商用汽車整車搭鐵性能研究

【摘" 要】本文主要闡述商用汽車整車搭鐵類型和性能要求，對整車搭鐵性能進行研究，提出搭鐵性能指標，為新車型的開發、指導進行整車搭鐵性能優劣評判提供依據。

【關鍵詞】搭鐵；公共搭鐵；屏蔽；電性能

中圖分類號：U463.6" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2022 ）12-0077-02

Study on Ground Performance of Truck

XIE Xiang-dong，QIN Zhen-hai，FU Wei-long，WANG Xue-you，WU Kai-kai，CHENG Zhe

（Shaanxi Automobile Group Co.，Ltd.，Xi'an 710005，China）

【Abstract】This paper introduces in details the types and performance requirements of truck，present the ground performance index，and provides the basis for the development of the new vehicle and guides the evaluation of the ground performance of the whole vehicle.

【Key words】ground；commonground；shield；electrical properties

整車搭鐵設計在汽車電氣系統中是十分重要的，搭鐵作為整車線路的一部分，是所有負載的回流通道或感應電流的泄流通道。如果搭鐵性能不符合設計要求，會造成電器負荷功能失效，嚴重的會危及人車安全。提出搭鐵性能指標及具體要求對整車電性能有重要意義。

1" 整車搭鐵類型

根據搭鐵的作用和用途不同，可將整車搭鐵類型劃分為以下幾類。

1）工作搭鐵。電路、電器設備或其他系統在正常工作時設置的搭鐵稱為工作搭鐵。工作搭鐵是負載或模擬傳感器、數字邏輯電路信號的等電位參考或參考平面，給負載或信號回流提供了低阻抗通道。

2）安全搭鐵。為了人身安全而將電器設備的金屬外殼搭鐵，或將金屬外殼與電底盤相連，這樣做的目的可將金屬外殼與大地或電底盤形成等電位，電流不會流經人體而造成人員電擊事故。

3）屏蔽搭鐵。為了避免電場、磁場對信號電路的耦合影響，將屏蔽層的一端或兩端搭鐵使形成的電場屏蔽層處處為零電位，形成的磁場使芯線和屏蔽層流過的電流大小相等，方向相反而相互抵消。

2" 搭鐵要求

根據上述不同搭鐵類型闡述其具體搭鐵要求。

2.1" 工作搭鐵要求

2.1.1" 搭鐵可靠性

2.1.1.1" 搭鐵點的選擇

1）公共搭鐵：公共搭鐵是指整車所有回路的回流點，即蓄電池負極柱處。

2）主搭鐵：主搭鐵一般分布在底盤部分，借助蓄電池負極柱連接端子、發動機飛輪殼、變速器法蘭盤、車架等部位，通過螺栓搭接與搭鐵線可靠連接。螺栓規格在M8～M10之間，連接時對螺紋孔做清漆除銹處理，甚至有的螺栓與螺紋孔配合為過盈配合，保證搭鐵的可靠性。

3）次搭鐵：次搭鐵一般分布在駕駛室部分，主要在駕駛室左右地板、中央配電盒、防火墻等部位，這些搭鐵點通過焊接螺柱與駕駛室本體、配電盒本體焊接成一體。焊接螺柱的規格為M6，通常在螺柱的表面做鍍錫處理。

2.1.1.2" 搭鐵負荷比例的分布

在整車電路中，電流按照沿最近回路回到電源負極，因此主搭鐵點的布局靠近蓄電池安裝側，保證與蓄電池負極間的電位均衡，減少導線回路對搭鐵電位的影響，同時搭鐵線上的大電流和沖擊電流被蓄電池吸收。根據蓄電池安裝位置和整車電器負載的布置情況，搭鐵點布局（發動機、變速器與車架或蓄電池負極間有主搭鐵先連接，不包括搭鐵冗余，主搭鐵線長度應符合走線最短原則）比例參照圖1。

在設計搭鐵拓撲圖時，根據負載特性和電器設備安裝位置合理選擇搭鐵點區域，搭鐵搭鐵點應選擇在表面平整的部位。由3D數據模型和電器設備接口，實際測量得出回路線總長，組建搭鐵拓撲圖。圖2為某車型典型的搭鐵拓撲圖，圖中圓點位置為搭鐵點。

2.1.2" 工作搭鐵性能要求

為了對工作搭鐵可靠性進行客觀有效地評價，需引入評價標準進行實車測試，其最主要的一個性能指標是電壓差，具體要求見表1。

2.2" 安全搭鐵要求

安全搭鐵主要是針對新能源車而設，可分為等電位搭鐵和保護搭鐵兩種。等電位搭鐵是一種避免人員接觸到高壓帶電部件導電外殼防止觸電的必要措施，搭鐵點在車輛底盤；保護搭鐵是用于避免人員接觸到充電系統帶電體防止觸電的必要措施，搭鐵點在大地。

2.2.1" 等電位搭鐵性能要求

根據GB/T 18384—2020《電動汽車安全要求》及大眾公司《電動汽車電性能和高壓安全部件》對等電位搭鐵電位均衡電阻的要求，電位均衡電阻根據高壓部件的結構、所處位置及固定方式不同而要求不同，具體要求如下。等電位搭鐵性能要求示意圖如圖3所示。

1）高壓部件其箱蓋與箱體之間的電位均衡電阻Rlt;10mΩ。

2）直接安裝在車架上的高壓部件箱體與車架之間的電位均衡電阻Rlt;40mΩ。

3）兩個高壓部件，其最大距離不超過2.5m，高壓部件箱體之間的電位均衡電阻Rlt;100mΩ。

4）通過支架連接到車架上的高壓部件，高壓部件箱體與支架之間的電位均衡電阻Rlt;20mΩ，高壓部件箱體與車架之間的電位均衡電阻Rlt;40mΩ。

2.2.2" 保護搭鐵要求

保護搭鐵是將電氣設備的外露可導電部分用保護線與大地直接連接的防護措施。保護搭鐵一般可作為一種電擊防護措施應用在電動汽車充電系統中。圖4為對電動汽車車身采用保護搭鐵措施，即利用PE線直接搭鐵，系統形式實際為TT形式。此時如果人員站在地面上接觸到帶有危險電壓的設備外殼（例如圖4中的電動汽車車身外殼），由于保護線PE的電阻很小，故人體兩端承受的電壓也很小，通過人體的漏電流也就會很小（漏電流都由PE線經大地流回電網，如圖4中虛線所示），從而使得人員的間接電擊危險性大大降低。

2.2.3" 保護搭鐵線要求

保護搭鐵線顏色一般為黃綠雙色線，設備保護搭鐵點一般在設備的連接處，應有搭鐵標識符號并可靠連接。在短路情況下，保護搭鐵線的連接I2t大于高壓回路過電流保護裝置的I2t值。保護搭鐵線的截面積選取見表2。

2.3" 屏蔽搭鐵要求

屏蔽搭鐵是指對屏蔽電纜的屏蔽層進行搭鐵處理。屏蔽電纜的屏蔽層通常由銅、鋁等非磁性材料制成，并且厚度很薄，遠小于使用頻率上的金屬材料的趨膚深度，因此屏蔽層所起的屏蔽效果主要不是由于金屬體本身對電場、磁場的反射、吸收、分流產生的，而是由于屏蔽層的搭鐵產生的，搭鐵的形式將直接影響其屏蔽效果。

2.3.1" 單端搭鐵

對于低頻電路（flt;1MHz）時，電路通常是單端搭鐵，屏蔽電纜的屏蔽層也應單端搭鐵，搭鐵方式最好選用圖5所示的方式。

2.3.2" 兩端搭鐵

對于高頻電路（ fgt;1MHz）時，電路通常是兩端搭鐵，屏蔽電纜的屏蔽層也應兩端搭鐵，搭鐵方式最好選用圖6所示的方式。

2.3.3" 復合搭鐵

對于頻率范圍較寬的電路采用復合搭鐵方式，搭鐵方式如圖7所示，屏蔽電纜的屏蔽層一端搭鐵，另一端通過一小電容搭鐵。在低頻段小電容相當于開路，屏蔽層是單端搭鐵，在高頻段電容阻抗很低，屏蔽層相當于雙端搭鐵。

2.4" 屏蔽搭鐵性能要求

在工程實踐中，通常對信號線或高壓大電流電源線的屏蔽層進行搭鐵處理，并且要求搭鐵線長度小于300mm，搭鐵阻抗小于50mΩ。

3" 結束語

整車搭鐵設計的優劣決定了整車電氣系統工作的可靠性，本文提出具體的性能指標為整車搭鐵性能進行客觀地評判提供依據，指導進行搭鐵性能測試驗證，獲取電氣參數，提早發現搭鐵設計中存在的安全隱患。

參考文獻：

[1] 沙斐. 機電一體化系統的電磁兼容技術[M]. 北京：中國電力出版社，1999.

[2] 楊國樑，端木瓊，王子龍，等. 整車電氣系統搭鐵設計及驗證測試[J]. 汽車電器，2015（7）：54.

[3] SAE J1908—2011，電氣搭鐵方法[S].

（編輯" 楊" 景）