孫敏強(qiáng)

（北京長城華冠汽車研發(fā)有限公司，江西 南昌 330000）

整車電源分配和搭鐵設(shè)計(jì)是汽車線束設(shè)計(jì)中的核心部分。良好的搭鐵設(shè)計(jì)是電源傳輸與信號傳遞的重要保證。如果搭鐵點(diǎn)選取不當(dāng)，很容易造成信號干擾，從而影響電器件的功能實(shí)現(xiàn)。本文將針對搭鐵設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 單線制與負(fù)極搭鐵

整車搭鐵系統(tǒng)有兩個(gè)重要的概念：單線制和負(fù)極搭鐵。

單線制指的是在汽車電子系統(tǒng)中從電源到用電設(shè)備只用一根導(dǎo)線相連，而用汽車車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等金屬機(jī)體作為另一公用導(dǎo)線。由于單線制節(jié)省導(dǎo)線，線路簡化清晰，安裝和檢修方便，且電器件也不需要與車體絕緣，所以現(xiàn)代汽車電氣系統(tǒng)普遍采用單線制。

汽車電氣系統(tǒng)采用單線制時(shí)，蓄電池的一個(gè)電極接到車體上，俗稱“搭鐵”。若蓄電池的負(fù)極與車體相接，就稱負(fù)極搭鐵，反之為正極搭鐵。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國產(chǎn)汽車電氣系統(tǒng)均采用負(fù)極搭鐵。

2 搭鐵點(diǎn)的分類與介紹

1）電源搭鐵 蓄電池負(fù)極樁頭上的零電位。

2）整車搭鐵 整車上互相導(dǎo)通的，可導(dǎo)電的車身鈑金、底盤或者發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等。

3）電源信號搭鐵 整車上各類電氣元器件的電源饋線。按照回路中的電流的大?。ㄐ危蓜澐譃椤芭K搭鐵”或者“干凈搭鐵”。干凈搭鐵：峰值電流小于1 A的搭鐵，如傳感器信號反饋或者不同零部件之間的控制信號 （例如網(wǎng)絡(luò)通信）。臟搭鐵：峰值電流大于1 A的脈沖寬度調(diào)制負(fù)載和大于1 A的開關(guān)負(fù)載，如電機(jī)類和開關(guān)類負(fù)載。

4）射頻搭鐵 經(jīng)常被用作控制射頻干擾的搭鐵。這類搭鐵一般都是通過裝配直接裝在車身鈑金上，不能用作任何搭鐵電流的旁路。

5）天線搭鐵 如收音機(jī)天線搭鐵。

3 搭鐵分配設(shè)計(jì)流程（圖1）

圖1 搭鐵分配作業(yè)流程圖

4 搭鐵分配

考慮電器件的整車安裝位置，結(jié)合電器件負(fù)載類型及具體搭鐵類別，對各電器件進(jìn)行搭鐵分配設(shè)計(jì)。

4.1 總體原則

1）就近搭鐵。盡可能縮短搭鐵回路長度，減小回路電壓降、成本和質(zhì)量。

2）盡可能減少各子系統(tǒng)之間不必要的互相干擾。

4.2 干擾產(chǎn)生的原理

理想情況下，每個(gè)電器件都需就近單獨(dú)搭鐵，然而這樣會造成整車搭鐵數(shù)量過多，極大地增加裝配復(fù)雜性，增加整車質(zhì)量和成本，因此這種方法并不是最佳選擇。在進(jìn)行搭鐵設(shè)置時(shí)，必須考慮對搭鐵進(jìn)行共用、合并。圖2為搭鐵合并干擾圖。

當(dāng)只有零件1工作時(shí)，I1=U／（L1+R1）；當(dāng)只有零件2工作時(shí)，I2=U／（L1+L2+R2）；當(dāng)2個(gè)零件都工作時(shí)，I1+I2=U／（L1+R1）+U ／（L1+L2+R2），此時(shí)如果I2明顯大于I1時(shí)，那么零件1與搭鐵之間的電勢差會增加很大，將會影響到其正常工作。

圖2 搭鐵合并干擾圖

通常的設(shè)計(jì)規(guī)范都會禁止臟搭鐵和干凈搭鐵鉚接在一起。如果高、低搭鐵電流的大小差值超過了1／5的話，這兩個(gè)搭鐵回路就不能鉚接在一起。但請注意，這只是相當(dāng)保守的設(shè)計(jì)規(guī)范，如果對這兩個(gè)回路做了詳盡分析后，就可以鉚接在一起。

從以上分析可以知曉，為了盡可能減少鉚接引起的干擾，應(yīng)該盡可能降低L1的值，即降低鉚接點(diǎn)到搭鐵之間的電阻。因此應(yīng)該盡量將鉚接點(diǎn)靠近搭鐵片，同時(shí)若有必要需要增加這段的線徑。

4.3 幾種搭鐵回路的連接方式

4.3.1 采用鉚接點(diǎn)進(jìn)行搭鐵的合并形式 （圖3）

圖3 通過鉚接點(diǎn)合并搭鐵方式圖

第1種方式干凈搭鐵回路之間的鉚接是允許的，第2種臟搭鐵回路之間的鉚接，需要按照4.2的方法進(jìn)行分析，若通過也是完全可以接受，對于第3種臟搭鐵與干凈搭鐵回路相互鉚接，通常是不允許這樣的，除非得到專家的評審?fù)ㄟ^才被允許。

4.3.2 采用搭鐵片共同搭鐵合并形式 （圖4）

圖4 通過接線片合并搭鐵方式圖

第1種方式干凈搭鐵回路之間的搭鐵端子搭接是允許的；第2種臟搭鐵回路之間的搭鐵端子搭接，也是完全可以接受的；對于第3種臟搭鐵與干凈搭鐵端子搭接，通常是可以接受的，但需要得到相關(guān)專業(yè)的評審?fù)ㄟ^。

4.3.3 在搭鐵末端一并壓接到搭鐵端子的形式 （圖5）

第1種方式干凈搭鐵回路之間的回路并接是允許的；第2種臟搭鐵回路之間的回路并接也是完全可以接受的；對于第3種臟搭鐵與干凈搭鐵回路并接，通常是可以接受的，但需要得到相關(guān)專業(yè)的評審?fù)ㄟ^。

圖5 通過并線壓接端子合并搭鐵圖

5 搭鐵點(diǎn)的要求

1）搭鐵點(diǎn)的位置應(yīng)該便于安裝和維修，并且搭接面能夠滿足扭矩要求。

2）每個(gè)搭鐵點(diǎn)不應(yīng)該接超過2個(gè)接線片。

3）搭鐵點(diǎn)不應(yīng)布置在強(qiáng)飛濺區(qū)域和積水區(qū)域。

4）搭鐵點(diǎn)不允許布置在通過螺栓連接的金屬件上，比如車門。儀表臺骨架設(shè)置搭鐵點(diǎn)時(shí)，只有當(dāng)其是焊接在車身上才允許。

5）對于車身鈑金厚度小于3 mm的地方，推薦使用焊接螺母解決方案。對于大于3 mm的厚板，建議使用自攻螺釘進(jìn)行搭鐵安裝。

6 一般性的搭鐵分配原則

1）發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ABS等對整車性能及安全影響大，易受其他用電設(shè)備干擾的電器件 （如音響、油位傳感器等），這些件的搭鐵一定要單設(shè)。

2）安全氣囊系統(tǒng)，搭鐵點(diǎn)不僅要單設(shè)，還需使用復(fù)合搭鐵，其目的是當(dāng)其中一處搭鐵失效時(shí)，系統(tǒng)可以通過另一搭鐵點(diǎn)搭鐵，確保系統(tǒng)安全工作。

3）射頻信號為避免干擾其他系統(tǒng)，需要單獨(dú)搭鐵。

4）弱信號傳感器的搭鐵最好獨(dú)立，搭鐵點(diǎn)最好是在離傳感器近的位置，以保證信號的真實(shí)傳遞。

5）其他電器件可以根據(jù)具體的布置情況相互結(jié)合共用搭鐵點(diǎn)。原則就是就近搭鐵，避免搭鐵線過長，造成不必要的電壓降。

6）蓄電池負(fù)極線，發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線等因?qū)Ь€截面積較大，因此一定要控制線長和走向，減小電壓降；為增加安全性，發(fā)動(dòng)機(jī)、車身一般都要單獨(dú)連到蓄電池負(fù)極。

7）需要將電子搭鐵和功率搭鐵區(qū)分開來，將模擬信號搭鐵與數(shù)字信號搭鐵分開，避免信號之間的相互干擾。

7 結(jié)束語

以上是汽車低壓線束搭鐵設(shè)計(jì)的一些內(nèi)容，實(shí)際運(yùn)用過程中，應(yīng)該靈活使用。設(shè)計(jì)完畢后，還需要通過一些必要的測試以保證設(shè)計(jì)的可靠性。