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整车线束搭铁设计

发表时间:2017-10-27 作者: 赵湘衡  张群政  谭志红  胡浩怿  任田良   来源: 互联网
分析了搭铁原理以及整车搭铁点设计时应遵循的原则。根据新能源客车电气系统特点,设计并分析了四种搭铁方式。

0 引言

    随着汽车技术的高速发展,电器设备的集成化也越来越高,很多自动化和智能化的电器设备被应用在汽车上,以满足人们对汽车的动力性、经济型、可靠性、安全性、舒适性以及排放性的要求,因此车辆上的线束也越来越复杂,在设计和生产过程中控制难度也越来越大。而搭铁线路和搭铁点设计的好坏将影响电气部件的功能,进而影响汽车性能。在常见的电气线束设计问题中,由于搭铁线束或搭铁点的不佳设计而导致发动机ECU不能正常工作、发动机冒黑烟、电气部件的信号受干扰等的情况。所以搭铁线路的设计以及搭铁点选择的成为汽车线束设计的重要环节之一。

1 汽车线束搭铁原理

    汽车电气系统采用的是负极搭铁和单线制的设计原则。负极搭铁是指蓄电池负极接金属车架。单线制也称单线连接,是指汽车上所有电气部件的正极均采用导线相互连接,而负极则直接或间接通过导线与金属车架或车身金属部分相连,即搭铁,也称接地。任何—个电路都是从电源正极出发,经导线经用电设备再由负极导线搭铁,通过车架或车身流回电源负极形成回路。

1.1 搭铁等效电路

    在电气线束设计中,因受整车结构等限制,除了多点搭铁,很多电器部件负极搭铁点采用共压的单点搭铁方式。负极单点共压搭铁的方式可以分为3种,串联单点共压搭铁,并联单点共压搭铁,混联单点共压搭铁。

    a.多点搭铁。多点搭铁是指电器部件的各个搭铁点直接就近接到金属车体上,各个部件都是单独搭铁,不与其他电器部件搭铁发生联系的搭铁方式,其等效电路图如图1所示。

   

    图1 多点搭铁等效电路

    从图1中可以看出,电器部件1、电器部件2、电器部件3的电流为,Il、I2、I3,通过搭铁线与金属车架相连,线阻与搭铁点接触电阻等效为R1、R2、R3,各个电器部件未与其它电器部件发生联系。从等效电路中可以看出,此种搭铁方式可使各个部件不受其它电器部件的干扰,但搭铁点比较多,在实际的设计中由于受底盘车身结构限制,现场施工、检修不便等因素影响,采用此方法存在一定困难。故在客车线束搭铁设计中,不采用多点搭铁的方式。

    b.串联单点共压搭铁。串联单点共压搭铁是指部分电器部件没有直接搭到车身金属大梁,而是间接通过其它电器部件的搭铁线与车身金属大梁相连,其等效电路图如图2所示。从图2中可以看出,电器部1、电器部件2、电器部件3的回路电流为I1、I2、I3,各搭铁线路上的等效电阻为R1、R2、R3。电器部件1搭铁回路产生的电压降为U1=I1xR1+(I1+I2)xR2+(I1+I2+I3)xR3,电器部件2搭铁回路产生的电压降为U2=(I1+I2)×R2+(I1+I2+I3)xR,,电器部件3搭铁回路产生的电压降为U3=(I1+12+I3)×R3。由此可以看出,在负极串联共压搭铁回路中,不同位置搭铁点的电位差不为零,且不同。图中电器部件3最接近低电势部位,搭铁效果最好,电器部件受到干扰的可能性越小。在此种方法中,把低电平电路的电器部件须布置到电器部件3的位置,如果布置到电器部件1位置时,则该电器部件相对于基准电位有较大的电位差,且接地线也最长,最容易受到干扰。所以在电气线路搭铁线束设计中,应尽量减短搭铁线的长度,降低搭铁回路中的电阻值,减少电势差,选择低电势部位搭铁,从而减少回路干扰,即就近搭铁原则。