鋁線在新能源高壓線束的應用

隨著電動車（EV）、混合動力車（HEV/PHEV）和儲能係統的快速發展，車輛的電氣架構正朝著更高電壓、更高電流和更高功率密度的方向演進。為了在降低車輛重量和成本的同時提升性能，傳統的銅線束已逐漸無法滿足新能源系統整體最佳化的需求。

在此背景下，「鋁線高壓線束」已成為各大整車廠、電池製造商和高壓配電公司重點投資的領域。

本文將系統性闡述鋁線在新能源高壓線束領域的價值，內容涵蓋材料特性、電氣性能、可靠性工程、應用情境、常見誤解及未來發展趨勢。

一.為什麼新能源汽車開始使用鋁線？

1. 顯著的減重益處

鋁的密度約為銅的30%，因此在相同電流容量下，鋁可以使線束重量減輕35%至50%。

對於包含數百個高壓分支的新能源汽車，例如充電系統、高壓配電箱、PTC加熱器和三合一電力驅動系統，減輕重量可顯著提高續航里程。

2. 更具競爭力的材料成本

鋁的原料價格約為銅的1/3到1/2。考慮到車輛中數十公尺的高壓線路，這可以節省20%到40%的高壓線束成本。

3. 阻力略高，但可以結構改造補償

雖然鋁線的電阻比銅線高，但透過增加橫截面積、採用多股絞合結構和表面鍍層等方法，可以完全滿足 400V/800V 平台的載流要求。

4. 更適合大電流和遠距離傳輸

鋁在高電流密度和長距離傳輸中表現出穩定的性能，使其適用於電動車主母線和電池組之間的長距離高壓線路。

二、高壓線束中鋁線的關鍵技術面

1. 導體結構：鋁線並非只是「改變材料」的​​問題

新能源汽車中使用的鋁線大致可分為以下三類：

• AA-8000系列汽車用鋁合金導體
• 絞合鋁導體
• 銅包鋁（CCA）用於非主電流支路中的訊號相關高壓感測。

相較於傳統家裝鋁線，汽車專用鋁合金加入矽、鐵等微量元素，使其具有更高的柔韌性和抗剪切能力。

2.接插件端子技術：鋁線最大困難

鋁材易氧化、容積低、蠕動現像明顯，端子是決定鋁線束安全性的關鍵。

常見的行業解決方案包括：

• 鋁線專用防腐端子（鍍錫鋁端子）
• 摩擦焊鋁-銅異種金屬連接
• 探針金屬焊鋁
• 鋁銅箔母線連接技術

這些技術的目的：

• 降低接觸電阻
• 防止氧化引起的發熱
• 提高抗振壽命
• 防止高壓條件下局部電弧放電

3. 絕緣材料與護套結構適配

鋁線多使用：

• XLPE（交聯聚乙烯）
• ETFE/XL-FEP
• 高耐溫TPE

原因是鋁線的散熱性能與銅線不同，需要更穩定的絕緣材料來保持絕緣層厚度和介電強度。

4. 電磁相容性屏蔽和高壓安全設計

高壓輸電線路中使用的鋁線主要位於高輻射區域，需要徹底屏蔽。

常用方法：

• 鋁鎂合金編織屏蔽層
• 銅編織屏蔽層+鋁導體複合屏蔽層
• 外層鋁箔整體屏蔽層

屏蔽完整性直接影響 OBC/DC-DC/馬達控制器的抗干擾能力。

三、鋁線在新能源汽車的典型應用場景

1. 電瓶組高壓主電纜（電瓶高壓電纜）

用於連接電池組、配電箱和快速充電端口，這是鋁線最成熟的應用場景。

2. 800V平台高電流路徑

高功率三合一電動驅動系統對電纜橫截面積有很高的要求，而鋁線在這方面具有顯著優勢。

3. 車用充電器 (OBC) 和電源分配單元 (PDU)

對於長路徑高壓母線，鋁線可以節省成本和重量。

4. 高功率熱管理系統

鋁線正逐漸被應用於PTC加熱器和電池熱泵系統的高壓分支。

四、常見誤解：鋁線是否比銅線更不安全？

誤解一：鋁線容易斷

現代AA-8000系列鋁合金抗拉強度和柔軟度完全符合車規要求。

誤解二：鋁線容易氧化

透過鍍錫、抗腐蝕端子、密封膠圈O型圈可徹底解決。

誤解三：鋁線發熱更嚴重

發熱取決於接觸電阻，良好的端子製程與壓接技術使得鋁線工作溫度與銅線相當。

誤解四：鋁線不適合高壓

事實上，高壓電纜本身就是鋁的優勢領域（如輸出線路99%使用鋁）。

五、鋁線高壓線束的測試與驗證流程

為了滿足車規等級要求，鋁線束通常需要通過：

• ISO 6722-1 / 6722-2電纜測試
• LV 216 /LV 214高壓接地氣標準
• 振動頻率：100–200h VI級
• 溫度循環：–40°C～150°C
• 鹽霧腐蝕：500h+
• 接觸阻抗長期監測
• 高壓耐弧電試驗（HVIL）
• 熱衝擊與濕熱試驗

這些驗證確保鋁線高壓線束具備長期穩定性。

六.鋁線取代銅線的趨勢展望

隨著高壓平台、快充、高功率電驅的發展，鋁線高壓線束將成為新能源車的核心技術之一。

七.高壓線束的工程製造：與專業工廠合作的重要性

在實際開發鋁線高壓線束時，端子壓接方式、異種金屬連接、絕緣材料匹配、振動磨損、鹽霧防護等項目具有極高的工程複雜度。因此，許多新能源車廠都會與擁有鋁線高壓線束製程經驗的供應商合作，例如WIRE HARNESS ASSEMBLY（Kaweei推出的專業線束客製化工廠）。該類工廠通常具備曲面焊接、高壓金屬焊接、大電流端子驗證、耐壓測試等能力，可確保鋁線高壓線束在400V/800V架構下長期穩定運作。

八.結論

鋁線在新能源高壓線束中的應用不是簡單的“換材料”，而是材料工程、電連接技術、安全標準和整車架構良好發展的結果，對整車廠來說，鋁線既能降低成本，又可提升輕量化能力；對供應鏈來說，鋁線端子、表面焊、探針焊等技術也是競爭力的核心。

隨著800V快充時代之一的到來，鋁線將不再是“替代品”，而是高壓系統的主流方案。