整車接地設計淺析

孟胥里

整車接地設計淺析

孟胥里

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

文章討論整車接地的定義以及接地形式、接地區(qū)域，通過對接地負載的分類對接地的原則進行總結，同時指出在接地分配出現(xiàn)的潛回路問題及潛回路如何規(guī)避，對整車接地設計有一定參考意義。

接地；潛回路

引言

隨著汽車電子技術的發(fā)展，大量的汽車用電設備應用到汽車上，接地線越來越復雜。汽車在使用和維修過程中，接地是否良好直接影響汽車電氣設備能否正常工作。

本文將重點討論整車電氣接地的類型、接地分配以及需要注意的事項，并通過一個故障案例來說明接地系統(tǒng)的重要性。

1 接地定義

接地[1]，也叫搭鐵，是汽車上電氣設備的負極線與車身金屬部分的連接以及車身金屬部分與蓄電池負極的連接。汽車電氣設備使用直流電，一般汽車電路都采用單線制，即蓄電池正極線直接與各用電設備連接，蓄電池負極線直接搭在車體/車架上，用電設備的負極線搭在車架等金屬機件上，利用車體等的金屬體作公共通道，這種負極線與車體相連接的方式就稱為接地或搭鐵。

2 接地形式

電氣設備接地分為外殼接地和端子+導線接地，整車上端子+導線的接地形式的電氣用電設備比較多。

（1）外殼接地（case ground），如起動機、發(fā)電機、壓縮機等裝在發(fā)動機上的電器件；還有一些金屬外殼且用螺栓/螺母固定在車體或儀表臺管梁的電器件，如MP5主機、AVM；

（2）環(huán)形端子（Ring Terminal）+導線接地，適用于整車大部分電器件。

3 接地點區(qū)域

以三箱車為例，接地點數(shù)量一般在20~25個左右，位置一般在：

①車體A，B柱下（因為前后門線束在此與車身線束對接，頂棚線束的inline也在附近）；

②車體C柱附近（C柱附近電器用，另外兩箱車的尾門線的接地點也在此附近）；

③后側圍或尾門檻上，用于尾燈、倒車雷達、后霧燈等設備搭鐵；

④油泵地線建議油箱維修口附近或其它就近位置；

⑤IP橫梁上：左右兩邊，中間H型支架上；

⑥發(fā)動機艙內(nèi)：翼子板或減震器塔包；

⑦發(fā)動機缸體上（不建議上面的缸蓋上），變速箱上；

⑧其它位置如前排座椅的加強橫梁上；

⑨接地點可借用導電性良好的支架。

為避免漏水，漏氣，漏音，裝配困難等，以下位置不建議作為接地用：

①防火墻上；

②擋泥板；

③頂棚上；

④地板上。

4 接地負載分類

接地根據(jù)負載電流特性，分為功率地和信號地：

（1）功率地，又稱臟地（Dirty Ground），是大功率電器件的接地，如起動機、電機、燈光、喇叭、執(zhí)行器等；

（2）信號地，又稱干凈地（Clean Ground），一些低功率且對電壓敏感的電子設備的接地，如：EMS、IPC、傳感器、安全氣囊控制器等。

下面是整車上常見的幾種負載，電流特性曲線如下：

5 搭鐵共地原則

干凈地和臟地接地要求：

①干凈地和臟地不允許用內(nèi)連點（splice）接在一起；

②如果沒有接地失效（ground lift）的問題，干凈地和臟地并壓在同一個環(huán)形端子上，一般是可接受的。如果干凈地有冗余的接地（外殼接地或天線線纜接地），接地失效后，電流會從臟負載留到干凈負載，如果臟地電流夠大，就會損害干凈負載，此時就不能并壓。

③干凈地端子和臟地端子疊壓也是可以接受的。如果干凈地端子和臟地端子在打緊前已經(jīng)焊接在一起或機械地貼合在一起，那么此時應視為共地端子。

6 接地分配原則

搭鐵分配原則：

①就近搭鐵；

②重要電器件單獨搭鐵，如：EMS、ESC/ABS、TCU、SRS；

③大電流電器件單獨搭鐵，如：EPS、Cooling Fan；

④高頻信號電器件單獨搭鐵，如：Audio，AMP；

⑤運動件上不允許搭鐵，如四門和尾門；

⑥避免潛回路（Sneak path）。

7 潛回路

潛回路（Sneak Path）

潛回路[2]是指會導致非想要的功能發(fā)生或正常功能失效的電氣或邏輯路徑。一般包括電源潛回路和接地潛回路，此處指討論接地潛回路。

分析接地潛回路的方法，主要是接地斷開（Ground Lift）。

下面舉例說明：

例1，轉向燈潛回路。

根據(jù)下方電路圖，正常情況下，近光燈回路如Path A所示，電流經(jīng)過接地點GD1構成回路。

當接地點GD1斷開或失效或接觸不良時，近光燈通過前照燈總成內(nèi)的轉向燈構成潛回路，電流路徑如Path B所示，經(jīng)過接地點GD2構成回路。

圖1 正常情況下電流路徑

避免潛回路措施

①重組搭鐵點，重點關注外殼接地/天線接地的電器件接地；

②增加接地點連接線；

③增加二極管（少見），同時會有0.7V電壓抬升；

圖2 潛回路

在一些日系車型上，發(fā)艙線、IP線、車身線上都有接地點連接線。

關于接地點連接線，也有一定的弊端。如果沒有接地點連接線，則當接地螺栓松動或相關地線斷開時，則相關電器失效，能快速暴露并查出問題點，如果有這根線，則可能電器功能仍正常（通過其它地回路），但由此而來的地回路路徑不明確，配線保護的隱患大，問題不容易暴露。

8 總結

本文討論整車接地的定義以及接地形式、接地區(qū)域，通過對接地負載的分類對接地的原則進行總結，同時指出在接地分配出現(xiàn)的潛回路及潛回路如何規(guī)避，對整車接地設計有一定參考意義。

[1] 王善超.汽車接地技術[J].裝備制造技術, 2014(04):112-114.

[2] 張大慶,宋斌.電子系統(tǒng)的潛通路分析技術[J].光電技術應用,2006 (02):43-46.

Analysis of Grounding Design of Vehicle

Meng Xuli

（AnHui JiangHuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601）

This article discuss the definition of vehicle grounding and grounding area. Through the classification of grounding,the principle of grounding is summarized. At the same time, it points out the problem of sneak path in the grounding design and how to avoid sneak path.

Grounding; Sneak path

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.019

U462

A

1671-7988(2021)06-63-03

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孟胥里，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。