汽车线束如何更轻量化

汽车市场的大发展趋势下，汽车线束作为汽车的血脉连接每个重要不见，可以想象这趋势也是必然的，特别国家大力扶植新能源汽车的环境下，以大众某汽车举例，一条内舱线束10.5KG左右,如果通过轻量化工作能减少到7~8KG或者更小，这对节能减排，提升动力节省油耗及控制整车成本有莫大的益处。

1.从设计方面考虑

一条线束的主要重量从设计阶段就基本定型了，按照所需功能和整车布局来设计线束的分支和走向，输出就是2D图纸和3D装配图。在这个阶段，选择和定义了大部分连接器/电线/端子和塑料件类型；就像很多线束公司要做的VA/VE一样，在设计阶段就决定了VA/VE的绝大部分价值，如果在设计阶段能在基于完善功能的前提下考虑重量因素，比如，尽量减少分支或者使用同一分支回路(合并分支)来实现不同功能；减少分支意味着相关电线/连接器/卡钉/胶带等一系列零件都会消失，明显减少负重；其次，如果不能减少分支，那么基于整车走向布局尽量缩短分支(不绕线)也在考虑范围内，在保证功能的前提下缩短分支长度，不失为一种明智的选择。

所以说，从设计阶段全面综合考虑减轻重量是理想能从源头上控制的一种方式。

2.从物料上面考虑

一条成品线束使用的物料众多，包括电线/连接器/端子/塑料件/卡钉以及胶布等，下面我们来看看每种材料轻量化的可行性。

1)电线材质。电线作为线束主要的部件和载体，其重要性不言而喻。目前铜芯导线是行业主流因为铜材质是目前可知的导体中，导电率和安全性比较出色的导体，也是适合汽车线束的导体(考虑价格因素)。但是自从2005年以来，铜价飙升之后，铝作为有可能取代铜的导体再次被摆上了台面。让我们来对比下铜和铝的关键参数，首先，铜铝密度比重为3.29:1，也就是说1吨铝等于3.29吨铜，看到了么,先不说价格，从重量上铝就有很大的优势，轻量化大有希望；第二个参数是导电率，铜铝比率为1:0.629，铝在导电性能上弱于铜，并且铝的机械强度不如铜，也就是说，在汽车线束上，暂时铝还没有办法完全替代铜，但这是一个发展趋势，特别是在价格和重量两大因素影响下，线束加工中越来越多的设备也对应铝线材加工包括铜铝混合，比如超声波线束焊接机。

除此之外，有人还找到了一种折中的技术，用铜包镁铝导线来替代铜线，铜和铜包镁铝密度比为2.2:1，即1吨铜包镁铝等于2.2吨铜，轻量化实现了并且导电性也比单纯的铝要好，部分现行法国标准(NF)就是这样做的，德国甚至中国国内都在研究使用铝代替铜，只要克服了导电率基本就能实现技术革新。

2)电线横截面。在材质相同长度相同的前提下，横截面越大，重量就越重，考虑到机械强度方面的因素，目前主流小横截面仍然保持在0.35mm2，近几年部分厂家开始使用0.13mm2的导线，在保证信号传输正常的前提下，使用较小横截面的导线可以降低成本和重量；另外，目前导线按标准分为德标(FLRY),日标(AVSS),国标和美标等几大类，其中德标电线绝缘层更薄，柔韧性更好，相对应的，同样线径的导线重量也更轻，所以，在轻量化要求下，德标电线考虑优先使用。

3)尽量减少特殊电线使用。在某些传输信号保真率较高的功能设备连接方面，屏蔽线经常被考虑使用，屏蔽线价格高重量大，如果能不用那就尽量不要使用，我们完全可以考虑使用高质量的双绞线来代替屏蔽线，实际效果也差不了多少。

4)端子及插接件。如同上面提到的，如果要使用小线径电线，那么对应连接器和端子都得相应变小，所以，想要变轻，点就是缩小插接套件的体积，连接器和端子都变小；业界内TE是比较著名的导入轻型插接套件的厂家，代表类型就是Nano-MQS系列插接件。

5)其他塑料件。保险丝盒/保护导槽/卡钉扎带/橡胶件/波纹&绝缘保护套管等等都是常见的线束辅助材料。

关于保护线槽，在汽车发展的初期一度还有金属结构材料，我们目前使用的大部分都是高强度的塑料护板/线槽，想轻量化，，可以在材质上做文章，尽量使用较轻的聚酰胺(尼龙)来构造；第二，减小尺寸，确定需要保护的关键部位，其他可以采用厚胶布等保护，如果能做到完全取消当然更好，这需要在设计阶段就考虑。

关于橡胶件，其作用是密闭保护电线，起到防外部尘埃和液体腐蚀的作用.在某些关键部位，比如发动机舱和驾驶舱连接之处，这里不但不能取消还得加强防护，其他的密封需要不高的区域，完全可用”发泡”工艺来取代橡胶件；另外关于波纹/绝缘套管，除了像光纤线/天线等信号传输较高部位需要严加保护外，其他大部分可以考虑使用加厚的布基胶布来取代。

关于保险丝盒，E-BOX和外支架合在一起，上面插入不同阻值的保险丝和继电器；，也是从塑料件(E-BOX盒+外支架)材质着手考虑，使用更轻的材料；第二，根据回路原理，尽量减少保险丝和继电器的数量，能合并就合并，这也是需要在设计阶段考虑，如果减少一条带端子的电线，那么这里就不需要插入保险丝或继电器去和这个端子匹配，从而实现轻量化。

关于胶布，胶布本身并不重，不过如果缠绕过多过密那就不一样了.首先，包胶方式默认为经济的敞开式包胶(花缠),对于保护要求不高的部位，敞开式包胶可以节省胶布用量，并且这里还有一个要点，花缠间隔按照不同客户要求而不同，比如一汽大众要求间隔1~2个胶布宽度，如果是9mm宽的胶带，那么间隔就是9mm~18mm,如果客户没有明确要求，那么18mm就是我们的选择，重量自然就下来了。如果真的需要密闭式包胶，缠绕密度也是我们需要注意的地方，20%~30%的覆盖率对于大部分线束而言已经足够了。胶布缠绕这一部分需要根据客户工艺和质量的要求来做，在满足要求的基础上我们可以灵活操作，尽量减小重量。