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    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,實現了經濟成長。據說,現在大氣中的二氧化碳(CO2)濃度和工業革命前相比,大約增加了40%以上。以這些CO2為主的溫室效應氣體的增加帶來了“全球變暖”這一嚴重的環境問題。全球變暖造成的影響,例如異常氣候和海平面的上升、生態系統的破壞、對農業和漁業的影響導致糧食資源的減少等,已經顯現在多個方面。可以說全球變暖是人類面臨的最重要的課題。

    面對這樣的事態,世界采取了實質行動,在1997年舉辦的COP3(聯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,人們簽訂了讓發達國家承擔溫室效應氣體減排義務的“京都議定書”。這一國際性公約雖然對業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產品的生產商來說,CO2的減排成為了亟待解決的課題。

    為了實現CO2減排,汽車產業開始推進對能源消耗量的抑制,并為實現這一目的而節油。除了發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共識。在這樣的環境下,住友電工集團開始致力于將以往用銅材料生產的車內傳輸系統“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。  

    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接線,將用于發動機運行和汽油燃燒的火花塞、暖氣和空調、電窗、車內燈、音響、以及汽車導航等產品連接起來,實現能源和信息的傳達功能。就相當于是人體的神經和血管的傳輸系統。住友電工集團在第二次世界大戰后沒多久,就開始了線束的開發和生產。1960年代,受高速經濟成長和與之相伴的機動化風潮的影響,住友電工集團開始急速地擴大生產。2000年后,住友電工集團開始積極地開展企業并購等業務,它成為了住友電工集團的支柱性產品。“隨著汽車行業的全球化、以及汽車本身的電子工學化的進展,住友電工集團在經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”(住友電工常務執行役員·清水和志)。但是,當時已經有線束方面的先行生產商存在,開發競爭日益激烈。


    住友電工 常務執行役員 清水和志
     
    另一方面,對汽車生產商來說,最大的課題在于如何應對燃油價格的攀升。為解決這一課題,車身輕量化不可或缺,同時車載部件應采用鋁材質——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運輸設備輕量化的最適合的材料之一。事實上,在散熱器和空調等熱交換器中、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,汽車生產商開始著眼于電裝件。和發動機及交流發電機一樣,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。”(住友電工執行役員?長野友明)


    住友電工 執行役員 長野友明
     
    “ALL住友電工”的挑戰開始了
    可以說處于膠著狀態的線束鋁化這一課題出現較大進展和“京都議定書”的簽訂有莫大關聯。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。在這樣的環境下,汽車行業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——這一市場環境的變化。中國的銅需求量的急劇擴大導致其價格高漲,對汽車生產商來說,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的鋁線束的實現,便成為了以住友電工集團為首的線束生產商所肩負的課題。鋁材質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,導體截面積較大。但是,線束多用的是導體截面積小、低壓用的鋁電線。其它公司的開發突飛猛進,汽車生產商甚至聲稱“住友電工已經落后了”。“出于‘在電線方面,住友電工怎么能敗北’的自尊,我們燃起了斗志”(上述的長野)。每位員工的意志凝聚在了一起。

    接受汽車生產商的要求,鋁線束的開發于2006年秋起步,正式開發是在2007年初。在開發中,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、自動網絡技術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)和導電性(導電率=電氣流動性的指標)、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。

    在鋁電線的開發中,住友電工集團的一員——富山住友電工也發揮了巨大的作用。該公司是各種鋁線材的生產據點,尤其是在鋁材質方面,擁有豐富的知識經驗。在與該公司的合作中,負責鋁電線開發工作的是自動網絡技術研究所的大塚保之。“大家明確了開發目標后,就開始著手于鋁電線的開發。最大的課題是如何同時滿足強度和導電率的需求。強度和導電率處于此消彼長的關系,我們需要即使提升強度、也不會降低導電率的全新鋁合金”。

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