(guò)科學(xué)的截面積調(diào)整，鋁導(dǎo)體能夠達(dá)到與銅導(dǎo)體相同的電流承載能力。
其實(shí)，行業(yè)在推動(dòng)鋁導(dǎo)線上車(chē)這件事上也有很多針對(duì)性方案，比如為了避免出現(xiàn)導(dǎo)線氧化的情況，在端子壓接時(shí)有破壞氧化層的措施，也有防止進(jìn)一步氧化的中間件。
小結(jié)
將汽車(chē)上的銅導(dǎo)線換成鋁導(dǎo)線，是一筆能源賬，更是一筆經(jīng)濟(jì)賬。至于性能方面的擔(dān)憂，實(shí)際上鋁導(dǎo)線在車(chē)端應(yīng)用已經(jīng)有很多年的歷史，且在航空等領(lǐng)域有更早期的驗(yàn)證，所以單以鋁替換銅就說(shuō)小米SU7偷工減料，確實(shí)太過(guò)片面了。
