目前，环境污染是一个涉及人民生活的重要问题。针对这个情况，国家对汽车工业提出了节能减排和燃油消耗要求。在降低客户使用成本及燃油消耗的同时，各汽车制造商都在努力降低整车制造成本的同时，将轻量化作为至关重要的课题，也是各种汽车型号可否再一步占领市场的关键。线束作为整车部件的重要组成部分，占总重量的2%，并且随着汽车电子设备数量的不断增加，其规模不断扩大，轻量化线束越来越受到人们的重视，本文从分析线束的各个组成部分入手，简述汽车线束轻量化发展趋势。
一、线束重量构成
一般情况下，汽车线束75~80%的重量构成是导线，端子和接插件占15%，外包材料和其他材料占10%。
1、导线
在传统汽车中，通常采用铜合金导线，导线直径在0.35~25mm之间，如每台车的导线头尾相接大概2KM。用B级轿车的重量估算，导线重25~30KG左右，汽车每行驶100KM，就会耗0.1kg汽油。
导线作为线束的重要组成部分，若选择更轻、更可靠的替代品，将成为线束轻量化研究的热点。近年来，铝制导线、特细型导线、合金制导线和混芯线等不断出现，日益受到线束制造商和主机厂的关注。
1.电源线轻量化计划
由于电源线需要承载的电流大、线径粗，且导线与端子间的拉拔力大，因此，采用铝丝代替铜丝的方案已越来越为线束厂接受。由于铝丝的导电性与铜的导电性相似，但重量比铜要轻，因此近几年铝材已普遍用于2.5mm~50mm的铜合金导线的替换。这种方法比较成熟，轻量化方面取得了明显的效果。
2.信号线轻量化计划
尽管铜与铝的导丝性能接近，但在抗拉强度方面上铝却远不及铜。小丝径的轻量化方案，不同的厂家采用的方案大有不同。
(1)使用0.75mm铝线
有些厂家并未放弃使用铝材，在其合金抗拉强度上继续进行研究，了解能否补偿纯铝丝的短板。举个例子，从一家制造商开发铝线的来看。为了满足0.75mm的铝丝可以替代0.5mm的铜线，将铝线的导电率设定为58%IACS，拉伸强度指标达到110MPa。纯铝的导电性虽可达62%IACS，但抗拉强度仅为70MPa。然后就要在铝丝内部加入第二种金属，最佳的是铁，但分析铁的配比发现，满足导电性要求后，加工性能有所下降。因此继续增加第三种金属，既要满足铁的加工性能短板，也就是MS要小，拉伸强度的固溶量要高，所以镁正好适合。
采用这种方法，加入两种其他金属的铝合金可以很好地代替铜合金，即在导电性和抗拉强度方面满足设计要求，同时还大大减小了导线重量。不过所面对的问题更是棘手。
氧化铜和三氧化二铝的导电率为10~7s/cm，均为非导电性物质，因此只有通过压接方式破开氧化膜才能保证其导电性。但压缩率和保持力之间也存在矛盾，铝合金导线的适当压接区比铜合金导线区域窄，且较难操作。厂商为此改进端子压接槽型式，以提高导线的持力性和电流的流通性。
在解决压接课题的同时，还要面对防腐问题。铝的活泼性比铜要强，因此，在与铜端压接时，接触部位易发生接触腐蚀。金属铝在硫化环境中易于溶解。为解决这一问题，使用树脂材料的接触部位，包括压接部分到端后端进行树脂密封可以有效地解决这个问题。
(2)铜合金特细导线
信号线路上的导线利用率一直很低，周围温度24℃下0.5mm或0.35mm的铜导线能承受大约10A的电流，但在信号线中真正流通的电流往往只有几毫安，因此资源的浪费成为许多线束制造商关注的重点。现在有多型号导线，如0.13mm²，0.08mm²，0.05mm²的导线，并在许多企业应用。
怎样减小线径，使低线径的导线既能达到信号传输的要求，又能达到压接件的拉伸强度、端子插入柱力等标准，这是特细铜线普遍采用、广泛推广的关键。解决这个问题的办法是在铜丝中加入合金以满足力学性能的要求。CuSn，CuMg，CuMg及铜包钢是近年来各制造线束厂家常用的材料。
例如，用0.35毫米导线和0.13毫米铜合金制导线举例，其电气性能差别很小，但重量和外径降低了60%和20%，这表明它具有良好的市场前景和经济效益。然而，0.13毫米的铜合金丝并不能完全取代0.35mm的铜丝。学习过物理学都知道，金属的承载电流能力是随温度变化的，电阻越大，这种变化就越明显。一般情况下，在110度以下的环境，0.35mm铜丝和0.13mm铜合金丝的性能差别很小，可以在信号线里代替。因此，这限制了0.13mm导线的使用环境，它可以普遍使用于驾驶室，但发动机舱内需根据所在区域进行认真计算再应用。
尽管0.13mm的铜合金导丝具有广阔的市场前景，但其机械强度和插接件的柱力是今后进一步研究的方向。有别于铝线的方式，由于线径太小，其合金内部即使参照新合金也难以在达到力学性能和电性能的同时，也达到经济效益。因此，一些线束制造商突破金属强度极限，在导线外包方面寻找解决办法。令人高兴的是，到目前为止许多厂商都有很好的替代资源。
近年来，世界环境保护组织就汽车环保问题提出了回收利用的标准，研制出了新型无卤绝缘层PPE。它的成份安全环保，而且具有特殊的阻燃性能，正在逐渐被厂商采用。原导线绝缘层为PVC、XLPE，内含卤素及其它有毒物质，目前从PVC变成了PPE材料。相同规格的0.35毫米导线，使直径减少27%，面积减少47%。
若对铜合金丝进行较为详尽的分析就能知道，CuSn的金属强度特性较好，CuAg的电学性能较好。对导线压接和性能选择可作为不同的参考依据。
(3)混合材料特细导线
日系公司在节省成本和控制能源方面一直是实至名归的首选。首次由SUMITOMO开发的0.13mm²导线作为最细的导线，采用了混合材料，中间材料是铜，外围材料不相同，且中心和外围铜丝的线径也不一样。这类导线符合电气性能方面的传输要求，但缺点也很明显：制作过程繁琐，生产成本高，无法用超声波焊接，接线需要特殊设备，属于非常规压接，所以在那时没有得到推广。但目前有许多厂家在这方面继续研究，将这种方案应用于更细的线材。
二、接插件小型化
导线和接插件的发展始终是相互促进的，随着导线的特细加工发展，接插件的小型化速度也越来越快，各个制造商都在大力开发小尺寸的接插件。从20世纪90年代中期开始，0.64个宽度的端子已经出现。这类小端子可用于信号传送，大大减少1.5片宽的使用，直接减小接插件的规格尺寸。
就拿一个20极的0.64双排插件举例，插件比同类的1.5片宽的插件数低了75%，体积是60%。插头连接主要性能是老化后接触电压降和插件机械强度。为满足功能要求，对接插件自锁结构进行了优化设计。端子材料的选择在合金上更为严苛。
三、线束轻量化保护
有许多形式的线束保护，包括护板，橡胶部件和支架。为能够轻量化，可对线束进行如下保护：
(1)减少金属支架的结构，用高强度塑料护板来取代金属支架，例如保险丝盒支架和发动机舱架，根据环境温度选定。
(2)减少选用塑料护板，利用车体结构、专用卡丁及固定件代替护板。
(3)减少使用波纹管，用耐磨纤维和布基纤维管替代，这样就能降低成本和降低噪音。
(4)减少使用橡胶制品，在密封性要求不高的地方选用发泡代替。
(5)在线束布局上尽可能少地采用内连接，这不仅能减少插件的重量，而且还能减少固定附件重量和车身结构重量。
四、总结
本文首先从汽车线束的总成部分开始，分析轻量化的方向及产业中各个零部件的轻量化发展趋势。重点阐述了导线、接插件、线束保护等的技术发展方向及难点。这对进一步深入研究汽车线束轻量化具有重要意义。
