汽車線束中的搭鐵設計

汽車的電器整合化程度越來越高,汽車線束就變得越來越複雜,設計和生產製作過程控制難度越來越大。而汽車電路中最重要的因素之一

搭鐵點

的設計就顯得尤為重要。

搭鐵分配設計原則

Design Principles for Overlap Distribution

1.搭鐵種類介紹

整車地

:顧名思義就是整車電路的地,它是由蓄電池負極直接接到車身,使整個車身與蓄電池負極相連,所有的搭鐵點都是透過車身搭鐵,因此汽車電路中的接地又被稱之為

搭鐵

功率地

:主要是指大功率用電裝置的搭鐵,這些用電器的電流一般較大,會對其他弱電流或訊號線產生干擾。

例如:發動機冷卻風扇、刮水電動機、玻璃升降電動機、空調鼓風機、座椅調節電動機、天窗電動機、門鎖電動機等。

訊號地

:一般指有訊號傳輸的電器裝置的搭鐵,傳輸訊號有模擬訊號、數字訊號等,訊號一般比較敏感,容易被幹擾。

汽車線束中的搭鐵設計

遮蔽層搭鐵

:對於娛樂系統天線及高電壓工作用電器,由於其工作過程中對周圍電磁場影響較大,必須採用單芯遮蔽線,以達到保證接收訊號準確,且對周圍線束電磁場影響最小作用。

①單芯遮蔽線遮蔽層,直接透過搭鐵點接到整車地。

②如發動機點火線圈供電迴路,工作過程會產生上萬伏高電壓,對周圍訊號線干擾極大,甚至會導致整車EMC不透過,需採用單芯遮蔽線、遮蔽層接車身搭鐵。

2.搭鐵原則

總體來說,搭鐵點分配有3個原則。

(1)

強弱電分開搭鐵

原則,如電動機類產品屬於大電流用電器,要與訊號線及控制迴路等小電流搭鐵分開。

(2)

安全件單獨搭鐵

原則。

①如安全氣囊模組、ABS、ECM 等對整車效能及安全影響大的模組,要採用單獨搭鐵。

②針對前照燈搭鐵,考慮一個搭鐵失效後,另一個可以繼續使用,必須將左右前照燈分開搭鐵。

(3)

就近搭鐵

原則,考慮到經濟性、壓降小及最小干擾,搭鐵點儘量靠近模組端。

這樣搭鐵線短,導線成本低,線束迴路壓降小,被幹擾的可能性也隨之降低,特別是針對弱電訊號搭鐵,以保證訊號的真實傳遞。

汽車線束中的搭鐵設計

除以上3個基本原則外,根據模組特性還有以下幾點情況:

(1)

安全氣囊模組

由於是一個安全級別非常高的模組,除了單獨搭鐵外還需要有備用搭鐵,作為備用方案,確保氣囊系統準確及時地工作。

(2)所有

搭鐵點

都要避免噴漆/汙染,避免搭鐵低於涉水高度。

(3)蓄電池負極線、發動機搭鐵線等因

導線截面較大

,因此一定要控制好線長和走向,減小電壓降。

(4)為增加安全性,發動機、車身一般要單獨連到

蓄電池負極

搭鐵,同時壓接端子大於 10mm2端子要求鍍錫點焊。

搭鐵形式

Hitch Type

(1)車身搭鐵形式。目前主流車型搭鐵的形式主要有 2種。

①車身焊接螺母,使用帶排屑功能螺栓緊固線束搭鐵端子。

②車身焊接搭鐵螺栓,用螺母緊固線束搭鐵端子。

車身焊接螺母

多用於日韓系車,工藝比較複雜,裝配時需要兩手配合,對搭鐵螺栓要求也較高,要求螺牙有一定的自攻功能,在緊固搭鐵端子時能夠將焊接螺母的油漆及氧化層刮掉,實現良好的搭鐵效能。

採用這種形式的搭鐵,一般會對車身焊接螺母進行保護,即在車身電泳前增加工藝螺釘預裝配在上面,電泳後,將工藝螺栓取出,確保搭鐵點無油漆以保證搭鐵效能良好。這種形式裝配好後比較美觀。

汽車線束中的搭鐵設計

車身焊接螺栓

多用於歐美系車,裝配工藝較簡單,焊接螺栓在進入電泳前使用工藝螺母緊固,裝配搭鐵端子時再將螺母鬆掉。

①這種設計的好處是可以很好地保護搭鐵螺栓,搭鐵螺栓不會被電泳漆覆蓋,可以確保搭鐵效能良好。

②但這種形式由於是焊接螺栓,車身會突出一個零件,不美觀,因此在位置的選擇上要易於安裝,同時又要兼顧美觀,在不容易發現的地方設定較好。

汽車線束中的搭鐵設計

(2)

線束搭鐵端子形式

。線束搭鐵端子選型主要根據以下幾個資訊:載流量、搭鐵螺釘或螺母尺寸、佈置位置、是否需要防轉等。

下面介紹幾種主流的搭鐵端子及使用情況。

①蓄電池負極及發動機搭鐵等大電流一般會選擇大端子,適合大於 10mm2線徑,線束壓接部位常採用鍍錫點焊,使用帶膠熱縮管。

②一般搭鐵端子,一般是組合型為了防止安裝時線束搭鐵端子跟轉,選取一個搭鐵片帶防轉機構。

③同一搭鐵點如有多個搭鐵迴路,可透過以下 3 種形式將搭鐵迴路拼接,可減少搭鐵點數量。

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形式1

同一搭鐵點所有搭鐵迴路透過連線釘合併為一根搭鐵迴路,僅壓接一個搭鐵端子,多使用在日韓系車。

優點

:成本低

缺點

:工藝複雜,且迴路中小電流回路壓降大,可能產生相互干擾

形式2

同一搭鐵點所有搭鐵迴路單獨壓接搭鐵片,透過搭鐵片組合搭鐵,多使用在歐系車。

優點

:工藝簡單,效能可靠

缺點

:成本高

形式3

同一搭鐵點將搭鐵迴路按電流大小區分後,可將小電流搭鐵迴路合併壓接到同一個搭鐵片上,再組合搭鐵,多使用在美系車。

特點

:工藝複雜程度適中,成本適中

汽車線束中的搭鐵設計

整車搭鐵現狀

The Whole Vehicle Hitch Status

在整車線束中,一般發動機艙搭鐵點最多,儀表板支架上儘量不要選取搭鐵點,因為支架與車身是靠螺栓連線,接觸電阻可能會過大,影響搭鐵效能。

搭鐵線約佔整車線束所有導線的15%~20%。根據功能的差異,整車搭鐵點約在18~20 個比較合適,基本上可以涵蓋整個電路設計的需要。

整車發動機搭鐵設計舉例

Engine Hitch Design

由於發動機上的電器件(發電機、起動機等眾多用電器件)的負極直接與發動機缸體剛性對接,發動機缸體透過搭鐵電纜搭鐵形成一個搭鐵迴路。

風險:

①發動機搭鐵一旦接觸不好,將造成停車時起動機搭鐵不良,無法起動。

②行車時,發電機搭鐵不良工作不正常,整車虧電以致發動機突然熄火。

③部分接觸點因接觸電阻偏大而燒蝕。

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最有效的發動機搭鐵

:直接將發動機缸體與蓄電池負極對接。

但由於佈置原因,很難直接接到蓄電池負極,因此最好在發動機缸體和變速器殼體上對接,保證良好搭鐵性。

對於發動機搭鐵選擇:

首選方案

為接在發動機懸置上或缸體上,優點:搭鐵可靠,搭鐵線短,成本低。

次選方案

為接在變速器與發動機對接的缸體上,優點:搭鐵可靠,但搭鐵線偏長,成本較高。

汽車線束中的搭鐵設計

因為此零件是靠 2 個安裝螺栓連線到缸體或變速器體上,過多地透過其他零件的裝配達到搭鐵,會存在搭鐵接觸不良隱患。

若安裝螺栓扭矩不到位,或發動機振動過大,或發動機前傾後傾,都會引起發動機與懸置、車身間歇性接觸不良,導致電壓降過大,部分發動機電器件不工作。

結語

Conclusion

汽車線束搭鐵設計是汽車電路設計中極其重要的環節,它體現了汽車線束設計水平的高低,對實現汽車電路的穩定可靠起著舉足輕重的作用。

汽車線束搭鐵設計要形成一種搭鐵設計的策略,形成一種固化的搭鐵設計方案,固化的搭鐵方案是那些經過車型驗證,經過大量試驗驗證過的,可以直接去使用的設計方案,可以提高線束設計品質,縮短開發和驗證週期。