汽車線束搭鐵設計

何 勇，楊求光

（南京汽車集團有限公司，江蘇 南京 201407）

隨著汽車的日漸普及，汽車電器的發展日新月異，人們對汽車的安全性、舒適性、經濟性和排放性的要求越來越高。伴隨著科技進步，很多先進的電子技術應用在汽車行業，以提高汽車的安全性、舒適性及經濟性，汽車的電器集成化程度越來越高，汽車線束就變得越來越復雜，設計和生產制作過程控制難度越來越大。而汽車電路中最重要的因素之一——搭鐵點的設計就顯得尤為重要。首先是搭鐵的回路增加，其次是需要搭鐵的功能越來越多，搭鐵數量選擇等都需要考慮更多的因素，因此本文主要研究當前環境下整車電路線束搭鐵的設計策略。

線束搭鐵設計要體現：安全、可靠、穩定、合理、經濟。從以下3個方面來分析整車電路的搭鐵設計。

1 搭鐵分配設計原則

1.1 搭鐵種類介紹

整車地：顧名思義就是整車電路的地，它是由蓄電池負極直接接到車身，使車身成為一個大的負極，所有的搭鐵點都是通過車身搭鐵，因此汽車電路中的接地又被稱之為搭鐵。

功率地：主要是指大功率用電設備的搭鐵，例如發動機冷卻風扇、刮水電動機、玻璃升降電動機、空調鼓風機、座椅調節電動機、天窗電動機、門鎖電動機等。這些用電器的電流一般較大，會對其他弱電流或信號線產生干擾。

信號地：一般指小電流信號的搭鐵，有模擬信號、數字信號等，信號一般比較敏感，容易被干擾。

屏蔽層搭鐵：對于娛樂系統天線及高電壓工作用電器，由于其工作過程中對周圍電磁場影響較大，必須采用單芯屏蔽線，以達到保證接收信號準確，且對周圍線束電磁場影響最小作用。而單芯屏蔽線屏蔽層，直接通過搭鐵點接到整車地。如發動機點火線圈供電回路，工作過程會產生上萬伏高電壓，對周圍信號線干擾極大，甚至會導致整車EMC不通過，需采用單芯屏蔽線，屏蔽層接車身搭鐵。

1.2 搭鐵原則

總體來說，搭鐵點分配有3個原則。

1）強弱電分開搭鐵原則 如電動機類產品屬于大電流用電器，要與信號線及控制回路等小電流搭鐵分開。

2）安全件單獨搭鐵原則 如安全氣囊模塊、ABS、ECM等對整車性能及安全影響大的模塊，要采用單獨搭鐵；針對前照燈搭鐵，考慮一個搭鐵失效后，另一個可以繼續使用，必須將左右前照燈分開搭鐵。

3）就近搭鐵原則 考慮到經濟性、壓降小及最小干擾，搭鐵點盡量靠近模塊端，這樣搭鐵線短，導線成本低，線束回路壓降小，被干擾的可能性也隨之降低，特別是針對弱電信號搭鐵，以保證信號的真實傳遞。

除以上3個基本原則外，根據模塊特性還有以下幾點情況：①安全氣囊模塊由于是一個安全級別非常高的模塊，除了單獨搭鐵外還需要有備用搭鐵，作為備用方案，確保氣囊系統準確及時地工作；②所有搭鐵點都要避免噴漆／污染，避免搭鐵低于涉水高度；③蓄電池負極線、發動機搭鐵線等因導線截面較大，因此一定要控制好線長和走向，減小電壓降；④為增加安全性，發動機、車身一般要單獨連到蓄電池負極搭鐵；同時壓接端子大于10mm2端子要求鍍錫點焊。

2 搭鐵形式

2.1 車身搭鐵形式

目前主流車型搭鐵的形式主要有2種，第1種是車身焊接螺母，使用帶自攻功能螺釘（圖1）緊固線束搭鐵端子；第2種是車身焊接搭鐵螺栓，用螺母 （圖2） 緊固線束搭鐵端子。這2種形式各有一定的優缺點。

車身焊接螺母多用于日韓系車，工藝比較復雜，裝配時需要兩手配合，對搭鐵螺栓要求也較高，要求螺牙有一定的自攻功能，在緊固搭鐵端子時能夠將焊接螺母的油漆及氧化層刮掉，實現良好的搭鐵性能。采用這種形式的搭鐵，一般會對車身焊接螺母進行保護，即在油漆前增加工藝螺釘預裝配在上面，油漆后，將工藝螺栓取出，確保搭鐵點無油漆以保證搭鐵性能良好。這種形式裝配好后比較美觀。

車身焊接螺栓多用于歐美系車，裝配工藝較簡單；焊接螺栓在進入油漆前使用工藝螺母緊固，裝配搭鐵端子時再將螺母松掉。這種設計的好處是可以很好地保護搭鐵螺栓，油漆不到，可以確保搭鐵性能良好。但這種形式由于是焊接螺栓，車身會突出一個零件，不美觀，因此在位置的選擇上要易于安裝，同時又要兼顧美觀，在不容易發現的地方設置較好。

2.2 線束搭鐵端子形式

線束搭鐵端子選型主要根據以下幾個信息：載流量、搭鐵螺釘或螺母尺寸、布置位置、是否需要防轉等。下面介紹幾種主流的搭鐵端子及使用情況。

1）蓄電池負極及發動機搭鐵等大電流一般會選擇大端子，如圖3所示，適合大于10 mm2線徑，線束壓接部位常采用鍍錫點焊，使用帶膠熱縮管。

2）一般搭鐵端子如圖4

所示，一般是組合型，為了防止安裝時線束搭鐵端子跟轉，選取一個搭鐵片帶防轉機構，見圖5。

3）同一搭鐵點如有多個搭鐵回路，可通過以下3種形式將搭鐵回路拼接，可減少搭鐵點數量。

形式1（圖6） 同一搭鐵點所有搭鐵回路通過連接釘合并為一根搭鐵回路，僅壓接一個搭鐵端子，多使用在日韓系車。優點：成本低；缺點：工藝復雜，且回路中小電流回路壓降大，可能產生相互干擾。

形式2（圖5和圖7） 同一搭鐵點所有搭鐵回路單獨壓接搭鐵片，通過搭鐵片組合搭鐵，多使用在歐系車。優點：工藝簡單，性能可靠；缺點：成本高。

形式3（圖8） 同一搭鐵點將搭鐵回路按電流大小區分后，可將小電流搭鐵回路合并壓接到同一個搭鐵片上，再組合搭鐵，多使用在美系車。特點：工藝復雜程度適中，成本適中。

4）帶有插接件形式的搭鐵，如圖9所示，可以通過插接件匹配端子的形式實現搭鐵，用于拼接回路較多的場合，更改方便。可以實現電壓的穩定，較少搭鐵點，可以提高搭鐵的效果，減少干擾。有防水形式和非防水形式。這種設計由于成本較高在高檔車上可考慮使用。

3 整車搭鐵現狀及發動機搭鐵設計舉例

3.1 搭鐵現狀

在整車線束中，一般發動機艙搭鐵點最多，儀表板支架上盡量不要選取搭鐵點，因為支架與車身是靠螺栓連接，接觸電阻可能會超標，影響搭鐵性能。搭鐵線約占整車線束所有導線的15%～20%。

根據功能的差異，整車搭鐵點約在18～20個比較合適，基本上可以涵蓋整個電路設計的需要。目前主流車型搭鐵數量對比情況見表1。

3.2 發動機搭鐵設計舉例

由于發動機上的電器件 （發電機、起動機等眾多用電器件）的負極直接與發動機缸體剛性對接，發動機缸體通過搭鐵電纜搭鐵形成一個搭鐵回路，見圖10電流方向示意圖。發動機搭鐵一旦接觸不好，將造成停車時起動機搭鐵不良，無法起動；行車時，發電機搭鐵不良工作不正常，整車虧電以致發動機突然熄火，及部分接觸點因接觸電阻偏大而燒蝕等等眾多風險。

表1 主流車型搭鐵數量對比

最有效的發動機搭鐵：直接將發動機缸體與蓄電池負極對接。但由于布置原因，很難直接接到蓄電池負極，因此最好在發動機缸體和變速器殼體上對接，保證良好搭鐵性，如圖10所示。

發動機搭鐵選擇：①首選方案為接在發動機懸置上或缸體上，優點：搭鐵可靠，搭鐵線短，成本低；②次選方案為接在變速器與發動機對接的缸體上，優點：搭鐵可靠，但搭鐵線偏長，成本較高！

不建議在圖10條紋位置選擇搭鐵，因為此零件是靠2個安裝螺栓連接到缸體或變速器體上，過多地通過其他零件的裝配達到搭鐵，會存在搭鐵接觸不良隱患。若安裝螺栓扭矩不到位，或發動機振動過大，或發動機前傾后傾，都會引起發動機與懸置、車身間歇性接觸不良，導致電壓降過大，部分發動機電器件不工作。

4 結束語

汽車線束搭鐵設計是汽車電路設計中極其重要的環節，它體現了汽車線束設計水準的高低，對實現汽車電路的穩定可靠起著舉足輕重的作用。汽車線束搭鐵設計要形成一種搭鐵設計的策略，形成一種固化的搭鐵設計方案，固化的搭鐵方案是那些經過車型驗證，經過大量試驗驗證過的，可以直接去使用的設計方案，可以提高線束設計品質，縮短開發和驗證周期。

本文對汽車線束搭鐵策略進行了簡單闡述，提出幾點搭鐵策略以及搭鐵設計的思路，具體問題還需要具體分析。

［1］魏春源，譯.BOSCH汽車工程手冊 （中文第3版），2011.