汽车线束中的搭铁设计

汽车的电器集成化程度越来越高，汽车线束就变得越来越复杂，设计和生产制作过程控制难度越来越大。而汽车电路中最重要的因素之一 搭铁点 的设计就显得尤为重要。

 

搭铁分配设计原则

Design Principles for Overlap Distribution

1.搭铁种类介绍

 

整车地 ：顾名思义就是整车电路的地，它是由蓄电池负极直接接到车身，使整个车身与蓄电池负极相连，所有的搭铁点都是通过车身搭铁，因此汽车电路中的接地又被称之为 搭铁 。

功率地 ：主要是指大功率用电设备的搭铁，这些用电器的电流一般较大，会对其他弱电流或信号线产生干扰。

 

例如：发动机冷却风扇、刮水电动机、玻璃升降电动机、空调鼓风机、座椅调节电动机、天窗电动机、门锁电动机等。

 

信号地 ：一般指有信号传输的电器设备的搭铁，传输信号有模拟信号、数字信号等，信号一般比较敏感，容易被干扰。

 

 

屏蔽层搭铁 ：对于娱乐系统天线及高电压工作用电器，由于其工作过程中对周围电磁场影响较大，必须采用单芯屏蔽线，以达到保证接收信号准确，且对周围线束电磁场影响最小作用。

 

①单芯屏蔽线屏蔽层，直接通过搭铁点接到整车地。

 

②如发动机点火线圈供电回路，工作过程会产生上万伏高电压，对周围信号线干扰极大，甚至会导致整车EMC不通过，需采用单芯屏蔽线、屏蔽层接车身搭铁。

 

2.搭铁原则

 

 

总体来说，搭铁点分配有3个原则。

 

（1） 强弱电分开搭铁 原则，如电动机类产品属于大电流用电器，要与信号线及控制回路等小电流搭铁分开。

 

（2） 安全件单独搭铁 原则。

 

①如安全气囊模块、ABS、ECM 等对整车性能及安全影响大的模块，要采用单独搭铁。

 

②针对前照灯搭铁，考虑一个搭铁失效后，另一个可以继续使用，必须将左右前照灯分开搭铁。

 

（3） 就近搭铁 原则，考虑到经济性、压降小及最小干扰，搭铁点尽量靠近模块端。

 

这样搭铁线短，导线成本低，线束回路压降小，被干扰的可能性也随之降低，特别是针对弱电信号搭铁，以保证信号的真实传递。

 

 

除以上3个基本原则外，根据模块特性还有以下几点情况：

 

（1） 安全气囊模块 由于是一个安全级别非常高的模块，除了单独搭铁外还需要有备用搭铁，作为备用方案，确保气囊系统准确及时地工作。

 

（2）所有 搭铁点 都要避免喷漆/污染，避免搭铁低于涉水高度。

 

（3）蓄电池负极线、发动机搭铁线等因 导线截面较大 ，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降。

 

（4）为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到 蓄电池负极 搭铁，同时压接端子大于 10mm2端子要求镀锡点焊。

搭铁形式

Hitch Type

 

（1）车身搭铁形式。目前主流车型搭铁的形式主要有 2种。

 

①车身焊接螺母，使用带排屑功能螺栓紧固线束搭铁端子。

②车身焊接搭铁螺栓，用螺母紧固线束搭铁端子。

 

车身焊接螺母 多用于日韩系车，工艺比较复杂，装配时需要两手配合，对搭铁螺栓要求也较高，要求螺牙有一定的自攻功能，在紧固搭铁端子时能够将焊接螺母的油漆及氧化层刮掉，实现良好的搭铁性能。

 

采用这种形式的搭铁，一般会对车身焊接螺母进行保护，即在车身电泳前增加工艺螺钉预装配在上面，电泳后，将工艺螺栓取出，确保搭铁点无油漆以保证搭铁性能良好。这种形式装配好后比较美观。

 

 

车身焊接螺栓 多用于欧美系车，装配工艺较简单，焊接螺栓在进入电泳前使用工艺螺母紧固，装配搭铁端子时再将螺母松掉。

 

①这种设计的好处是可以很好地保护搭铁螺栓，搭铁螺栓不会被电泳漆覆盖，可以确保搭铁性能良好。

 

②但这种形式由于是焊接螺栓，车身会突出一个零件，不美观，因此在位置的选择上要易于安装，同时又要兼顾美观，在不容易发现的地方设置较好。

 

 

（2） 线束搭铁端子形式 。线束搭铁端子选型主要根据以下几个信息：载流量、搭铁螺钉或螺母尺寸、布置位置、是否需要防转等。

 

下面介绍几种主流的搭铁端子及使用情况。

 

①蓄电池负极及发动机搭铁等大电流一般会选择大端子，适合大于 10mm2线径，线束压接部位常采用镀锡点焊，使用带胶热缩管。

 

②一般搭铁端子，一般是组合型为了防止安装时线束搭铁端子跟转，选取一个搭铁片带防转机构。

 

③同一搭铁点如有多个搭铁回路，可通过以下 3 种形式将搭铁回路拼接，可减少搭铁点数量。

 

 

形式1  同一搭铁点所有搭铁回路通过连接钉合并为一根搭铁回路，仅压接一个搭铁端子，多使用在日韩系车。

 

优点 ：成本低

缺点 ：工艺复杂，且回路中小电流回路压降大，可能产生相互干扰

 

形式2  同一搭铁点所有搭铁回路单独压接搭铁片，通过搭铁片组合搭铁，多使用在欧系车。

 

优点 ：工艺简单，性能可靠

缺点 ：成本高

 

形式3  同一搭铁点将搭铁回路按电流大小区分后，可将小电流搭铁回路合并压接到同一个搭铁片上，再组合搭铁，多使用在美系车。

 

特点 ：工艺复杂程度适中，成本适中

 

 

整车搭铁现状

The Whole Vehicle Hitch Status

在整车线束中，一般发动机舱搭铁点最多，仪表板支架上尽量不要选取搭铁点，因为支架与车身是靠螺栓连接，接触电阻可能会过大，影响搭铁性能。

 

搭铁线约占整车线束所有导线的15%～20%。根据功能的差异，整车搭铁点约在18～20 个比较合适，基本上可以涵盖整个电路设计的需要。

 

整车发动机搭铁设计举例

Engine Hitch Design

由于发动机上的电器件（发电机、起动机等众多用电器件）的负极直接与发动机缸体刚性对接，发动机缸体通过搭铁电缆搭铁形成一个搭铁回路。

 

风险：

 

①发动机搭铁一旦接触不好，将造成停车时起动机搭铁不良，无法起动。

②行车时，发电机搭铁不良工作不正常，整车亏电以致发动机突然熄火。

③部分接触点因接触电阻偏大而烧蚀。

 

 

最有效的发动机搭铁 ：直接将发动机缸体与蓄电池负极对接。

 

但由于布置原因，很难直接接到蓄电池负极，因此最好在发动机缸体和变速器壳体上对接，保证良好搭铁性。

 

对于发动机搭铁选择：

 

① 首选方案 为接在发动机悬置上或缸体上，优点：搭铁可靠，搭铁线短，成本低。

 

② 次选方案 为接在变速器与发动机对接的缸体上，优点：搭铁可靠，但搭铁线偏长，成本较高。

 

 

因为此零件是靠 2 个安装螺栓连接到缸体或变速器体上，过多地通过其他零件的装配达到搭铁，会存在搭铁接触不良隐患。

 

若安装螺栓扭矩不到位，或发动机振动过大，或发动机前倾后倾，都会引起发动机与悬置、车身间歇性接触不良，导致电压降过大，部分发动机电器件不工作。

 

结语

Conclusion

汽车线束搭铁设计是汽车电路设计中极其重要的环节，它体现了汽车线束设计水平的高低，对实现汽车电路的稳定可靠起着举足轻重的作用。

 

汽车线束搭铁设计要形成一种搭铁设计的策略，形成一种固化的搭铁设计方案，固化的搭铁方案是那些经过车型验证，经过大量试验验证过的，可以直接去使用的设计方案，可以提高线束设计品质，缩短开发和验证周期。