新エネルギー向け高電圧配線ハーネスにおけるアルミ電線の応用

人々の伝統的な認識において、自動車用ワイヤーハーネスに銅を使用することは、深く根付いた概念です。

銅線は優れた導電性と高い安定性を備えています。

アルミ線の使用について、多くの人がまず「コスト削減のために手抜きをしているのではないか」と考えます。アルミと銅の導電性は異なりますが、断面積を調整することで同等の電流容量を実現できます。さらに、アルミ線は銅線よりも約30%軽量であるため、車両の軽量化にも効果的です。

新エネルギー車におけるアルミ線の採用は、手抜きではなく、コスト管理、軽量化要件、加工柔軟性、耐酸化性など、複数の要素を総合的に考慮した上で行われています。

自動車用ワイヤーハーネスの分野では、銅線とアルミ線がそれぞれ独自の性能特性を持つ最も一般的な2つの材料です。以下では、導電性、機械的強度、密度、コストといった重要な側面から、銅線とアルミ線の性能を比較します。

導電性：導電性の面では、銅線は間違いなく優れています。銅の導電率は約100%IACS（国際軟銅規格）であるのに対し、アルミニウムの導電率は約60%IACSです。これは、同じ条件下では銅線の方がより大きな電流を流し、発熱量が少ないことを意味します。データによると、銅の抵抗率は1.72×10⁻⁸Ω·m、アルミニウムの抵抗率は2.83×10⁻⁸Ω·mです。アルミニウムの抵抗率は銅の約1.65倍です。つまり、同じ導電性効果を得るには、アルミニウム線の断面積を銅線よりも大きくする必要があります。

機械的強度：機械的強度の面でも、銅線は優位性を持っています。銅は高い強度と硬度を誇り、引張強度は通常200～400MPaです。一方、アルミニウムは引張強度が比較的低く、通常90～250MPaです。そのため、銅線は外力を受けても変形や破損しにくくなっています。さらに、銅線は柔軟性に優れているため、車内の複雑な空間への配線や設置が容易です。一方、アルミニウム線は曲げ加工時に破損を防ぐため、より注意が必要です。

密度：密度の面では、アルミ電線が見事にその地位を取り戻しました。アルミの密度は約2.7g/cm³ですが、銅の密度は8.96g/cm³と高く、アルミの密度は銅の3分の1以下です。この特性はアルミ電線に重量面で大きな優位性を与えており、軽量化を追求する新エネルギー車にとって大きな魅力となることは間違いありません。一般的な自動車を例に挙げると、ワイヤーハーネスの材料として銅線の代わりにアルミ電線を使用すれば、ワイヤーハーネスの重量を約30%～50%軽減でき、車両全体の軽量化とエネルギー利用効率の向上に大きな意義があります。自動車の軽量化は、アスリートの体重を減らすようなもので、より速く、よりエネルギー効率の高い走行を可能にします。

コスト：コストは材料選択に影響を与える重要な要素の一つであり、この点においてアルミ線は大きな優位性を示しています。アルミニウムは埋蔵量が豊富なため、採掘・精錬コストが比較的低く、価格も銅よりもはるかに安価です。現在、銅の価格はアルミニウムの約3～4倍です。自動車メーカーにとって、アルミ線の使用は生産コストを大幅に削減し、製品市場における競争力を高めることができます。特に大規模生産においては、コスト削減は大きな経済的メリットをもたらします。