汽车线束行业趋势有哪些？

电动化、智能化和轻量化带来变革新机遇。

1.电动化趋势加速，高压线需求增加

汽车线缆产品包括常规线缆和特殊线缆。常规线缆包括 PVC 低压线缆及交联高温线缆：PVC 低压线缆为我国汽车线缆普遍采用的线缆，以聚氯乙烯作为线缆的绝缘材料，因其成本较低 且加工相对容易故广泛使用；交联高温线缆使用的绝缘材料主要为交联聚乙烯，这是一种含 有机过氧化物的聚乙烯，在线缆制造过程中经过电子辐照工序，把聚乙烯的分子排列结构从 平行结构变为网状结构，使聚乙烯更为稳定，所以具有更好的耐高温、耐磨损和耐化学腐蚀 等特性，因其较好的特性，目前在汽车上的使用越来越广泛。特殊线缆包括铝线缆、对绞线 缆、屏蔽线缆、硅橡胶线缆、多芯护套线缆、同轴线缆、数据传输线缆、充电线缆等，特殊线缆中的硅橡胶线缆、充电线缆等为主要应用于新能源汽车的电缆。

电动化趋势下，高压线需求提升。电动车需要的高压线有动力电池高压电缆、电机控制器电 缆、快充线束、慢充线束、高压附件线束。新能源汽车中的车内高压线束主要是对车辆提供 高压强电供电作用，在新能源汽车中属于高安全件，具有大电压/大电流、大线径导线数量 多等特点。高压线缆特点：电动乘用车高压电缆承受的电压较高（额定电压最高 600Ｖ）、 电流较大（额定电流最高 600A），电磁辐射较强，故电缆的直径明显增大，还应采用同轴 结构以抗电磁干扰。

高压线结构、工艺更为复杂。高压导线由二次护套(也称为外绝缘层)、铝箔、屏蔽编织层、 内绝缘层和芯线(导体)组成。因高压线缆的特性，在结构上其相比于低压线缆多了绝缘层和 屏蔽层。高压线缆在加工工艺上多了编织和护套挤出工艺，工艺上相比低压线缆也更为复杂。

常规线缆中选取 PVC 低压线缆，特殊线缆中选取硅橡胶线缆，对比二者加工工艺发现，硅 橡胶线缆因结构更复杂所以需要多次挤出工艺，包裹的绝缘层数更多，因此工艺更为复杂。

高压线绝缘层的作用：1）绝缘：防止芯线与其他外部导体接触产生短路；2）保护芯线；3） IP 防护：防尘、防水、防触碰；4）提供柔韧性，便于在车身上布置；5）防刮磨，阻燃等 在耐候性和可靠性方面的特殊作用。 高压线缆对绝缘层材料要求较高，硅胶为最优解。和低压导线仅有外绝缘层不同的是，高压 导线有内外两层绝缘层，外绝缘层也常被称为二次护套。内外绝缘层的制造材料一般有 XLPO(交联聚烯烃)，SIR(硅橡胶)和 TPE(热塑性弹性体)三种。高压线缆所需绝缘材料应满 足高温、耐老化、抗断裂、柔性好等特点。硅橡胶具有耐热性能好、弯曲半径小、比重较小、 老化性能优秀等特点，为高压线缆绝缘材料的最优解。

高压线缆需屏蔽层以抗电磁干扰。电动汽车高压电缆承受的电压较高(额定电压最高 600V)， 电流较大(额定电流最高 600A)，电磁辐射较强。在导线两端的端子压接处，集中存在电磁 干扰。高压线束零件在整车的电磁兼容(EMC)测试中，需要满足 ISO 14572 的要求，转移 阻抗≤31mΩ/m，屏蔽衰减≥70dB，满足整车 EMC 要求。高压线缆屏蔽层分为屏蔽丝编织层 和铝箔层，且工艺复杂。

2.智能化浪潮已至，高速数据线迎新机

智能化升级，车用传感器用量有望增多。随着汽车智能化的逐渐普及，以及辅助驾驶功能由 L1 级别向 L3、L4 高级别升级，车用传感器所需数量有望增多。 以 Aquila 蔚来超感系统为例，拥有 33 个高性能感知硬件，包括 1 个超远距高精度激光雷 达、7 颗 800 万像素高清摄像头、4 颗 300 万像素高感光环视专用摄像头、1 个增强主驾感 知、5 个毫米波雷达、12 个超声波传感器、2 个高精度定位单元和 V2X 车路协同。实现融 合感知，定义了量产车自动驾驶感知系统的全新标准。

车载网络所需数据传输速度增加。随着车载网络开始连接更多车内计算资源，以太网应运而 生，在 2016 年，IEEE 发布了第一个汽车以太网标准 IEEE 802.3bw，或称 100Base-T1。 尽管 100M bit/s 的带宽与 1995 年推出的 100Base-TX 相当，但在汽车版本上仍然存在 着关键的差异。在传输速度提升的情况下，同轴线缆因具备高宽带能力，其多用于车用网络 连接。

车用传感器增加将显著提升数据线需求。用于数据传输的车用线缆主要有非屏蔽双绞线、星 型对绞线缆，同轴线缆等。可以应用于传感器、显示器、摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、 以太网传输等。

3.轻量化趋势下铝材替代铜材，成本端有望降低

汽车线束用量较多，占车重比较高。线束在传统汽车中的导线大部分为铜合金导线，汽车线 束重量约占汽车重量的 1~2%。据电子工程世界网数据，一辆高级汽车的线束使用量约 2km， 重量在 20~30kg。汽车每行驶 100km，25kg 重的线束消耗能量约 50W，相当于燃烧 0.1kg 的燃油。研究表明，若汽车整车重量降低 10%，燃油消耗可降低 8%;若车重每减轻 100kg， 百公里油耗可降低 0.3~0.6L，CO2 排放量可减少约 5g/km。在线束中，线缆占到线束总重 量的 75%左右，若想实现轻量化，需从线缆着手。

汽车线束轻量化方案主要包括材料轻量化、结构优化和布局优化。1）材料轻量化：铝导线 导电特性与铜相近，重量更轻，已经有铝导线替换部分铜导线的应用；2）结构优化：使用 截面积更小的铜导线替换较大截面铜导线；3）布局优化：优化汽车电子电气架构布局，减 少线束使用量。

轻量化趋势下，铝材有望替代铜材。铝相比于铜密度轻三分之二，而且铝是一种供应充足的 建筑材料，与铜的有限可用资源不同，铝不是投机金属，价格相对稳定，且低于铜材。具体 属性来看铜的导电和导热性能良好，化学稳定性高，抗腐蚀性好，力学性能较好，铜的塑性 好易于加工；铝的导电率较差于铜，为铜的 60%左右，易氧化生成氧化膜，金属铝密度小， 价格便宜，来源可靠，但是作为导电材料抗拉强度低，焊接性差。总得来看：铝相对铜密度 更小、价格便宜，但机械性较差，易氧化，压接工艺较难。

压接是一种有效又可靠的导电体连接方法。压接工序通过模具和压接设备将端子、导线、防 水栓连接起来生产成线束半成品，压接工艺决定了端子和导线连接的机械性能和导电性能。 铝压接难点：1）铝合金在机械载荷下从 80°C 左右表现出增加的蠕变趋势，而在铜中，这 种现象仅在高于 230°C 的温度下发生；2）铝是一种韧性金属，具有明显的弯曲敏感性。铝 的机械强度只有铜的三分之一；3）铝形成致密且极其坚硬的氧化层。

TE connectivity 已开发出用于接触铝导体的 LITEALUM 压接筒：LITEALUM 压接筒的内 部具有锋利的锯齿，在压接操作期间，锯齿会破坏氧化层，暴露下面的纯铝，从而允许通过 局部冷焊建立电接触；在压接过程中，有针对性地利用了铝的固有延展性。

特斯拉 Model 3 已经采用铝导线，有望引领线束行业变革。特斯拉的高压系统主要构成有： 1）空调压缩机、2）座舱加热器、3）动力电池、4）PCS 电源转换系统、5）后驱电桥、6） 充电线束总成。其中铝导线用于充电线束部，置于耐温超过 180℃的塑胶表皮里，被铜网和 铝箔屏蔽着。我们认为，特斯拉引用铝导线有望引领汽车线束轻量化变革加速进行，在此趋 势下，铝材替换铜材，有望在原材料端降低线缆成本。