如何通过计算方法得到日标低压汽车电线的额定电流

龙少光，张建召，黄贯军

（海马汽车有限公司，河南 郑州 450000）

1 前言

日标电线的额定电流通常在厂家的电线规格书中可以直接查表，但是额定电流数值具体是如何得到，则少有资料描述。通过查阅资料发现，JASO D609标准中，已经明确给出了关于日标电线额定电流的计算方法，但公式繁多，不易理解。本文将JASO D609中的公式进行优化分析，提取出影响额定电流的六大因素，并通过实例进行演算，将计算得出的额定电流数值与电线规格书中查表得到额定电流数值进行对比，明确日标电线规格书中额定电流数值的具体由来。为了方便计算，本文引入计算用电子表格，并将函数公式一并在下文陈述。另外，本文只考虑单根电线的额定电流，暂不说明因为电线成捆而造成的额定电流衰减。

2 名词解释

2.1 额定电流

额定电流是指使电线在整个工作寿命中，能够持续稳定工作的最大电流值［1］。这里的额定电流与电线的发烟电流不同。通常，额定电流与电线的绝缘材料、环境温度、使用寿命等因素有关。其中使用寿命的计算，是按照每天工作3h，连续工作10年，即10000h来考虑的［2］。

2.2 电线的绝缘材料

日标电线绝缘层材料主要分为乙烯基 （vinyl）和聚乙烯（polyethylene）。其中常见的电线规格如AV、AVS、AVSS、CAVS·CAV、CAVUS、AVSSH、AVX、AVSSX的绝缘材料主要为乙烯基 （vinyl），电线规格如AEX和AESSX的绝缘材料主要为聚乙烯 （polyethylene）。

2.3 导体最大工作温度T1

电线在稳定工作时，导体温度不能超过导体最大工作温度。通常，电线规格如AV、AVS、AVSS、CAVS·CAV、CAVUS的导体最大工作温度T1为80℃；AVX、AVSSH、AVSSX的导体工作最大工作温度T1为100℃；AEX、AESSX的导体最大工作温度T1为120℃［3］。

3 日标中的额定电流公式演算

3.1 额定电流计算公式

JASO D609中描述单根电线的额定电流公式如下：

式中：I——电线的额定电流；T1——导体的最大工作温度；T2——环境温度；r——导体电阻，如果用rT1表示导体在温度T1时的电阻，r20表示导体在20℃时的电阻，那么rT1与r20之间的关系如公式 （2）所示：

通过分析可以发现在计算时，不同类型电线的T1、T2可以按照表1进行选择。

R表示热阻抗，如果用R1表示绝缘热阻抗，R2表示绝缘表面扩散热阻抗，那么：

式中：P1——热阻抗的标准值，℃·cm／W，当绝缘材料为乙烯基 （vinyl）时，P1取600，当绝缘材料为聚乙烯（polyethylene） 时，P1取450；d1——导体外径，mm；d2——绝缘外径的标准值，mm；P2——绝缘扩散热阻抗，当d2≤12.5mm时，即截面积≤约10mm2时，P2=300+32d2；当d2＞12.5mm时，P2=700。

表1 不同类型日标电线的计算温度

3.2 标准中的公式优化

为了更加集中地理解影响额定电流的因素，将公式（5）、公式 （4）、公式 （3）、公式 （2） 代入公式 （1） 得到：

I2=（T1-T2）／（R×r）

从公式 （6）可以看出，最终决定电线额定电流的重要因素有6个，分别是电线类型、电线最大工作温度T1、环境温度T2、电线导体外径d1、电线绝缘外径的标准值d2、以及导体在20℃时的导体电阻r20。

3.3 表格法快速计算额定电流

演算JASO D609中公式的适用性，不仅可以手动将6个重要因素代入公式 （6），而且可以将公式 （1）至公式 （5）中的参数关系制成电子表格，通过函数公式快速得出额定电流，见表2。

使用时，只需填写表2中的“电线类型”、“T1”、“T2”、“d1”、“d2”、“rT1”6大因素对应的数值，即可自动生成额定电流。

这其中需要说明的是，为了实现自动计算，在表2中添加了函数公式，使用时只要将以下函数公式连同表2，一起复制到电子表格中，即可快速计算。

“电线绝缘层材料”对应的函数公式：

=IF（OR（C2="AV"，C2="AVS"，C2="AVSS"，C2="CAVS·CAV"，C2="VAVUS"，C2="AVSSH"，C2="AVX"，C2="AVSSX"），"Vinyl"，IF （OR （C2="AEX"，C2="AESSX"），"polyethylene"，""））

热阻抗“R”对应的函数公式：=C7+C8

热阻抗“R1”对应的函数公式：=（C9／2／3.14159）×（LN（C12／C11））

表面扩散热阻抗“R2”对应的函数公式：=（10×C10）／（3.14159×C12）

表2 额定电流快速计算表格

“P1”对应的函数公式：=IF （C3="Vinyl"，600，IF （C3="polyethylene"，450，""））

“P2”对应的函数公式：=IF （（C12＜=12.5）×（C12＜＞""），300+32×C12，IF（（C12＞12.5）×（C12＜＞""），700，""））

“rT1”对应的函数公式：=IF（C13＜＞""，（C13／100000）×（1+0.00393×（C4-20）），""）

额定电流“I”对应的函数公式：=SQRT （（C4-C5）／C6／C14）

3.4 实例验证

选择不同线径、不同温度等级的日标电线，如0.5mm2AV （80℃）、1.25mm2AVSSH （100℃）、2mm2AESSX （120℃）进行额定电流计算，将计算结果与电线规格书中直接给出的额定电流进行比较，以验证额定电流计算方法的适用性。

1）以日本住友 （SWS）电线为例 （不同厂家的日标电线参数基本一致），对于0.5mm2AV电线，通过查电线规格书得到6大关键参数如下：电线类型：AV；T1=80℃；T2=40℃；d1=1.0mm；d2=2.2mm；r20=32.7mΩ／m。

代入公式 （6）进行手动计算或代入表2进行自动计算，得到额定电流I=12.72584217（A），向下圆整得到I=12（A）。计算结果 （表3）与直接查电线规格书 （表4）得到的额定电流值12A相同。

2）同理，对于1.25mm2AVSSH电线，查询日本住友（SWS）电线规格书得到6大关键数值如下：

电线类型：AVSSH；T1=100℃；T2=60℃；d1=1.5mm；d2=2.1mm；r20=14.6mΩ／m。

代入公式 （6）进行手动计算或填入表2进行自动计算，得到额定电流I=18.8163698（A），向下圆整得到I=18（A）。计算结果 （表5）与直接查电线规格书 （表6）得到的额定电流值18A相同。

表3 表格法计算0.5mm2AV的额定电流

表4 日本住友（SWS）电线规格书中0.5mm2AV的额定电流

表5 表格法计算1.25mm2AVSSH电线的额定电流

表6 日本住友（SWS）电线规格书中1.25mm2AVSSH的额定电流

3）同理，对于2mm2AESSX电线，查询日本住友 （SWS）电线规格书得到6个关键数值如下：电线类型：AESSX；T1=120℃；T2=80℃；d1=1.8mm；d2=2.6mm；r20=9.5mΩ／m。

代入公式 （6）进行手动计算或填入表2进行自动计算，得到额定电流I=24.69909694（A），向下圆整得到I=24（A）。计算结果 （表7）与直接查电线规格书 （表8）得到的额定电流值24A相同。

表7 表格法计算2.0mm2AESSX电线的额定电流

表8 日本住友 （SWS）电线规格书中2.0mm2AESSX的额定电流

4 总结

本论文将JASO D609中涉及额定电流的计算公式加以优化分析，得到总公式，并通过总公式总结出影响日标电线额定电流的6大因素。同时编制电子表格，利用函数公式快速计算0.5mm2AV、1.25mm2AVSSH和2mm2AESSX电线的额定电流，并将计算的结果与日标电线规格书中给出的额定电流值加以比对，在验证JASO D609标准公式适用性的同时，也给出了一种通过计算方法得到日标低压汽车电线的额定电流的方法，进一步增强对电线额定电流的认识，为低压电线的后续选型提供有力的依据。