载货汽车的搭铁设计探讨

马雷刚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

载货汽车的搭铁设计探讨

马雷刚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章针对载货汽车电气系统中的重要组成部分——搭铁的设计进行了探讨。分别讨论了汽车搭铁的功能类型分类、各种搭铁连接方式的优缺点、及设计目标的设置和实施方案的选择，结合载货汽车具体搭铁布置与连接结构，最终从设计的角度总结出一套搭铁建议方案，以便后期汽车电路的搭铁设计时参考使用。

搭铁设计；电压降；电阻

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

前言

汽车电路中从电源到用电设备只用一根导线连接，以汽车底盘、发动机等金属机体作为一根公用导线的接线方式称为单线制。采用单线制时，电源的一个电极接到车体上称为搭铁。汽车电源系统的负极与车体相连称作负极搭铁，反之为正极搭铁。按照国家标准规定，国产汽车电气系统均采用负极搭铁的形式[1]。随着经济社会的不断进步，为使汽车具备更高的可操作性、安全性和舒适性，要在汽车内部配置更多的电气设备，而搭铁设计的合理性和可靠性将成为这些电气设备能否正常工作的关键。曾有有车辆出现过因仪表台骨架由喷漆改为过塑处理工艺变化引起仪表台处的搭铁点搭铁不良，导致出现开雨刮时水温指示偏高的问题。汽车搭铁的设计一定要引起足够重视。

1、搭铁的类型和功能

根据连接的回路的工作特性不同，搭铁所扮演的角色也不同。

（1）电源搭铁：其功能是向电器件提供一个电流传输通道。如照明系统、空调系统、各种工作电机、电磁阀等，这些用电器的特点是回路电流较大。

（2）信号搭铁：其功能是保证汽车上一些自动化设备能够良好运行，主要包括无线设备、控制器以及传感器的特殊搭铁。如ABS控制器、发动机ECM、组合仪表，这些用电器要求一个稳定的工作电位。

（3）防静电搭铁：其功能是保证汽车精密设备以及驾乘人员不受静电影响和危害的搭铁，如燃油箱的加油口、轮胎附近等都较易产生静电。卡车多用金属油箱，且全车钣金件较多，很少有此类问题。

2、搭铁的连接方式

（1）串联单点搭铁，其等效电路如图1所示。电器件1、2、3经过的电流分别是I1、I2、I3，串联搭铁回路各处的等效电阻分别为R1、R2、R3，那么挂点A、B、C三点的电位则分别是UA=（I1+I2+I3）R1，UB=UA+（I2+I3）R2，UC=UA+UB+ I3R3。由此可知，采用串联单点搭铁连接方式，虽可以极大的减少导线的使用量简化线束且方便布置，但当电器件电流较大时各挂接点的电位相差较多，当开启或关闭某一电器件时，会使另外电器件的搭铁电位发生剧烈跳变。

图1 串联单点搭铁等效电路图

（2）并联单点搭铁连接方式，其等效电路如图2所示。电器件1、2、3的搭铁电位UA=I1R1，UB=I2R2，UC=I3R3。此种连接方式各电器件搭铁电位互不影响，能够有效的提高抗干扰性能，但存在搭铁导线使用量多，布置难度加大的缺点。

图2 并联单点搭铁等效电路图

车辆的搭铁连接中，导线自身电阻的存在、搭铁金属件自身电阻的存在、搭铁连接点接触电阻的存在，使得车辆整体的搭铁连接方式并不是单纯的串联搭铁或并联搭铁，而是一种混合连接的状态，如图3。我们要做的就是通过合理的布置和连接减少系统中串联部分的电阻，在局部形成大功率电源回路搭铁与敏感的信号回路搭铁成并联结构以减少电源搭铁对信号搭铁的影响。

图3 车辆搭铁等效电路图

3、搭铁设计的目的和方法

搭铁设计的目的通过具体的措施，在接受的成本范围内实现 “到电源负极的小电压降”的追求。追求是“到电源负极的小电压降”，成本的可接受是约束。我们的方法是通过合理的分析、布局、连接以实现资源高效的利用。

（1）电源搭铁类，因其大电流的特性决定我们的重点是尽可能减少到电器件到电源负极之间的电阻。实现方式是回路的大截面和减少接触电阻，可以充分利用车架和车身的大截面低阻值的特性，辅以大截面电缆在公共回路上的连接，形成一个至电源负极低电阻的平台。各电器件用较大截面导线就近连接到这个平台上，这样就会形成每个电器件到电源负极低电阻、小电压降的目标。连接回路使用的导线截面根据通过的电流进行适应性调整，达到控制成本的目的。

（2）信号搭铁，因其小电流的特性，决定我们的侧重点不能放在降低回路电阻，那样做的结果是成本高而电压降并不明显，而是从减少其电器件到电源负极所经回路的电流入手。也就是要尽可能避免串联单点搭铁的结构尤其是和大电流电器件形成串联单点搭铁。当不可避免的和大电流电器件形成串联单点搭铁时，那么就需要调整搭铁分布，使信号搭铁的位置靠近电源负极一端，并加大共用回路导线截面，减少共用回路电阻值，达到“到电源负极的小电压降”的目标。

4、载货汽车搭铁布置连接和注意事项

载货汽车搭铁的金属载体按模块主要分为：车身钣金、车架、发动机机体、仪表台金属骨架等几部分。而电源的负极有发电机负极和蓄电池负极两个。常见的布置及连接如图4所示。仪表台金属骨架与驾驶室直接贴合在一起形成导通连接；驾驶室与车架通过驾驶室悬置形成导通连接，并通过电缆5进行并联加强；车架与蓄电池负极之间通过电缆1进行导通连接；发动机与车架通过发动机悬置形成导通连接，并通过电缆3进行并联加强；起动机和发电机分别通过电缆2和电缆4形成与发动机机体的导通连接。

图4 一般载货汽车搭铁连接主干回路结构

（1）由于起动回路电流较大，重型载货汽车短时电流达1000A以上，因此电缆1、电缆2、电缆3的截面一定要足够大，电缆长度要尽量短，电缆3的布置在起动机附近，以保证起动机工作的电压充足。

（2）电缆4极其两端接触电阻是发动机起动后整个车辆搭铁回路的终端串联电阻，这段回路电阻也要尽可能减小，图5的连接方式进行起动机、发电机、发动机和车架之间的搭铁连接也是一种很好的方式。减少发电机到车架和起动机到车架两条搭铁回路中搭铁螺栓安装形成的接触电阻的次数，减少起动回路电阻，也减少发动机机体上的搭铁安装点及由于搭铁刮漆不良产生高电阻的风险。但此种方式会使得电缆4的长度增加。

图5 起动机处的搭铁连接

（3）电缆5及其两端接触电阻（驾驶室悬置的导电性能因材料和结构不同，差别很大，此处不予讨论）是驾驶室内搭铁电器件的搭铁串联部分电阻，对驾驶室内搭铁电器件影响较大。因此电缆5的设置要尽可能的短，以充分利用车身和车架的良好导电性能，电缆内导体截面以8mm2以上为佳（具体根据驾驶室搭铁的用电器功率调整）。这样在驾驶室内就形成了一个至电源负极低电阻的平台。这样驾驶室内的电源搭铁到电源负极的电阻比较小，电压降也小。驾驶室内的信号搭铁也会有一个小电阻的和驾驶室内电源搭铁的共用回路。

（4）驾驶室内电器件的信号搭铁和电源搭铁一定分开安装。禁止使用一个搭铁点，以尽可能的降低共用回路的长度（是抽象意义上的长度，此处指减少了一个安装搭铁点时形成的共用接触电阻）。如果某驾驶室内电器件的信号接地要求非常高，我们可以以较大截面导线引出连接至车架甚至电源负极，以尽可能的减少共用回路的长度和电阻值，达到“到电源负极的小电压降”的目标。

表1 一般载货汽车搭铁连接建议表

5、总结

好的车辆的搭铁设计是车辆各功能用电器正常工作的重要保证，试验测试和验证是设计是否达到目标的最好的手段。只有通过不断的测试比较和设计改正、优化才能最终形成一个优秀的作品。

[1] 孙仁云,付百学. 汽车电器与电子技术.北京:机械工业出版社[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

马雷刚，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.011