汽車上裝備的用電器越來(lái)越多，使得整車中搭鐵點(diǎn)和搭鐵導(dǎo)線也越來(lái)越多。如何保證用電器可靠搭鐵成為線束設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要根據(jù)用電器的性質(zhì)、功能的不同，合理設(shè)計(jì)搭鐵點(diǎn)和搭鐵線，才能最大限度地保證汽車電器的良好工作狀態(tài)。

1 搭鐵的概念及作用

汽車上的用電器均采用并聯(lián)連接，所有電路都有正極和負(fù)極。大多數(shù)是蓄電池正極線直接與各用電器連接，蓄電池負(fù)極線直接搭在發(fā)動(dòng)機(jī)和車身金屬件上，各用電器的負(fù)極線通過(guò)線束就近搭在發(fā)動(dòng)機(jī)和車身金屬零件上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)和車身金屬零件作公共通道，回到蓄電池負(fù)極，形成閉環(huán)回路。這種負(fù)極與發(fā)動(dòng)機(jī)和車身金屬零件相連接的方式就稱為搭鐵，俗稱為接地。汽車上的負(fù)極導(dǎo)線通常稱為搭鐵線。

整車電路中，搭鐵對(duì)整個(gè)電路而言非常重要。搭鐵回路的優(yōu)劣是汽車電器工作好壞的關(guān)鍵。搭鐵點(diǎn)分布在汽車全身，主要集中在儀表板管梁、車身底板、前機(jī)艙等部位，有些搭鐵部位容易沾泥水 ﹑油污或生銹，這些情況都可能引起搭鐵不良，從而出現(xiàn)功能故障。例如搭鐵點(diǎn)處的車身上有漆、發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線緊固螺栓松動(dòng)，或者搭鐵端子腐蝕電阻增大等，這些都會(huì)導(dǎo)致搭鐵不良，嚴(yán)重影響用電器的正常工作。因此，線束搭鐵設(shè)計(jì)必須保證其合理性和優(yōu)良性。

2 搭鐵設(shè)計(jì)策略

搭鐵點(diǎn)數(shù)量、位置及每個(gè)搭鐵點(diǎn)連接的負(fù)載就是搭鐵設(shè)計(jì)核心。整車線束中搭鐵設(shè)計(jì)要合理，保證線束中的所有搭鐵線均要可靠搭鐵。搭鐵設(shè)計(jì)除要遵守就近搭鐵的基本原則外，還要遵循各系統(tǒng)的搭鐵設(shè)計(jì)原則，無(wú)特殊搭鐵要求的系統(tǒng)也要根據(jù)負(fù)載的類型考慮搭鐵點(diǎn)合并問(wèn)題；搭鐵線及搭鐵端子的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要；工藝方面，為保證搭鐵的可靠性，帶有絕緣漆層的搭鐵位置的去漆處理同樣不可忽略。

2.1　搭鐵設(shè)計(jì)原則

在搭鐵位置的選取中，要遵守就近搭鐵的原則，且由于搭鐵點(diǎn)需要維護(hù)，應(yīng)盡量布置在易維護(hù)的地方。

就搭鐵點(diǎn)位置而言，優(yōu)先選擇在車身各主要的梁上。除特殊情況外，不允許使用支架搭鐵。

在遵守就近搭鐵基本原則的前提下，還要考慮各子系統(tǒng)對(duì)搭鐵的特殊要求，無(wú)特殊搭鐵要求的系統(tǒng)也要根據(jù)負(fù)載的類型考慮搭鐵點(diǎn)合并問(wèn)題。若電氣子系統(tǒng)有特殊搭鐵要求，應(yīng)優(yōu)先遵守其特殊的要求。根據(jù)各控制器及子系統(tǒng)要求，進(jìn)行合理搭鐵設(shè)計(jì)，一般遵循以下原則。

2.1.1　獨(dú)立搭鐵

1）重要系統(tǒng)獨(dú)立搭鐵。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、制動(dòng)控制單元（ABS）等對(duì)整車性能、安全影響較大，且易受其他用電器干擾，因此這些系統(tǒng)的搭鐵點(diǎn)一定要單獨(dú)設(shè)置。

2）安全系統(tǒng)獨(dú)立搭鐵。安全氣囊控制單元要求獨(dú)立搭鐵，為提高安全可靠性，保障功能可靠發(fā)揮，其搭鐵要求是不允許與其他用電器合用搭鐵點(diǎn)及搭鐵回路。

3）弱信號(hào)傳感器獨(dú)立搭鐵。弱信號(hào)傳感器搭鐵點(diǎn)最好是在離傳感器較近的位置，以保證信號(hào)的可靠傳遞。

4）無(wú)線電系統(tǒng)獨(dú)立搭鐵。為避免干擾，音響系統(tǒng)中需將音響?yīng)毩⒋铊F，保證收音狀態(tài)的電磁兼容通過(guò)性。

2.1.2　同系統(tǒng)同搭鐵

同一系統(tǒng)同一搭鐵點(diǎn)，避免不同搭鐵帶來(lái)的懸浮電位對(duì)系統(tǒng)可靠性及準(zhǔn)確性的影響。

同一系統(tǒng)負(fù)載組合到同一搭鐵回路，如儀表與燃油傳感器盡管距離很遠(yuǎn)或有對(duì)接，但仍要組合到同一搭鐵回路，防止儀表燃油指示發(fā)生偏差。其他還有幾處可以組合到同一搭鐵回路，如主繼電器和ECU；點(diǎn)火線圈和行車必帶的感性負(fù)載（二次空氣泵、真空助力泵、起動(dòng)繼電器、鼓風(fēng)繼電器和壓縮機(jī)）前部各種燈具等。

2.1.3　關(guān)鍵系統(tǒng)復(fù)式搭鐵

重要的用電器采用復(fù)式搭鐵，目的是如果其中一處搭鐵失效，系統(tǒng)可以通過(guò)另一搭鐵點(diǎn)搭鐵，確保重要用電器工作的可靠性、準(zhǔn)確性。如ECU、TCU 、BCM 、ABS 、儀表、空調(diào)、LCD等，需采用復(fù)式搭鐵。對(duì)于安全氣囊系統(tǒng)，它的搭鐵點(diǎn)不僅應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，而且為了確保其安全可靠，最好采用復(fù)式搭鐵。

2.1.4　電磁兼容（EMC）搭鐵

整車用電器數(shù)量不斷增加，且使用頻率逐漸提高，功率逐漸增大，使得汽車工作環(huán)境中充斥著電磁波，導(dǎo)致汽車電磁兼容（EMC）問(wèn)題日益凸現(xiàn)。

單就整車電線束系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是不好用EMC標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量的，線束只有和各用電器組成系統(tǒng)后，才能有EMC方面一些特性。因此，EMC問(wèn)題解決需要從整車電子系統(tǒng)層面進(jìn)行考慮。重點(diǎn)要在各電器件功能設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，關(guān)注有源器件的選型和印制板設(shè)計(jì)等。同時(shí)，搭鐵設(shè)計(jì)也是EMC設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。良好的搭鐵布置和改進(jìn)的搭鐵線對(duì)整車的電磁兼容性有所幫助。

線束設(shè)計(jì)中，要重視EMC影響的相關(guān)搭鐵設(shè)計(jì)，借鑒以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并采取相應(yīng)措施，如使用屏蔽線、搭鐵位置變換、將存在可能相互干擾的信號(hào)線分開(kāi)成束等。另外，也可通過(guò)EMC測(cè)試，根據(jù)不同搭鐵線設(shè)計(jì)的測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行優(yōu)選，反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證。

在EMC問(wèn)題中，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，面臨著電磁兼容的巨大挑戰(zhàn)。在某車型進(jìn)行整車EMC測(cè)試過(guò)程中，一開(kāi)始測(cè)試未通過(guò)，之后對(duì)搭鐵點(diǎn)進(jìn)行更改，搭鐵點(diǎn)增加或位置改變，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的搭鐵改進(jìn)，EMC測(cè)試通過(guò)，最終確認(rèn)的方案是在點(diǎn)火線圈分支處增加兩處搭鐵點(diǎn)搭在發(fā)動(dòng)機(jī)上，使電磁兼容性得到了改善，見(jiàn)圖1實(shí)例。

2.1.5　其他設(shè)計(jì)原則

在整車線束搭鐵設(shè)計(jì)中，除滿足部分系統(tǒng)的特殊搭鐵要求外，其他用電器可根據(jù)布置位置及負(fù)載類型的具體情況共用搭鐵點(diǎn)。

同一類型的負(fù)載可以使用同一搭鐵點(diǎn)，基本原則是就近搭鐵，避免搭鐵線過(guò)長(zhǎng)。但每個(gè)搭鐵點(diǎn)的負(fù)荷不可過(guò)于集中，搭鐵回路使用的導(dǎo)線一定要經(jīng)過(guò)帶載能力計(jì)算，且要以同時(shí)工作的負(fù)載之和作為計(jì)算參數(shù)。

搭鐵點(diǎn)合并也要遵循一定的原則，有些負(fù)載是不能共用搭鐵點(diǎn)的。

設(shè)計(jì)中要避免不同類型負(fù)載相互影響，強(qiáng)弱信號(hào)搭鐵要分開(kāi)，如傳感器類搭鐵不能與大負(fù)荷負(fù)載使用同一搭鐵回路；沖擊類型的負(fù)載避免與帶有電子元件控制器類產(chǎn)品合用一個(gè)搭鐵點(diǎn)。信號(hào)搭鐵和功率搭鐵不能鉚接搭鐵，需要分開(kāi)對(duì)待，以避免信號(hào)間的相互干擾，因?yàn)樗鼈儗?duì)搭鐵的沖擊不同，而這種對(duì)搭鐵的沖擊勢(shì)必會(huì)影響較敏感的電子電器元件的正常工作。另外，通過(guò)鉸鏈連接的部位，不建議設(shè)置搭鐵點(diǎn)，如后背門上，因?yàn)殂q鏈連接部位易產(chǎn)生較大接觸電阻，形成電壓漂移。

2.2　搭鐵線設(shè)計(jì)

由于汽車上用電器較多，不可能讓每個(gè)用電器都單獨(dú)搭鐵，必然要把某些用電器的搭鐵線合并在一起，因此搭鐵線的接法就有以下2種，見(jiàn)圖2。

2種搭鐵線的接法各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)比情況詳見(jiàn)表1。

無(wú)論使用哪種方法，都要綜合考慮盡可能地減短搭鐵線的長(zhǎng)度、節(jié)省成本和提高性能。

搭鐵線走向設(shè)計(jì)要合理，且搭鐵線長(zhǎng)度盡量短，同時(shí)也要和搭鐵點(diǎn)位置綜合考慮。

如蓄電池負(fù)極線、發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線等因?qū)Ь€截面積較大，所以一定要控制好線長(zhǎng)及走向，減小電壓降；為增加安全性，發(fā)動(dòng)機(jī)、車身一般都要單獨(dú)連接到蓄電池負(fù)極搭鐵。當(dāng)控制器及子系統(tǒng)有特殊要求時(shí)，搭鐵應(yīng)優(yōu)先遵守其特殊的要求。如安全氣囊控制單元不僅要求獨(dú)立搭鐵，且要滿足規(guī)定長(zhǎng)度（一般要求小于200 mm），保證線路損失最小。因此在前期布置安裝氣囊控制單元時(shí)，就要同時(shí)在控制單元附近設(shè)置單獨(dú)可靠搭鐵點(diǎn)，以保證系統(tǒng)性能。

另外，線束廠在生產(chǎn)線束時(shí)，一定要保證所有的搭鐵線壓接點(diǎn)壓接牢固，接觸可靠。布置在機(jī)艙內(nèi)的線束搭鐵點(diǎn)，搭鐵線上要用帶膠的熱縮管處理。

2.3　搭鐵端子設(shè)計(jì)

搭鐵端子一般使用孔式端子，通過(guò)搭鐵螺栓或搭鐵螺母進(jìn)行安裝固定。傳統(tǒng)圓形端子使用較為普遍，如圖3a所示。

但這種端子在裝配時(shí)會(huì)隨著螺栓或螺母的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保證安裝后搭鐵線分支方向合理，安裝過(guò)程中就需要操作者用手把住線束，尤其是搭鐵線較粗的情況下，這種操作方式不是很便利（圖3b）。

搭鐵端子設(shè)計(jì)要合理，隨著線束設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)，目前搭鐵端子的種類很多，可根據(jù)實(shí)車的具體情況進(jìn)行選擇。目前使用較多的搭鐵端子都是有限位鉤的（圖4）。

除固定點(diǎn)使用的圓孔外，端子還有限位鉤，防止安裝過(guò)程中端子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，可以保證搭鐵分支安裝后的方向。

另外，若鈑金處無(wú)法使用帶限位鉤的端子，可以考慮借用周邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行限位，如圖4b紅色圈內(nèi)的端子安裝時(shí)會(huì)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，但端子左側(cè)有支架凸起結(jié)構(gòu)，可以對(duì)搭鐵端子進(jìn)行限位。對(duì)于某一個(gè)搭鐵點(diǎn)需要安裝多個(gè)搭鐵線的情況，可選擇使用適合多路搭鐵的端子，如圖5所示。

如圖5a所示的類似護(hù)套形式的多路搭鐵端子，可將壓接完的單根搭鐵線端子插入塑料護(hù)套中，而共同通過(guò)上面的搭鐵鉤進(jìn)行搭鐵；

如圖5b所示的通過(guò)塑料結(jié)構(gòu)固定多個(gè)單孔端子的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)適用于固定在搭鐵螺栓上。

多路搭鐵中比較有優(yōu)勢(shì)的端子是如5c所示的多個(gè)搭鐵端子勾接的形式。這種端子結(jié)構(gòu)占用空間小，并能使一個(gè)搭鐵點(diǎn)的利用最大化，還可根據(jù)搭鐵線的多少來(lái)組合搭鐵片的勾接數(shù)量，有利于線束成本優(yōu)化。

有時(shí)還需要根據(jù)搭鐵端子安裝位置的特殊性設(shè)計(jì)端子形狀，端子可能是折彎的。需要使端子安裝面和壓接線束的部分成一定的角度，以防止線束安裝后長(zhǎng)期彎折受力而導(dǎo)致斷裂。

總之，要根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境選擇最合適的端子。

2.4　搭鐵安裝工藝

在整車的搭鐵中，一般使用搭鐵螺栓匹配焊接螺母和螺母匹配焊接螺柱2種安裝方式，如圖6所示。

目前汽車上一般使用M6和M8兩種規(guī)格的螺栓和螺母，其中蓄電池的搭鐵一般使用M8的，其余使用M6的。要保證搭鐵的良好性，一般推薦采用圖6a的安裝方式，車身上的搭鐵點(diǎn)為焊接螺母形式，因?yàn)榇铊F螺栓可以使用帶壓印螺栓，安裝過(guò)程中可以更好地刮去焊接螺母中的漆，保證導(dǎo)電性。

還可在線束搭鐵端子和車身之間加一個(gè)內(nèi)鋸齒鎖緊墊片，擰螺栓時(shí)就可利用墊片上的鋸齒將車身上的漆刮去。從工藝生產(chǎn)方面來(lái)說(shuō)，焊接螺母形式優(yōu)于焊接螺栓，如駕駛室內(nèi)地板上采用焊接螺栓可能會(huì)影響地毯鋪設(shè)，同時(shí)也給操作者行動(dòng)帶來(lái)不便。

車身搭鐵點(diǎn)的涂裝工藝處理在制造過(guò)程中容易被忽視，但這個(gè)小細(xì)節(jié)如果處理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致搭鐵點(diǎn)失效。搭鐵點(diǎn)的涂裝處理，目前國(guó)內(nèi)主機(jī)廠采用的方式一般有2種：

一種是使用工藝螺栓遮蔽；另一種是在涂裝后利用螺栓進(jìn)行“攻螺紋”處理，以達(dá)到對(duì)漆層進(jìn)行清除的效果。

工藝螺栓遮蔽的處理方式適用于對(duì)車身焊接螺母進(jìn)行電泳涂裝遮蔽。在車身進(jìn)入涂裝車間之前，使用工藝螺栓進(jìn)行預(yù)安裝，通過(guò)工藝螺栓與焊接螺母的緊密結(jié)合，防止電泳漆滲入，從而避免電泳漆在螺母內(nèi)、車身與螺帽貼合面的形成。涂裝后處理工藝是搭鐵部位按照正常工序進(jìn)行全部的前處理、電泳處理，涂裝完畢后，

通過(guò)用搭鐵螺栓攻螺紋的方式對(duì)焊接螺母內(nèi)的漆層進(jìn)行清除，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。這兩種方式在主機(jī)廠均有使用，各主機(jī)廠根據(jù)自己的工藝特點(diǎn)進(jìn)行選擇，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，詳見(jiàn)表2。

有自清油漆功能的帶壓印螺栓見(jiàn)圖7，螺栓螺紋頭部采用了三等分刮削槽，在螺栓外徑對(duì)稱壓印的結(jié)構(gòu)形式。目前使用的搭鐵螺栓大多為這種帶刮削槽的螺栓。因此，搭鐵螺栓標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)及品質(zhì)至關(guān)重要，要保證搭鐵螺栓的自清漆功能以及在裝配過(guò)程中的平順性。

搭鐵點(diǎn)的去漆效果不理想，很可能會(huì)影響到搭鐵效果，導(dǎo)致相關(guān)系統(tǒng)發(fā)生故障。有個(gè)實(shí)際案例：故障車的現(xiàn)象為車輛儀表上的ABS、E S P 、安全氣囊報(bào)警燈常亮， 信息窗顯示“變速器故障”，速度表、里程表失效。通過(guò)使用診斷儀檢測(cè)，各故障系統(tǒng)中均有“ABS（ESP）丟失”的故障代碼。最后檢查ESP控制單元搭鐵線處有油漆，清除油漆后重新安裝，車輛恢復(fù)正常。車身搭鐵點(diǎn)的涂裝工藝處理直接會(huì)影響到搭鐵點(diǎn)的搭鐵性能，所以需要選擇合理的處理方式，從而保證搭鐵可靠性。

3 結(jié)論

電器件要工作就要有回路，而回路搭鐵線是必不可少的。搭鐵設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)，也是難度較大的一項(xiàng)設(shè)計(jì)，所以要對(duì)其引起足夠的重視。在搭鐵設(shè)計(jì)中，要遵循就近搭鐵的基本設(shè)計(jì)原則、信號(hào)搭鐵與功率搭鐵區(qū)分對(duì)待、重要電氣系統(tǒng)的特殊要求等。因此搭鐵點(diǎn)的數(shù)量、具體位置及每個(gè)搭鐵點(diǎn)連接的負(fù)載就是搭鐵設(shè)計(jì)核心。搭鐵線的走向、搭鐵端子設(shè)計(jì)都要合理，這樣才能保證搭鐵的整體可靠性。另外，搭鐵的安裝工藝也是設(shè)計(jì)中不可忽略的一部分。目前，搭鐵設(shè)計(jì)已越來(lái)越受到重視，我們需要借鑒以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)分析手段不斷提升設(shè)計(jì)能力。

編輯：黃飛

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