铜合金品质是汽车连接器性能的关键因

汽车连接器是各个电子系统连接的信号枢纽

汽车连接器广泛应用于汽车的各个子系统中。传统燃油车单车所用连接器数量约为 500 个，而新能源 汽车单车将运用 800-1000 个连接器，车载连接器数量需求翻番。汽车电动化、智能化、网联化趋势下，汽 车电子应用将从中高端车型向低端车型渗透，在整车制造成本中的占比不断提高，在新能源整车中成本占 比达到 45%-65%。汽车连接器作为各个电子系统连接的信号枢纽，广泛应用于动力系统、车身系统、信息 控制系统、安全系统、车载设备等方面。

汽车连接器主要分为低压连接器、高压连接器和高速连接器三种。按照传输介质的不同，汽车连接器 可以分为传输交换数据信号的高速连接器和传输交换电流的电连接器，根据工作电压的不同，电连接器可 以进一步划分为低压连接器和高压连接器。低压连接器通常用于传统燃油车的 BMS、空调系统、车灯等领 域；高压连接器普遍用于新能源汽车的电池、高压配电盒、空调、直/交流充电接口、充电枪、充电座等；高速连接器主要用于需要高频高速处理的功能，如摄像头、传感器、广播天线、GPS、蓝牙、WiFi、无钥匙 进入、信息娱乐系统、导航与驾驶辅助系统等。

汽车电动化对高压连接器带来全新增量

汽车电动化增加的需求主要在高压连接器，因为核心部件三电系统都需要高压连接器的支持，比如驱 动电机需要提供大功率的驱动能量，需要相应的高压和大电流，远超过传统燃油车的 14V 电压。高压连接 器通常指工作电压在 60V 以上、主要负责传输大电流的连接器，主要由机壳（公端、母端）、端子（公母端 子）、摇臂、屏蔽罩/屏蔽层、防护密封（尾部、半端、线端、接触）、尾部防护盖、高压互锁系统（互锁 PIN）、 CPA 系统等结构组成。

新能源汽车两种补能方式使用的电连接器与换电连接器均属于高压连接器。新能源汽车主要由充电和 换电两种能源补给模式，这两种补能模式的载体一种是充电桩，另一种是换电站。与充电桩的充电模式不 同，换电是通过集中型充电站对大量电池集中存储充电，同时在电池配送站内直接完成对电动车进行电池 更换。据中国充电联盟数据，截止 2022 年 11 月，我国公共充电桩 173.1 万台（同比增加 105.4%，其中包 含直流充电桩 73.2 万台与交流充电桩 99.9 万台），随车配建充电设施 321.8 万台（同比增加 316.5%），共计 484.9 万台，同比增加 107.5%；2022 年 1-11 月，充电基础设施增量为 233.2 万台，新能源汽车销量为 606.7 万辆，桩车增量比为 1：2.6，充电基础设施建设能够基本满足新能源汽车的快速发展。

为了提高补能效率，大功率快充成为各车企的研发重点。相较于 400V 架构，切换 800V 架构能够使充 电时间减少一半。车型方面，电动汽车的续航里程逐渐向 400km 以上集中，长续航里程汽车电池容量大， 一些车企的 B、C 级车型规划电压平台开始从 400V 提升至 800V 左右，一些车企开始规划 900V 以上的电 压平台，电池充电倍率也逐渐从 1C 向 4C 及以上迈进。从充电桩端看，电压提升到 1000V 时，500A 电流 其充电功率可达 500kW 可满足 5 分钟快充的需求。从 400V 增加至 800V 对连接器的可靠性、体积和电气性能均提出了更高的要求，其在机械性能、电气性能、环境性能三方面均将持续提升，带动高压连接器单车 价值量上升。

高压连接器逐步向高安全性、集成化、大电流方向发展。电动汽车高压连接器的发展与电动汽车的发 展的同步进行的，从连接器的角度来说，国内高压连接器发展经历了以下几代，第一代高压连接器产品由 工业连接器该款而来，以金属壳体为主，不具备高压互锁功能，而且防误插入效果一般；第二代高压连接 器增加了高压互锁功能，连接器的外壳材料由金属变为塑料；第三代高压连接器则是以塑料+屏蔽功能+高 压互锁为特点，由代表的是行业中 800 系列产品，是通过操作顺序来实现部分二级解锁功能，不是直接机 械式结构；第四代高压连接器具备特殊的机械结构从而实现二级解锁功能，安全系数大大提高，有代表性 的是行业中 280 系列产品，通过机械结构来实现二级解锁功能，更为安全；未来一代高压连接器要解决的 问题是如何通过冷却方式来有效提高传输能量的密度，降低质量，提高产品综合性能，如配合大功率充电 带液冷、风冷的方式。

高压连接器成本远高于低压连接器。高压连接器的材料成本以及屏蔽、阻燃要求等性能指标高于传统 的低压连接器，因此新能源汽车单车使用连接器价值远高于低压连接器。纯电动乘用车单车使用连接器价 值区间为 3000 元左右，纯电动商用车单车使用连接器价值区间为 8000 元左右。 我国新能源汽车的销量增长会带动高压连接器持续放量。随着我国新能源汽车保有量越来越大，目前 以充电为主要补能的模式矛盾日益凸显，换电模式的重要性会逐渐显现，同时带动换电连接器发展。换电 连接器属于高压连接器的一种，是电池包唯一的电接口，需要同时提供高压、低压、通信及接地的混装连 接；由于更换电池频率高，换电连接器还要满足高寿命、低维护成本的要求。2025 年中国市场新能源车高 压连接器增量需求有望达 249.2 亿元，2021 至 2025 年年均复合增长率有望达 43.7%。

汽车智能化带动高速连接器需求快速增长

高速连接器向集中式逐步演变，出于安全考虑倾向于本土供应商。随着汽车电子化程度持续提高，整 车 E/E 架构由分布式向集中式逐步演变，叠加自动驾驶等智能化趋势驱动，汽车算力及数据传输速率要求 显著提升，带来车载高速通信连接器增量需求，以自动驾驶辅助系统为例，自动驾驶级别为 L1 和 L2 需要 安装的摄像头为 3-5 颗，L4-L5 基本在 10-20 颗，摄像头数量变多对应的高频高清传输连接器数量会相应增 加；车企也将倾向于采用本土供应商，从而确保数据安全。高速连接器主要包括射频连接器（Fakra 连接器、 Mini Fakra 连接器、HSD 连接器）和以太网连接器，通常会组合使用以保证汽车不同的智能化需求。Fakra 连接器一般应用于传感器的安装连接；Mini Fakra 连接器因其良好的集成化性能，作为传感器数据与 AVM 系统的传输中介；HSD 连接器主要应用在 AVM 到主机端、主机端到座舱的高速传输；车载以太网连接器 则作为车内通信的主干网络，连接车端内部的各个子系统。汽车智能化水平越高，对于高频高速连接器的 需求越大，单车连接器的价值量越大。

新一代高速连接器需满足高数据传输要求。目前开发出的 HFM 连接器能满足汽车智能化与网联化需要 的高数据传输要求，不仅包括 ADAS 所需的摄像头、雷达等，还包括信息娱乐系统所需的高分辨率显示器， 以及车辆联网所需的 V2X 天线。在传输数据量大幅提升的同时，体积也缩小了 80%。未来汽车智能化与网 联化的趋势会越来越清晰，汽车智能化场景会越来越丰富，影像清晰和连接器的频率、速度上会有更高要 求，射频的需求量有明显提升，射频连接器的使用数量和单车价值量还会提升。因此，在高频及高速连接 器领域，对产品的小型化、精密化、高可靠性指标要求将更高。 随着汽车智能化的不断发展，高速连接器应用随之增长。高等级自动驾驶渗透率提升打开高速连接器 需求空间，2025 年中国高速连接器市场空间有望达 135 亿，2021 至 2025 年年均复合增长率有望达 19.8%。

连接器的高性能对铜合金的高品质提出要求

铜合金是连接器的重要组成部分

铜合金主要应用于连接器端子，约占总成本的26.4%。连接器制造业上游主要为金属、电镀材料、塑胶材料等。其中金属材料主要用于制作连接端子，为避免信号在传输过程中受到过多阻碍或衰退，端子多采用磷铜、黄铜、紫铜等铜材作为原材料。在电镀材料的选择上，以镀金、镀锡、镀镍和镀银等为主。塑胶材料 PA、LCP 等为主，用于制造连接器产品的外壳。根据电连技术公司公告，直接原材料成本在汽车连接器中占比60.29%，在射频连接器中占比63.40%。根据 Bishop&Associates 数据，铜材占连接器总成本26.4%。

根据中汽协与亿欧智库数据，我国 2021-2025 年新能源汽车销量分别为 352 万辆、670 万辆、900 万辆、 1130 万辆、1359 万辆。 根据 ICA 数据，传统汽车内燃机（ICE）用铜 23kg，混合电动汽车（HEV）用铜 40kg，插电混合电动 汽车（PHEV）用铜 60kg，纯电动汽车（BEV）用铜 83kg，混合电动公交车（Ebus HEV）用铜 89kg，纯电 动公交车（Ebus BEV）根据电池容量大小用铜量位于 224-369kg 区间；我们采用 BEV 单车用铜量 83kg 进 行测算。 根据 IDTechEx 数据，新能源汽车用铜量中，电池占比 48%，电机占比 12%，高压线束占比 6%，低压 线束占比 28%，其他占比 6%；经测算，每辆新能源汽车低压线束用铜量为 23.24kg，高压线束用铜量为 4.98kg。 低压线束系统中，低压线缆（一般采用无氧铜丝）用铜量占比约 85%，低压连接器（一般采用紫铜合 金带材）用铜量占比约 15%；高压线束系统中，高压线缆（一般采用退火纯铜）用铜量占比约 75%，高压 连接器（一般采用黄铜、磷青铜、铍青铜等铜合金）用铜量占比约 15%；经测算，单车低压线缆用铜量约 19.75kg，单车低压连接器用铜量约 3.49kg，单车高压线缆用铜量约 3.74kg，单车高压连接器用铜量约 0.75kg。 根据百川盈孚数据，无氧铜丝软线、紫铜带、紫铜棒、磷铜合金、铍铜合金的 2021 年均价分别为 6.94 万元/吨、7.62 万元/吨、7.43 万元吨、7.21 万元/吨、16.68 万元/吨。 经测算，我国高压连接器用高端铜合金 2022-2025 年需求量为 0.50/0.68/0.85/1.02 万吨，2022-2025 年我 国新能源汽车线束系统用铜市场规模分别为 137/184/230/277 亿元。

2.2 铜合金品质是汽车连接器性能的关键因素之一

接触件为连接器的核心部件，对铜合金的性能有很高的要求。汽车线束的接触件是汽车连接器完成电 连接功能的核心部件，是汽车线束端子压接和保证线束正常工作的关键，对接触件用铜合金材料的力学、 导电、抗应力松弛和折弯成型性能有很高的要求，所需要的性能包括高接触力、位移形变小（下压行程有限但需高接触力）、折弯角度小（产品微型化）、交变应力不失效（高插拔次数）、较低的接触阻抗、好散热 性及低温升、持久的高接触力/高温环境下工作、符合环境标准等。因此，这就要求铜及铜合金带必须具备 高屈服强度、高弹性模量、高导电率、优异的弯曲性能、优异的抗疲劳性能、无环境有害物质等。

连接器高压、大电流、小型化趋势对铜合金品质提出新的高要求。连接器高压、大电流和小型化是目 前阶段主要的行业趋势。小型化需要铜材具备更高的弹性模量和强度，来保障连接可靠性，连接器小型化 对零部件加工成型条件更为严苛，在具备高强度的同时需要更好的成型性，比如：车削和折弯。电流和电 压的增大则需要进一步提高铜材导电率，以降低连接器使用过程中产生的温升。此外，汽车用连接器的使 用工况往往比较恶劣，比如：要适应寒冷天气和炎热的气候，还有行驶过程中的高频振动等。因此，同时 兼顾强度、导电、加工性能、热应力松弛和疲劳性能的平衡型合金将是一大需求方向。

铜材品质是影响接触件性能的根本因素。铜材是制作连接器导电核心零件——接触件的基础材料，其 品质是直接影响连接器接触件电接触可靠性的关键因素。在所有影响因素中，接触件铜材合金品质是最根 本的，也是最基础的，铜合金品质对连接器端子的主要影响包括：1）对端子外观和尺寸的影响，绝大多数 的端子在冲压成型过程中都是以弯曲为主的变形方式，在弯曲成型过程中，主要存在材料弯曲回弹造成的 尺寸超差问题、弯折开裂的外观问题等，铜合金的回弹特性造成了端子外形尺寸超差的品质缺陷，严重时 将会影响到后续连接器装配精度；2）对端子插拔力的影响，连接器端子插拔力的大小与端子材料的厚度、 弹性模量、摩擦系数、弹性结构的宽度和位移量成正比，与弹性结构的悬臂长度呈反比，端子插拔力过小 易脱落，导致电接触不稳定或失效，插拔力过大造成装配困难；3）对端子电器性能的影响，接触电阻是汽 车连接器端子的主要电气性能，它直接影响汽车各电器设备的信号传输和电气连接的稳定性和可靠性，导 体电阻主要取决于端子使用铜合金材料本身的导电性能；4）对端子环境性能的影响，汽车连接器端子的环 境性能主要包括耐温性能和耐腐蚀性能等，端子长时间在高温条件下工作，不可避免地会出现应力松弛现 象，最终导致端子接触失效，因此在连接器选材时需要根据端子的实际工作环境温度来选择抗应力松弛特 性优异的铜合金材料。