汽车低压电线的电流容量

周录尧，于 萌

（一汽解放商用车开发院，吉林 长春 130011）

ISO 6722是汽车电线的国际标准，我国电线标准GB／T 25085等效采用ISO 6722。ISO 6722给出了电线的尺寸和试验方法，但没有给出电线的电流容量计算。不同标准的电线尺寸不同，但结构类似，其电流容量的计算方法是通用的。故本文采用日标JASO D609的电流容量和发烟时极限过电流的计算方法，用EXCEL给出了ISO 6722-2011电线的电流容量计算值，为汽车低压电线与熔断器的选型匹配提供数据支持。

汽车低压电线的电流容量：电线的额定电流、电线发烟时极限过电流、乘以因成束额定电流的减低系数的电流值的总称。

1 电线的额定电流

额定电流：在电线回路设计时，考虑由于温度造成的电线绝缘的老化，从寿命的角度考虑，为防止使用的不安全，允许通过的限定电流值。并且，这个值除了基于电线的绝缘材料，周围的环境温度之外，也应设定相应的通电时间。

1）热量守恒。

式中：IP——电线的额定电流，A；rT1——T1下的导体电阻，Ω／m；T1——电线导体的额定温度，℃；T2——环境温度，℃；R——热阻，℃·m／W；t——时间，s。

并且，在T1下的导体电阻rT1按公式 （2）折算。

2）电阻折算。

注：0.003 93是在20℃时，100%导电率下铜的温度系数。对于镀层电线或合金，修正系数应由供需双方协商确定。

3） 热阻R按公式 （3）。

式中：R1——绝缘体的热阻，℃·m／W；R2——表面辐射热阻，℃·m／W。

4）绝缘体的热阻按公式 （4）。

式中：P1——绝缘的固有热阻，℃·m／W，聚氯乙烯混合物和交联聚氯乙烯混合物是6℃·m／W，交联聚乙烯混合物是4.5℃·m／W，无卤混合物是4.5℃·m／W；d1——导体直径，mm；d2——成品外径，mm。

5）表面辐射热阻按公式 （5）。

式中：P2——固有表面辐射热阻，℃·m／W，当d2≤12.5 mm时，P2=3+0.32d2；当d1＞12.5 mm时，P2=7。

电线在额定电流下的电压降计算公式如下：

式中：E——电线的电压降，mV／m；IP——电线的额定电流，A；rT1——T1温度下的导体电阻，Ω／m，按公式 （2）。

2 电线发烟时的极限过电流

极限过电流：由于外部特殊原因，电线短时间通过的电流超过容许电流时，规定的和通电时间对应的极限电流值。

1）极限过电流按公式 （6）计算。

式中：IO——电线的极限过电流，A；rT3——T3℃下的导体电阻，Ω／m；T3——电线导体的极限温度，℃，此温度下电线的绝缘开始发烟变形；T2——环境温度，℃；R——热阻，℃·m／W；α——热时间常数τ的倒数；t——时间，s。

并且，在T3℃下的导体电阻rT3按公式 （7）进行电阻折算。

B级PVC电线的性质见表1。

B级PVC电线的额定温度为100℃，实验可达105℃，考虑安全余量在下文计算额定电流时取额定温度100℃。B级PVC电线的发烟变形温度为165℃，在计算发烟极限过电流时取热过载温度155℃，因为若取165℃计算发烟极限过电流时电线已损坏失效。

2） 热阻R按公式 （3），绝缘的热阻R1按公式 （4），表面辐射热阻R2按公式 （5）。

3）热时间常数和热容按公式 （8）和公式 （9）

表1 B级PVC电线性质

式中：W1——导体的质量，g／cm；W2——绝缘的质量，g／cm；H1——导体材料的热容系数，J／℃·g；H2——绝缘材料的热容系数，J／℃·g。备注：导体的质量和绝缘的质量根据测定值。

表2为各构成材料的热容系数。

热时间常数τ的倒数α按公式 （10）：

表2 各构成材料的热容系数

3 由于电线成束额定电流的降低系数

多根电线成束状态时，额定电流应乘以表3所示的降低系数。但是这个降低系数和同时通电的电线根数有关，和整个线束的电线根数没有关系。并且不包含像控制回路、电子回路等不产生温度上升的小电流电线。

表3 由于电线成束额定电流的降低系数

4 电线的电流容量计算结果

电线发烟时间和极限过电流见表4和图1。电线的额定电流见表5和图2。

表4 电线发烟时间和极限过电流 （发烟温度按155℃）

表5 ISO 6722-2011-1汽车低压 薄壁 聚氯乙烯 B级100℃ 电线的额定电流和电压降

图1 发烟时间与极限过电流曲线

5 总结

上述给出了汽车低压电线的额定容量的理论计算方法和基于EXCEL公式得出的计算值，简单实用，为汽车电线选型计算提供了数据支持。