載貨汽車的搭鐵設計探討

馬雷剛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

載貨汽車的搭鐵設計探討

馬雷剛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章針對載貨汽車電氣系統中的重要組成部分——搭鐵的設計進行了探討。分別討論了汽車搭鐵的功能類型分類、各種搭鐵連接方式的優缺點、及設計目標的設置和實施方案的選擇，結合載貨汽車具體搭鐵布置與連接結構，最終從設計的角度總結出一套搭鐵建議方案，以便后期汽車電路的搭鐵設計時參考使用。

搭鐵設計；電壓降；電阻

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-34-03

前言

汽車電路中從電源到用電設備只用一根導線連接，以汽車底盤、發動機等金屬機體作為一根公用導線的接線方式稱為單線制。采用單線制時，電源的一個電極接到車體上稱為搭鐵。汽車電源系統的負極與車體相連稱作負極搭鐵，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的形式[1]。隨著經濟社會的不斷進步，為使汽車具備更高的可操作性、安全性和舒適性，要在汽車內部配置更多的電氣設備，而搭鐵設計的合理性和可靠性將成為這些電氣設備能否正常工作的關鍵。曾有有車輛出現過因儀表臺骨架由噴漆改為過塑處理工藝變化引起儀表臺處的搭鐵點搭鐵不良，導致出現開雨刮時水溫指示偏高的問題。汽車搭鐵的設計一定要引起足夠重視。

1、搭鐵的類型和功能

根據連接的回路的工作特性不同，搭鐵所扮演的角色也不同。

（1）電源搭鐵：其功能是向電器件提供一個電流傳輸通道。如照明系統、空調系統、各種工作電機、電磁閥等，這些用電器的特點是回路電流較大。

（2）信號搭鐵：其功能是保證汽車上一些自動化設備能夠良好運行，主要包括無線設備、控制器以及傳感器的特殊搭鐵。如ABS控制器、發動機ECM、組合儀表，這些用電器要求一個穩定的工作電位。

（3）防靜電搭鐵：其功能是保證汽車精密設備以及駕乘人員不受靜電影響和危害的搭鐵，如燃油箱的加油口、輪胎附近等都較易產生靜電。卡車多用金屬油箱，且全車鈑金件較多，很少有此類問題。

2、搭鐵的連接方式

（1）串聯單點搭鐵，其等效電路如圖1所示。電器件1、2、3經過的電流分別是I1、I2、I3，串聯搭鐵回路各處的等效電阻分別為R1、R2、R3，那么掛點A、B、C三點的電位則分別是UA=（I1+I2+I3）R1，UB=UA+（I2+I3）R2，UC=UA+UB+ I3R3。由此可知，采用串聯單點搭鐵連接方式，雖可以極大的減少導線的使用量簡化線束且方便布置，但當電器件電流較大時各掛接點的電位相差較多，當開啟或關閉某一電器件時，會使另外電器件的搭鐵電位發生劇烈跳變。

圖1 串聯單點搭鐵等效電路圖

（2）并聯單點搭鐵連接方式，其等效電路如圖2所示。電器件1、2、3的搭鐵電位UA=I1R1，UB=I2R2，UC=I3R3。此種連接方式各電器件搭鐵電位互不影響，能夠有效的提高抗干擾性能，但存在搭鐵導線使用量多，布置難度加大的缺點。

圖2 并聯單點搭鐵等效電路圖

車輛的搭鐵連接中，導線自身電阻的存在、搭鐵金屬件自身電阻的存在、搭鐵連接點接觸電阻的存在，使得車輛整體的搭鐵連接方式并不是單純的串聯搭鐵或并聯搭鐵，而是一種混合連接的狀態，如圖3。我們要做的就是通過合理的布置和連接減少系統中串聯部分的電阻，在局部形成大功率電源回路搭鐵與敏感的信號回路搭鐵成并聯結構以減少電源搭鐵對信號搭鐵的影響。

圖3 車輛搭鐵等效電路圖

3、搭鐵設計的目的和方法

搭鐵設計的目的通過具體的措施，在接受的成本范圍內實現 “到電源負極的小電壓降”的追求。追求是“到電源負極的小電壓降”，成本的可接受是約束。我們的方法是通過合理的分析、布局、連接以實現資源高效的利用。

（1）電源搭鐵類，因其大電流的特性決定我們的重點是盡可能減少到電器件到電源負極之間的電阻。實現方式是回路的大截面和減少接觸電阻，可以充分利用車架和車身的大截面低阻值的特性，輔以大截面電纜在公共回路上的連接，形成一個至電源負極低電阻的平臺。各電器件用較大截面導線就近連接到這個平臺上，這樣就會形成每個電器件到電源負極低電阻、小電壓降的目標。連接回路使用的導線截面根據通過的電流進行適應性調整，達到控制成本的目的。

（2）信號搭鐵，因其小電流的特性，決定我們的側重點不能放在降低回路電阻，那樣做的結果是成本高而電壓降并不明顯，而是從減少其電器件到電源負極所經回路的電流入手。也就是要盡可能避免串聯單點搭鐵的結構尤其是和大電流電器件形成串聯單點搭鐵。當不可避免的和大電流電器件形成串聯單點搭鐵時，那么就需要調整搭鐵分布，使信號搭鐵的位置靠近電源負極一端，并加大共用回路導線截面，減少共用回路電阻值，達到“到電源負極的小電壓降”的目標。

4、載貨汽車搭鐵布置連接和注意事項

載貨汽車搭鐵的金屬載體按模塊主要分為：車身鈑金、車架、發動機機體、儀表臺金屬骨架等幾部分。而電源的負極有發電機負極和蓄電池負極兩個。常見的布置及連接如圖4所示。儀表臺金屬骨架與駕駛室直接貼合在一起形成導通連接；駕駛室與車架通過駕駛室懸置形成導通連接，并通過電纜5進行并聯加強；車架與蓄電池負極之間通過電纜1進行導通連接；發動機與車架通過發動機懸置形成導通連接，并通過電纜3進行并聯加強；起動機和發電機分別通過電纜2和電纜4形成與發動機機體的導通連接。

圖4 一般載貨汽車搭鐵連接主干回路結構

（1）由于起動回路電流較大，重型載貨汽車短時電流達1000A以上，因此電纜1、電纜2、電纜3的截面一定要足夠大，電纜長度要盡量短，電纜3的布置在起動機附近，以保證起動機工作的電壓充足。

（2）電纜4極其兩端接觸電阻是發動機起動后整個車輛搭鐵回路的終端串聯電阻，這段回路電阻也要盡可能減小，圖5的連接方式進行起動機、發電機、發動機和車架之間的搭鐵連接也是一種很好的方式。減少發電機到車架和起動機到車架兩條搭鐵回路中搭鐵螺栓安裝形成的接觸電阻的次數，減少起動回路電阻，也減少發動機機體上的搭鐵安裝點及由于搭鐵刮漆不良產生高電阻的風險。但此種方式會使得電纜4的長度增加。

圖5 起動機處的搭鐵連接

（3）電纜5及其兩端接觸電阻（駕駛室懸置的導電性能因材料和結構不同，差別很大，此處不予討論）是駕駛室內搭鐵電器件的搭鐵串聯部分電阻，對駕駛室內搭鐵電器件影響較大。因此電纜5的設置要盡可能的短，以充分利用車身和車架的良好導電性能，電纜內導體截面以8mm2以上為佳（具體根據駕駛室搭鐵的用電器功率調整）。這樣在駕駛室內就形成了一個至電源負極低電阻的平臺。這樣駕駛室內的電源搭鐵到電源負極的電阻比較小，電壓降也小。駕駛室內的信號搭鐵也會有一個小電阻的和駕駛室內電源搭鐵的共用回路。

（4）駕駛室內電器件的信號搭鐵和電源搭鐵一定分開安裝。禁止使用一個搭鐵點，以盡可能的降低共用回路的長度（是抽象意義上的長度，此處指減少了一個安裝搭鐵點時形成的共用接觸電阻）。如果某駕駛室內電器件的信號接地要求非常高，我們可以以較大截面導線引出連接至車架甚至電源負極，以盡可能的減少共用回路的長度和電阻值，達到“到電源負極的小電壓降”的目標。

表1 一般載貨汽車搭鐵連接建議表

5、總結

好的車輛的搭鐵設計是車輛各功能用電器正常工作的重要保證，試驗測試和驗證是設計是否達到目標的最好的手段。只有通過不斷的測試比較和設計改正、優化才能最終形成一個優秀的作品。

[1] 孫仁云,付百學. 汽車電器與電子技術.北京:機械工業出版社[M], 2006,8.

Discussion on the Ground Design of Truck

Ma Leigang
( Anhui Jianghuai Automobile Corp., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The design of the grounding system that is an important part of the truck electric system is discussed in this paper. Discusses the classification of function types of the grounding, advantages and disadvantages of various ground connections, the design goal setting and the implementation plan choice,Combined with the specific truck ground layout and ground connection structure, Finally summed up a set of ground proposals from the perspective of design For later reference use.

Ground design; Voltage drop; Resistance

U462.1

A

1671-7988 (2017)08-34-03

馬雷剛，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.011