鋁線束 改變汽車及其未來！

從銅進化為鋁 ——時代所需求的車身輕量化的浪潮
人類從工業(yè)革命以來，通過燃燒石油和煤炭等化石燃料來提取能源，實現(xiàn)了經(jīng)濟成長。據(jù)說，現(xiàn)在大氣中的二氧化碳(CO2)濃度和工業(yè)革命前相比，大約增加了40%以上。以這些CO2為主的溫室效應(yīng)氣體的增加帶來了“全球變暖”這一嚴重的環(huán)境問題。全球變暖造成的影響，例如異常氣候和海平面的上升、生態(tài)系統(tǒng)的破壞、對農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的影響導(dǎo)致糧食資源的減少等，已經(jīng)顯現(xiàn)在多個方面?？梢哉f全球變暖是人類面臨的最重要的課題。

面對這樣的事態(tài)，世界采取了實質(zhì)行動，在1997年舉辦的COP3(聯(lián)合國氣候變化框架公約第3次簽約國會議)中，為了抑制全球變暖，人們簽訂了讓發(fā)達國家承擔(dān)溫室效應(yīng)氣體減排義務(wù)的“京都議定書”。這一國際性公約雖然對業(yè)界的變革有巨大的促進作用，但是對于主要以化石燃料為動力源的汽車和相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)商來說，CO2的減排成為了亟待解決的課題。

為了實現(xiàn)CO2減排，汽車產(chǎn)業(yè)開始推進對能源消耗量的抑制，并為實現(xiàn)這一目的而節(jié)油。除了發(fā)動機的燃燒效率的提升以外，車身的“輕量化”也是不可或缺的——這一點也成為了行業(yè)共識。在這樣的環(huán)境下，住友電工集團開始致力于將以往用銅材料生產(chǎn)的車內(nèi)傳輸系統(tǒng)“汽車用線束”，替換為輕巧的材料——鋁。這是以車身輕量化為目標(biāo)的線束“鋁化”的嘗試。同時，這也是對社會性和全球性課題的CO2減排、乃至抑制全球變暖的挑戰(zhàn)。

汽車的生命線——線束
“線束”――是指將用于供電和信號通信的眾多電線捆扎成束的集合部件。它多用于汽車的車內(nèi)接線，將用于發(fā)動機運行和汽油燃燒的火花塞、暖氣和空調(diào)、電窗、車內(nèi)燈、音響、以及汽車導(dǎo)航等產(chǎn)品連接起來，實現(xiàn)能源和信息的傳達功能。就相當(dāng)于是人體的神經(jīng)和血管的傳輸系統(tǒng)。住友電工集團在第二次世界大戰(zhàn)后沒多久，就開始了線束的開發(fā)和生產(chǎn)。1960年代，受高速經(jīng)濟成長和與之相伴的機動化風(fēng)潮的影響，住友電工集團開始急速地擴大生產(chǎn)。2000年后，住友電工集團開始積極地開展企業(yè)并購等業(yè)務(wù)，它成為了住友電工集團的支柱性產(chǎn)品。“隨著汽車行業(yè)的全球化、以及汽車本身的電子工學(xué)化的進展，住友電工集團在經(jīng)營中判斷線束的附加價值將日益提升，于是采取了積極的擴大方針”(住友電工常務(wù)執(zhí)行役員·清水和志)。但是，當(dāng)時已經(jīng)有線束方面的先行生產(chǎn)商存在，開發(fā)競爭日益激烈。


住友電工 常務(wù)執(zhí)行役員 清水和志

另一方面，對汽車生產(chǎn)商來說，最大的課題在于如何應(yīng)對燃油價格的攀升。為解決這一課題，車身輕量化不可或缺，同時車載部件應(yīng)采用鋁材質(zhì)——人們對這一點探討已久。鋁的比重為鐵和銅的3分之1，可以說是壓倒性地輕盈。同時每一容重的強度比鐵更高，加工性也很出色，因此人們認為這是實現(xiàn)運輸設(shè)備輕量化的最適合的材料之一。事實上，在散熱器和空調(diào)等熱交換器中、以及一部分高級車的車門和車身等部位中，鋁的采用比例日益提升。同時，汽車生產(chǎn)商開始著眼于電裝件。和發(fā)動機及交流發(fā)電機一樣，線束對車身重量也會帶來巨大的負荷。其中，線束簡直就是銅線塊，因此人們期待電線的鋁化能大幅推動車身輕量化和節(jié)油。但是，鋁化進展得并不順利。

“能否確保鋁具有和銅同等的可靠性？這樣的擔(dān)心一直如影隨形。并非越輕越好。太輕的話，能否確保和銅具有同等的強度和連接性？同時，鋁還有特有的腐蝕問題。鋁和不同種類的金屬接觸后，可能會出現(xiàn)腐蝕和生銹。這樣的難題，是鋁化耗時較長的最主要的理由。”(住友電工執(zhí)行役員?長野友明)


住友電工 執(zhí)行役員 長野友明

“ALL住友電工”的挑戰(zhàn)開始了
可以說處于膠著狀態(tài)的線束鋁化這一課題出現(xiàn)較大進展和“京都議定書”的簽訂有莫大關(guān)聯(lián)。受這一簽訂的影響，歐洲各國開始一齊推進CO2減排，EU對CO2的排放開始采取管制。就連不參與“京都議定書”的美國，也在以加利福尼亞州為首的各州，開始推進CO2排放管制的行動。在這樣的環(huán)境下，汽車行業(yè)開始加速探討線束的鋁化課題。

另一方面，必須指出的是銅的價格高漲——這一市場環(huán)境的變化。中國的銅需求量的急劇擴大導(dǎo)致其價格高漲，對汽車生產(chǎn)商來說，線束的鋁化也成為了控制成本的必要命題。這樣一來，以輕量化和低價為目標(biāo)的鋁線束的實現(xiàn)，便成為了以住友電工集團為首的線束生產(chǎn)商所肩負的課題。鋁材質(zhì)的電線除了架空輸電線之外，還用于汽車的電池電纜等，這些電線支持大電流，導(dǎo)體截面積較大。但是，線束多用的是導(dǎo)體截面積小、低壓用的鋁電線。其它公司的開發(fā)突飛猛進，汽車生產(chǎn)商甚至聲稱“住友電工已經(jīng)落后了”。“出于‘在電線方面，住友電工怎么能敗北’的自尊，我們?nèi)计鹆硕分?rdquo;(上述的長野)。每位員工的意志凝聚在了一起。


接受汽車生產(chǎn)商的要求，鋁線束的開發(fā)于2006年秋起步，正式開發(fā)是在2007年初。在開發(fā)中，從一開始就采取了“ALL住友電工集團”的陣勢。即住友電工、住友電裝、自動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所的三家公司聚在了一起。線束鋁化方面的課題非常明確。即實現(xiàn)和銅同等的可靠性。具體而言，就是確保鋁電線自身的強度(拉伸強度)和導(dǎo)電性(導(dǎo)電率＝電氣流動性的指標(biāo))、電線和端子的電氣連接可靠性，以及防止長久以來受人詬病的不同種類的金屬接觸所引起的腐蝕。

在鋁電線的開發(fā)中，住友電工集團的一員——富山住友電工也發(fā)揮了巨大的作用。該公司是各種鋁線材的生產(chǎn)據(jù)點，尤其是在鋁材質(zhì)方面，擁有豐富的知識經(jīng)驗。在與該公司的合作中，負責(zé)鋁電線開發(fā)工作的是自動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所的大塚保之。“大家明確了開發(fā)目標(biāo)后，就開始著手于鋁電線的開發(fā)。最大的課題是如何同時滿足強度和導(dǎo)電率的需求。強度和導(dǎo)電率處于此消彼長的關(guān)系，我們需要即使提升強度、也不會降低導(dǎo)電率的全新鋁合金”。



布滿汽車各個部位的線束。