萊尼公司展示新型鋁材料汽車(chē)線(xiàn)束系統

也許在未來(lái)的某一天，無(wú)需使用電線(xiàn)的汽車(chē)將成為可能，但就目前的科技水平來(lái)看，線(xiàn)束系統依然是汽車(chē)不可或缺的一部分，相關(guān)的工程師們一直致力于降低該系統的重量和復雜程度，同時(shí)提高其功能的穩定性和可靠性。在2013年美國汽車(chē)工程師學(xué)會(huì )（SAE）年會(huì )上由線(xiàn)束系統供應商德國萊尼公司展出的全新線(xiàn)束系統得到了業(yè)內人士的關(guān)注。

閉合管路應用在線(xiàn)束系統中,進(jìn)行過(guò)熱保護

現在配置在汽車(chē)上的線(xiàn)束系統的重量大多在15~30公斤之間，雖然說(shuō)這已經(jīng)是輕量化后的結果，但專(zhuān)業(yè)人士相信還有更大的減重空間可以被挖掘。汽車(chē)上數據總線(xiàn)的出現，使得只需一根普通電線(xiàn)或雙絞線(xiàn)就可以把區位電子模塊連接在一起，成功取代了原先厚重的線(xiàn)束系統，幫助廣大汽車(chē)制造商們一定程度上減輕了整車(chē)質(zhì)量，但這也無(wú)形中增大了電荷負載。還有一種降低線(xiàn)束系統重量的方法，是通過(guò)精密的軟件來(lái)優(yōu)化線(xiàn)路截面尺寸，萊尼公司也開(kāi)發(fā)了一款此類(lèi)軟件，名為T(mén)OODEDIS，它是基于Scilab語(yǔ)言用于數值優(yōu)化的Java軟件，涵蓋了多種電氣和熱力學(xué)模型，在不影響原有的線(xiàn)路布局的前提下，用于優(yōu)化線(xiàn)束的相關(guān)參數。

雖然廣大汽車(chē)制造廠(chǎng)商都會(huì )提供線(xiàn)束系統的電力載荷信息，但萊尼公司的工程師們更愿意通過(guò)實(shí)車(chē)試驗來(lái)確定數據的準確性。由此得到的結果顯示，傳統的12伏供電系統在發(fā)動(dòng)機剛剛啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電壓在9~16伏之間，另外不同電子模塊電壓的差異和極端狀況下高出正常好幾倍的電壓值都會(huì )增大線(xiàn)束系統設計時(shí)的復雜性，以及影響所選用的保險絲的可靠性。

減小線(xiàn)束橫截面尺寸和大量使用數據總線(xiàn)已經(jīng)成功降低了線(xiàn)路所占體積，使得像儀表板下面這類(lèi)狹小空間也能得到了更合理的利用，但是通過(guò)這種方法所能減輕的重量已經(jīng)達到了極值，更深度的優(yōu)化還要通過(guò)其他的手段。正是由于這個(gè)原因，汽車(chē)界開(kāi)始考慮使用其他材料來(lái)取代銅制線(xiàn)束，因為銅導線(xiàn)如果要提高電力性能，就必須以增大橫截面尺寸為代價(jià)。

這樣的背景條件下，萊尼公司開(kāi)始重新評估鋁的價(jià)值，再考慮到鋁能夠有效地防止被腐蝕，越來(lái)越多的人推崇它作為新的線(xiàn)束材料。鋁的優(yōu)勢還不僅如此，地球上鋁的總儲量是銅的12倍，而價(jià)格僅有銅的1/8，并且整體來(lái)說(shuō)價(jià)格波動(dòng)也較小。鋁較輕也是一個(gè)非常重要的特性，保證同樣導電性能所使用鋁的質(zhì)量?jì)H為銅的一半。但因為密度較小，相同尺寸的鋁的導電性比銅線(xiàn)束低了42%，換句話(huà)說(shuō)為了獲得與銅線(xiàn)束一樣的導電性，鋁需要在原有的尺寸上增大61%，即鋁材質(zhì)線(xiàn)束的直徑要增大25%。除此之外，材料鋁的易彎曲性和抗震性都不及銅。

銅和鋁的價(jià)格對比，鋁更便宜

再回頭看看抗腐蝕的問(wèn)題，特別是鋁線(xiàn)束搭配使用材料銅的電子元件時(shí)，就需要一個(gè)密封非常好的搭接接頭。外界環(huán)境和條件不同，所使用的密封方法也有差異，最簡(jiǎn)單有效的是在接頭處使用熱縮套管，這種密封方式采用了超聲波焊接技術(shù)，焊接處有皺褶，保證接頭移動(dòng)時(shí)也始終處于密封狀態(tài)。

銅和鋁特性對比

另外的密封方法還有紫外線(xiàn)熔融聚合樹(shù)脂連接，以及二次成型接頭。鋁線(xiàn)束不是僅僅處于實(shí)驗階段，而是已經(jīng)由萊尼公司限量生產(chǎn)了，并應用在了阿斯頓馬丁、捷豹和雷諾的部分車(chē)型中，豐田公司還把鋁線(xiàn)束用在了駕駛室內線(xiàn)束系統中。

鋁導線(xiàn)連接銅材質(zhì)電子元件，使用熱縮套管接頭，以抗腐蝕

來(lái)自萊尼公司的消息稱(chēng)，鋁線(xiàn)束的加工工藝要比銅線(xiàn)束復雜很多，較差的力學(xué)性能更使得壓接力不足以保證與其它元件的連接，因此工程師們采用光學(xué)監控來(lái)實(shí)時(shí)采集鋁線(xiàn)束的性能數據。之所以如此看重鋁導線(xiàn)，是因為如果使用鋁，原來(lái)15公斤重銅材料的線(xiàn)束系統將降低2.2公斤的重量。

線(xiàn)束芯材料始終是有關(guān)線(xiàn)束可靠性的核心問(wèn)題，萊尼公司展示了處于最后測試階段的全新線(xiàn)束系統的二維和三維設計圖，其應用了一個(gè)過(guò)熱保護墊。傳統的線(xiàn)束系統像一棵大樹(shù)，擁有大量易彎曲的分支，并使用導管和膠帶來(lái)固定這些線(xiàn)束；而新型設計布線(xiàn)極其精密，更有利于電子元件發(fā)揮供能，降低它們由于過(guò)熱或瞬時(shí)高壓損壞的概率，另外保護罩的設計使得該線(xiàn)束系統還能夠有效地防塵、防潮，以及防止燃油和化學(xué)制品的污染。這套全新的線(xiàn)束系統使用了聚氨酯作為線(xiàn)束的絕緣外皮，這種材料在-40~120攝氏度的區間內，熱穩定性都相當不錯。線(xiàn)束系統周?chē)紳M(mǎn)塑料泡沫，最大程度上防止線(xiàn)束的移動(dòng)。

新型線(xiàn)束系統用于車(chē)輛多個(gè)系統中

如果要大規模自動(dòng)化批量生產(chǎn)這種全新的線(xiàn)束，則要先投入大量的資本來(lái)制造生產(chǎn)所需的機械設備，但這樣做是值得的，因為新設備將會(huì )節省大量生產(chǎn)制造成本，還會(huì )簡(jiǎn)化生產(chǎn)線(xiàn)的裝配流程和提高精確性。隨著(zhù)緊湊設計的流行，發(fā)動(dòng)機艙的體積越來(lái)越小，簡(jiǎn)單的安裝方式也是讓廣大汽車(chē)廠(chǎng)商接受鋁線(xiàn)束的優(yōu)勢所在；發(fā)動(dòng)機艙溫度往往很高，這又顯現出新型線(xiàn)束的一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)測量線(xiàn)束外表面的溫度，可以對整個(gè)系統進(jìn)行過(guò)熱保護。

萊尼公司在鋁線(xiàn)束得基礎上開(kāi)發(fā)了閉管線(xiàn)束系統和表面薄氈線(xiàn)束系統。閉管線(xiàn)束系統能夠通過(guò)出三維結構圖展現出來(lái)，但線(xiàn)束需要首先分布好，再把閉合管路與泡沫材料同時(shí)放置到線(xiàn)束周?chē)?，這樣整個(gè)線(xiàn)束系統就做到了防污隔熱：而表面薄氈線(xiàn)束系統不需放置在管路中，但只能通過(guò)二維布局圖反映其特性。萊尼公司已經(jīng)為這兩套系統做好了萬(wàn)全的準備，等待著(zhù)來(lái)自汽車(chē)制造廠(chǎng)商的訂單。