汽車線束搭鐵設(shè)計(jì)

何 勇，楊求光

（南京汽車集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 201407）

隨著汽車的日漸普及，汽車電器的發(fā)展日新月異，人們對(duì)汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求越來(lái)越高。伴隨著科技進(jìn)步，很多先進(jìn)的電子技術(shù)應(yīng)用在汽車行業(yè)，以提高汽車的安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性，汽車的電器集成化程度越來(lái)越高，汽車線束就變得越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制作過(guò)程控制難度越來(lái)越大。而汽車電路中最重要的因素之一——搭鐵點(diǎn)的設(shè)計(jì)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(lái)越多，搭鐵數(shù)量選擇等都需要考慮更多的因素，因此本文主要研究當(dāng)前環(huán)境下整車電路線束搭鐵的設(shè)計(jì)策略。

線束搭鐵設(shè)計(jì)要體現(xiàn)：安全、可靠、穩(wěn)定、合理、經(jīng)濟(jì)。從以下3個(gè)方面來(lái)分析整車電路的搭鐵設(shè)計(jì)。

1 搭鐵分配設(shè)計(jì)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(fù)極直接接到車身，使車身成為一個(gè)大的負(fù)極，所有的搭鐵點(diǎn)都是通過(guò)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(shè)備的搭鐵，例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇、刮水電動(dòng)機(jī)、玻璃升降電動(dòng)機(jī)、空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)、座椅調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)、天窗電動(dòng)機(jī)、門鎖電動(dòng)機(jī)等。這些用電器的電流一般較大，會(huì)對(duì)其他弱電流或信號(hào)線產(chǎn)生干擾。

信號(hào)地：一般指小電流信號(hào)的搭鐵，有模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等，信號(hào)一般比較敏感，容易被干擾。

屏蔽層搭鐵：對(duì)于娛樂系統(tǒng)天線及高電壓工作用電器，由于其工作過(guò)程中對(duì)周圍電磁場(chǎng)影響較大，必須采用單芯屏蔽線，以達(dá)到保證接收信號(hào)準(zhǔn)確，且對(duì)周圍線束電磁場(chǎng)影響最小作用。而單芯屏蔽線屏蔽層，直接通過(guò)搭鐵點(diǎn)接到整車地。如發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈供電回路，工作過(guò)程會(huì)產(chǎn)生上萬(wàn)伏高電壓，對(duì)周圍信號(hào)線干擾極大，甚至?xí)?dǎo)致整車EMC不通過(guò)，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(lái)說(shuō)，搭鐵點(diǎn)分配有3個(gè)原則。

1）強(qiáng)弱電分開搭鐵原則 如電動(dòng)機(jī)類產(chǎn)品屬于大電流用電器，要與信號(hào)線及控制回路等小電流搭鐵分開。

2）安全件單獨(dú)搭鐵原則 如安全氣囊模塊、ABS、ECM等對(duì)整車性能及安全影響大的模塊，要采用單獨(dú)搭鐵；針對(duì)前照燈搭鐵，考慮一個(gè)搭鐵失效后，另一個(gè)可以繼續(xù)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(jīng)濟(jì)性、壓降小及最小干擾，搭鐵點(diǎn)盡量靠近模塊端，這樣搭鐵線短，導(dǎo)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(duì)弱電信號(hào)搭鐵，以保證信號(hào)的真實(shí)傳遞。

除以上3個(gè)基本原則外，根據(jù)模塊特性還有以下幾點(diǎn)情況：①安全氣囊模塊由于是一個(gè)安全級(jí)別非常高的模塊，除了單獨(dú)搭鐵外還需要有備用搭鐵，作為備用方案，確保氣囊系統(tǒng)準(zhǔn)確及時(shí)地工作；②所有搭鐵點(diǎn)都要避免噴漆／污染，避免搭鐵低于涉水高度；③蓄電池負(fù)極線、發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線等因?qū)Ь€截面較大，因此一定要控制好線長(zhǎng)和走向，減小電壓降；④為增加安全性，發(fā)動(dòng)機(jī)、車身一般要單獨(dú)連到蓄電池負(fù)極搭鐵；同時(shí)壓接端子大于10mm2端子要求鍍錫點(diǎn)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(yōu)缺點(diǎn)。

車身焊接螺母多用于日韓系車，工藝比較復(fù)雜，裝配時(shí)需要兩手配合，對(duì)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(shí)能夠?qū)⒑附勇菽傅挠推峒把趸瘜庸蔚簦瑢?shí)現(xiàn)良好的搭鐵性能。采用這種形式的搭鐵，一般會(huì)對(duì)車身焊接螺母進(jìn)行保護(hù)，即在油漆前增加工藝螺釘預(yù)裝配在上面，油漆后，將工藝螺栓取出，確保搭鐵點(diǎn)無(wú)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(jiǎn)單；焊接螺栓在進(jìn)入油漆前使用工藝螺母緊固，裝配搭鐵端子時(shí)再將螺母松掉。這種設(shè)計(jì)的好處是可以很好地保護(hù)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(huì)突出一個(gè)零件，不美觀，因此在位置的選擇上要易于安裝，同時(shí)又要兼顧美觀，在不容易發(fā)現(xiàn)的地方設(shè)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(jù)以下幾個(gè)信息：載流量、搭鐵螺釘或螺母尺寸、布置位置、是否需要防轉(zhuǎn)等。下面介紹幾種主流的搭鐵端子及使用情況。

1）蓄電池負(fù)極及發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵等大電流一般會(huì)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(diǎn)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(shí)線束搭鐵端子跟轉(zhuǎn)，選取一個(gè)搭鐵片帶防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，見圖5。

3）同一搭鐵點(diǎn)如有多個(gè)搭鐵回路，可通過(guò)以下3種形式將搭鐵回路拼接，可減少搭鐵點(diǎn)數(shù)量。

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

形式2（圖5和圖7） 同一搭鐵點(diǎn)所有搭鐵回路單獨(dú)壓接搭鐵片，通過(guò)搭鐵片組合搭鐵，多使用在歐系車。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，性能可靠；缺點(diǎn)：成本高。

形式3（圖8） 同一搭鐵點(diǎn)將搭鐵回路按電流大小區(qū)分后，可將小電流搭鐵回路合并壓接到同一個(gè)搭鐵片上，再組合搭鐵，多使用在美系車。特點(diǎn)：工藝復(fù)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(guò)插接件匹配端子的形式實(shí)現(xiàn)搭鐵，用于拼接回路較多的場(chǎng)合，更改方便。可以實(shí)現(xiàn)電壓的穩(wěn)定，較少搭鐵點(diǎn)，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(shè)計(jì)由于成本較高在高檔車上可考慮使用。

3 整車搭鐵現(xiàn)狀及發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵設(shè)計(jì)舉例

3.1 搭鐵現(xiàn)狀

在整車線束中，一般發(fā)動(dòng)機(jī)艙搭鐵點(diǎn)最多，儀表板支架上盡量不要選取搭鐵點(diǎn)，因?yàn)橹Ъ芘c車身是靠螺栓連接，接觸電阻可能會(huì)超標(biāo)，影響搭鐵性能。搭鐵線約占整車線束所有導(dǎo)線的15%～20%。

根據(jù)功能的差異，整車搭鐵點(diǎn)約在18～20個(gè)比較合適，基本上可以涵蓋整個(gè)電路設(shè)計(jì)的需要。目前主流車型搭鐵數(shù)量對(duì)比情況見表1。

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵設(shè)計(jì)舉例

由于發(fā)動(dòng)機(jī)上的電器件 （發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)等眾多用電器件）的負(fù)極直接與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體剛性對(duì)接，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體通過(guò)搭鐵電纜搭鐵形成一個(gè)搭鐵回路，見圖10電流方向示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵一旦接觸不好，將造成停車時(shí)起動(dòng)機(jī)搭鐵不良，無(wú)法起動(dòng)；行車時(shí)，發(fā)電機(jī)搭鐵不良工作不正常，整車虧電以致發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火，及部分接觸點(diǎn)因接觸電阻偏大而燒蝕等等眾多風(fēng)險(xiǎn)。

表1 主流車型搭鐵數(shù)量對(duì)比

最有效的發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵：直接將發(fā)動(dòng)機(jī)缸體與蓄電池負(fù)極對(duì)接。但由于布置原因，很難直接接到蓄電池負(fù)極，因此最好在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和變速器殼體上對(duì)接，保證良好搭鐵性，如圖10所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵選擇：①首選方案為接在發(fā)動(dòng)機(jī)懸置上或缸體上，優(yōu)點(diǎn)：搭鐵可靠，搭鐵線短，成本低；②次選方案為接在變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接的缸體上，優(yōu)點(diǎn)：搭鐵可靠，但搭鐵線偏長(zhǎng)，成本較高！

不建議在圖10條紋位置選擇搭鐵，因?yàn)榇肆慵强?個(gè)安裝螺栓連接到缸體或變速器體上，過(guò)多地通過(guò)其他零件的裝配達(dá)到搭鐵，會(huì)存在搭鐵接觸不良隱患。若安裝螺栓扭矩不到位，或發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大，或發(fā)動(dòng)機(jī)前傾后傾，都會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)與懸置、車身間歇性接觸不良，導(dǎo)致電壓降過(guò)大，部分發(fā)動(dòng)機(jī)電器件不工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車線束搭鐵設(shè)計(jì)是汽車電路設(shè)計(jì)中極其重要的環(huán)節(jié)，它體現(xiàn)了汽車線束設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的高低，對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車電路的穩(wěn)定可靠起著舉足輕重的作用。汽車線束搭鐵設(shè)計(jì)要形成一種搭鐵設(shè)計(jì)的策略，形成一種固化的搭鐵設(shè)計(jì)方案，固化的搭鐵方案是那些經(jīng)過(guò)車型驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)的，可以直接去使用的設(shè)計(jì)方案，可以提高線束設(shè)計(jì)品質(zhì)，縮短開發(fā)和驗(yàn)證周期。

本文對(duì)汽車線束搭鐵策略進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，提出幾點(diǎn)搭鐵策略以及搭鐵設(shè)計(jì)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(cè) （中文第3版），2011.