汽車電線發(fā)煙曲線淺析

來源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2023-01-04 14:53

一、什么是發(fā)煙曲線？

所謂發(fā)煙曲線，即汽車電線由于過載電流導(dǎo)致汽車電線溫度過高造成絕緣材料破壞的失效模式確定現(xiàn)象為發(fā)煙情況下，極限過載電流和發(fā)煙開始時間的關(guān)系曲線。這個概念來源于日本汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JASO D609。

二、JASO D609標(biāo)準(zhǔn)介紹

JASO D609標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于汽車電線載流量的標(biāo)準(zhǔn)，是汽車線束設(shè)計的重要參考資料。

JASO D609最早發(fā)布于1975年，歷經(jīng)1990版本、2001版本和2012版本，最新版本是2017版本。

這個標(biāo)準(zhǔn)定義了汽車電線的載流量及其額定值（額定電流）和溫升，由于成束造成的額定電流的下降和系數(shù)，也定義了過載電流以及極限過載電流和時間。

這個標(biāo)準(zhǔn)提出了一種由于過載電流使汽車電線溫度升高導(dǎo)致絕緣材料破壞的失效模式的現(xiàn)象-發(fā)煙，極限過載電流和發(fā)煙可開始時間的關(guān)系曲線即發(fā)煙曲線

在早期版本（2001以及以前版本），標(biāo)準(zhǔn)給出了各種日標(biāo)汽車電線不同環(huán)境溫度的載流量、成束降低系數(shù)和發(fā)煙開始時間曲線或列表?？梢宰鳛椴捎萌諛?biāo)電線設(shè)計整車電路和線束的依據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn)的《編制說明》中描述了標(biāo)準(zhǔn)正文中相關(guān)結(jié)果的理論計算依據(jù)和具體參數(shù)，并且描述了簡單示意性的試驗(yàn)驗(yàn)證方案。圖1就是標(biāo)準(zhǔn)的《編制說明》中關(guān)于發(fā)煙開始時間的試驗(yàn)示意圖，試驗(yàn)至少需要一個大的恒流源和一個足以保持溫度恒定的大的恒溫箱完成。

圖1發(fā)煙試驗(yàn)示意圖

但JASO D611標(biāo)準(zhǔn)的《編制說明》也強(qiáng)調(diào)其內(nèi)容只是對標(biāo)準(zhǔn)正文的解釋說明，并不構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的一部分。

JASO D609標(biāo)準(zhǔn)從2012版開始，內(nèi)容改動很大，主要更改包括：

?把汽車電線的確定額定電流，和極限過載電流的理論依據(jù)和計算方法作為正文,并給出了相應(yīng)的參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)正文不再直接給出各種型號汽車電線的額定電流和極限過載電流的結(jié)果，只在附錄中給出一個AVSS型電線的結(jié)果示例。

標(biāo)準(zhǔn)不再把發(fā)煙作為絕緣材料失效模式的唯一現(xiàn)象，增加了熱變形作為一種失效模式的現(xiàn)象。這是因?yàn)榻?jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)并不是所有材料都發(fā)煙。而熱變形是無法用肉眼觀察獲得的

標(biāo)準(zhǔn)直接給出了不同型號電線絕緣材料可耐受的長期工作溫度和瞬間過載電流的最高溫度。這些理論上可以通過通過不同溫度的發(fā)煙和熱變形測試而獲得，但實(shí)際并非能簡單獲得可靠的數(shù)據(jù)。

三、發(fā)煙試驗(yàn)存在的問題和分析

經(jīng)過實(shí)踐證明，發(fā)煙試驗(yàn)可操作性不高，往往得不到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。主要問題如下：

正如標(biāo)準(zhǔn)最新版本所述，所謂發(fā)煙主要集中在PVC材料，很多材料并不發(fā)煙或發(fā)煙不明顯，如硅橡膠材料，低煙無鹵材料等。

發(fā)煙不是瞬間發(fā)生的，它有一個逐漸的過程，沒有一個明顯的界定點(diǎn)，導(dǎo)致操作者無法清楚判定。

由于造成汽車電線的升溫的熱源是由導(dǎo)體產(chǎn)生的，所以絕緣的溫度上升是由里到外的（見圖2）。當(dāng)觀察到發(fā)煙時，往往接近導(dǎo)體的部位已經(jīng)超過絕緣材料允許的過載溫度。這種情況對于小截面薄壁電線不太明顯，上可以容忍，但對于大截面厚壁電線，特別是帶護(hù)套帶屏蔽的電纜，影響就比較大了，會產(chǎn)生過于樂觀誤導(dǎo)的結(jié)果。

表2電線溫度分布示意圖

四、總結(jié)

和JASO D609不同，德國團(tuán)體（大眾、奔馳、寶馬、保時捷和奧迪）標(biāo)準(zhǔn)LV 112- 3是把計算過載時間的極限過載溫度設(shè)定為額定溫度+50°C，這和ISO 19642國際標(biāo)準(zhǔn), GB/T25085國家標(biāo)準(zhǔn)，以及QC/T1037的熱過載試驗(yàn)溫度是一致的，對于每一個產(chǎn)品都是可以有一個確定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持的。

一旦極限過載溫度確定了，為了確定過載時間，重要的是確定具體型號規(guī)格電線的時間常數(shù)，這個需要計算電線的熱阻和熱容，熱阻和熱容和材料固有特性、以及結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。JASO D611LV 112-3都有相似的理論計算方法。相應(yīng)參數(shù)也可以通過試驗(yàn)測試取得，或從文獻(xiàn)中獲得。

發(fā)煙不是汽車電線由于熱過載導(dǎo)致失效模式的唯一現(xiàn)象，也不是一個十分明確和清晰的現(xiàn)象，而且可探測度也不高。