整車低壓線束搭鐵設計

孫敏強

（北京長城華冠汽車研發有限公司，江西 南昌 330000）

整車電源分配和搭鐵設計是汽車線束設計中的核心部分。良好的搭鐵設計是電源傳輸與信號傳遞的重要保證。如果搭鐵點選取不當，很容易造成信號干擾，從而影響電器件的功能實現。本文將針對搭鐵設計進行詳細闡述。

1 單線制與負極搭鐵

整車搭鐵系統有兩個重要的概念：單線制和負極搭鐵。

單線制指的是在汽車電子系統中從電源到用電設備只用一根導線相連，而用汽車車身、底盤、發動機等金屬機體作為另一公用導線。由于單線制節省導線，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，所以現代汽車電氣系統普遍采用單線制。

汽車電氣系統采用單線制時，蓄電池的一個電極接到車體上，俗稱“搭鐵”。若蓄電池的負極與車體相接，就稱負極搭鐵，反之為正極搭鐵。按照國家標準規定，國產汽車電氣系統均采用負極搭鐵。

2 搭鐵點的分類與介紹

1）電源搭鐵 蓄電池負極樁頭上的零電位。

2）整車搭鐵 整車上互相導通的，可導電的車身鈑金、底盤或者發動機零部件等。

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小／波形，可劃分為“臟搭鐵”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 （例如網絡通信）。臟搭鐵：峰值電流大于1 A的脈沖寬度調制負載和大于1 A的開關負載，如電機類和開關類負載。

4）射頻搭鐵 經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 如收音機天線搭鐵。

3 搭鐵分配設計流程（圖1）

圖1 搭鐵分配作業流程圖

4 搭鐵分配

考慮電器件的整車安裝位置，結合電器件負載類型及具體搭鐵類別，對各電器件進行搭鐵分配設計。

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、成本和質量。

2）盡可能減少各子系統之間不必要的互相干擾。

4.2 干擾產生的原理

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

當只有零件1工作時，I1=U／（L1+R1）；當只有零件2工作時，I2=U／（L1+L2+R2）；當2個零件都工作時，I1+I2=U／（L1+R1）+U ／（L1+L2+R2），此時如果I2明顯大于I1時，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

通常的設計規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，這兩個搭鐵回路就不能鉚接在一起。但請注意，這只是相當保守的設計規范，如果對這兩個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，應該盡可能降低L1的值，即降低鉚接點到搭鐵之間的電阻。因此應該盡量將鉚接點靠近搭鐵片，同時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 采用鉚接點進行搭鐵的合并形式 （圖3）

圖3 通過鉚接點合并搭鐵方式圖

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通過才被允許。

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，但需要得到相關專業的評審通過。

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，但需要得到相關專業的評審通過。

圖5 通過并線壓接端子合并搭鐵圖

5 搭鐵點的要求

1）搭鐵點的位置應該便于安裝和維修，并且搭接面能夠滿足扭矩要求。

2）每個搭鐵點不應該接超過2個接線片。

3）搭鐵點不應布置在強飛濺區域和積水區域。

4）搭鐵點不允許布置在通過螺栓連接的金屬件上，比如車門。儀表臺骨架設置搭鐵點時，只有當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行搭鐵安裝。

6 一般性的搭鐵分配原則

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

2）安全氣囊系統，搭鐵點不僅要單設，還需使用復合搭鐵，其目的是當其中一處搭鐵失效時，系統可以通過另一搭鐵點搭鐵，確保系統安全工作。

3）射頻信號為避免干擾其他系統，需要單獨搭鐵。

4）弱信號傳感器的搭鐵最好獨立，搭鐵點最好是在離傳感器近的位置，以保證信號的真實傳遞。

5）其他電器件可以根據具體的布置情況相互結合共用搭鐵點。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）蓄電池負極線，發動機搭鐵線等因導線截面積較大，因此一定要控制線長和走向，減小電壓降；為增加安全性，發動機、車身一般都要單獨連到蓄電池負極。

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

7 結束語

以上是汽車低壓線束搭鐵設計的一些內容，實際運用過程中，應該靈活使用。設計完畢后，還需要通過一些必要的測試以保證設計的可靠性。