線束搭鐵分配也叫接地分配,需不需要單獨(dú)搭鐵,可不可以共用等,這些都是接地分配設(shè)計的內(nèi)容。本文主要談?wù)劸束接地分配設(shè)計。
我們知道整車電源分配和搭鐵設(shè)計是汽車線束設(shè)計中的核心部分,良好的線束搭鐵設(shè)計是電源傳輸與信號傳遞的重要保證。如果搭鐵點(diǎn)選取不當(dāng),很容易造成信號干擾,從而影響電器件的功能實(shí)現(xiàn)。本文將針對線束搭鐵設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)闡述。以下為正文。
1 單線制與負(fù)極搭鐵
整車搭鐵系統(tǒng)有兩個重要的概念:單線制和負(fù)極搭鐵。單線制指的是在汽車電子系統(tǒng)中從電源到用電設(shè)備只用一根導(dǎo)線相連,而用汽車車身、底盤、發(fā)動機(jī)等金屬機(jī)體作為另一公用導(dǎo)線。由于單線制節(jié)省導(dǎo)線,線路簡化清晰,安裝和檢修方便,且電器件也不需要與車體絕緣,所以現(xiàn)代汽車電氣系統(tǒng)普遍采用單線制。
汽車電氣系統(tǒng)采用單線制時,蓄電池的一個電極接到車體上,俗稱“搭鐵”。若蓄電池的負(fù)極與車體相接,就稱負(fù)極搭鐵,反之為正極搭鐵。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,國產(chǎn)汽車電氣系統(tǒng)均采用負(fù)極搭鐵。
2 搭鐵點(diǎn)的分類與介紹
1) 電源搭鐵蓄電池負(fù)極樁頭上的零電位。
2) 整車搭鐵整車上互相導(dǎo)通的,可導(dǎo)電的車身鈑金、底盤或者發(fā)動機(jī)零部件等。
3) 電源信號搭鐵整車上各類電氣元器件的電源饋線。按照回路中的電流的大小/波形,可劃分為“臟搭鐵”或者“干凈搭鐵”。干凈搭鐵:峰值電流小于1 A的搭鐵,如傳感器信號反饋或者不同零部件之間的控制信號(例如網(wǎng)絡(luò)通信)。臟搭鐵:峰值電流大于1 A的脈沖寬度調(diào)制負(fù)載和大于1 A的開關(guān)負(fù)載,如電機(jī)類和開關(guān)類負(fù)載。
4) 射頻搭鐵經(jīng)常被用作控制射頻干擾的搭鐵。這類搭鐵一般都是通過裝配直接裝在車身鈑金上,不能用作任何搭鐵電流的旁路。
5) 天線搭鐵如收音機(jī)天線搭鐵。
3 搭鐵分配設(shè)計流程
搭鐵分配設(shè)計流程(圖1)
4 搭鐵分配
考慮電器件的整車安裝位置,結(jié)合電器件負(fù)載類型及具體搭鐵類別,對各電器件進(jìn)行搭鐵分配設(shè)計。
4.1 總體原則
1) 就近搭鐵。盡可能縮短搭鐵回路長度,減小回路電壓降、成本和質(zhì)量。
2) 盡可能減少各子系統(tǒng)之間不必要的互相干擾。
4.2 干擾產(chǎn)生的原理理想情況下,每個電器件都需就近單獨(dú)搭鐵,然而這樣會造成整車搭鐵數(shù)量過多,極大地增加裝配復(fù)雜性,增加整車質(zhì)量和成本,因此這種方法并不是最佳選擇。在進(jìn)行搭鐵設(shè)置時,必須考慮對搭鐵進(jìn)行共用、合并。
圖2為搭鐵合并干擾圖
當(dāng)只有零件1工作時,I1=U/(L1+R1);當(dāng)只有零件2工作時,I2=U/(L1+L2+R2);當(dāng)2個零件都工作時,I1+I2=U/(L1+R1)+U/(L1+L2+R2),此時如果I2明顯大于I1時,那么零件1與搭鐵之間的電勢差會增加很大,將會影響到其正常工作。R1—零件1的電阻, L1—鉚接點(diǎn)到搭鐵點(diǎn)的導(dǎo)線電阻, R2—零件2的電阻,L2—零件2到鉚接點(diǎn)的導(dǎo)線電阻
圖2 搭鐵合并干擾圖
通常的設(shè)計規(guī)范都會禁止臟搭鐵和干凈搭鐵鉚接在一起。如果高、低搭鐵電流的大小差值超過了1/5的話,這兩個搭鐵回路就不能鉚接在一起。但請注意,這只是相當(dāng)保守的設(shè)計規(guī)范,如果對這兩個回路做了詳盡分析后,就可以鉚接在一起。從以上分析可以知曉,為了盡可能減少鉚接引起的干擾,應(yīng)該盡可能降低L1的值,即降低鉚接點(diǎn)到搭鐵之間的電阻。因此應(yīng)該盡量將鉚接點(diǎn)靠近搭鐵片,同時若有必要需要增加這段的線徑。
4.3 幾種搭鐵回路的連接方式
4.3.1 采用鉚接點(diǎn)進(jìn)行搭鐵的合并形式(圖3)
圖3
通過鉚接點(diǎn)合并搭鐵方式圖 :第1種方式干凈搭鐵回路之間的鉚接是允許的,第2種臟搭鐵回路之間的鉚接,需要按照4.2的方法進(jìn)行分析,若通過也是完全可以接受,對于第3種臟搭鐵與干凈搭鐵回路相互鉚接,通常是不允許這樣的,除非得到專家的評審?fù)ㄟ^才被允許。
4.3.2 采用搭鐵片共同搭鐵合并形式(圖4)
圖4
通過接線片合并搭鐵方式圖:第1種方式干凈搭鐵回路之間的搭鐵端子搭接是允許的;第2種臟搭鐵回路之間的搭鐵端子搭接,也是完全可以接受的;對于第3種臟搭鐵與干凈搭鐵端子搭接,通常是可以接受的,但需要得到相關(guān)專業(yè)的評審?fù)ㄟ^。
4.3.3 在搭鐵末端一并壓接到搭鐵端子的形式(圖5)
圖5
通過并線壓接端子合并搭鐵圖:第1種方式干凈搭鐵回路之間的回路并接是允許的;第2種臟搭鐵回路之間的回路并接也是完全可以接受的;對于第3種臟搭鐵與干凈搭鐵回路并接,通常是可以接受的,但需要得到相關(guān)專業(yè)的評審?fù)ㄟ^。
5 搭鐵點(diǎn)的要求
1) 搭鐵點(diǎn)的位置應(yīng)該便于安裝和維修,并且搭接面能夠滿足扭矩要求。
2) 每個搭鐵點(diǎn)不應(yīng)該接超過2個接線片。
3) 搭鐵點(diǎn)不應(yīng)布置在強(qiáng)飛濺區(qū)域和積水區(qū)域。
4) 搭鐵點(diǎn)不允許布置在通過螺栓連接的金屬件上,比如車門。儀表臺骨架設(shè)置搭鐵點(diǎn)時,只有當(dāng)其是焊接在車身上才允許。
5) 對于車身鈑金厚度小于3mm的地方,推薦使用焊接螺母解決方案。對于大于3mm的厚板,建議使用自攻螺釘進(jìn)行搭鐵安裝。
6 一般性的搭鐵分配原則
1) 發(fā)動機(jī)ECU、ABS等對整車性能及安全影響大,易受其他用電設(shè)備干擾的電器件(如音響、油位傳感器等),這些件的搭鐵一定要單設(shè)。
2) 安全氣囊系統(tǒng),搭鐵點(diǎn)不僅要單設(shè),還需使用復(fù)合搭鐵,其目的是當(dāng)其中一處搭鐵失效時,系統(tǒng)可以通過另一搭鐵點(diǎn)搭鐵,確保系統(tǒng)安全工作。
3) 射頻信號為避免干擾其他系統(tǒng),需要單獨(dú)搭鐵。
4) 弱信號傳感器的搭鐵最好獨(dú)立,搭鐵點(diǎn)最好是在離傳感器近的位置,以保證信號的真實(shí)傳遞。
5) 其他電器件可以根據(jù)具體的布置情況相互結(jié)合共用搭鐵點(diǎn)。原則就是就近搭鐵,避免搭鐵線過長,造成不必要的電壓降。
6) 蓄電池負(fù)極線,發(fā)動機(jī)搭鐵線等因?qū)Ь截面積較大,因此一定要控制線長和走向,減小電壓降;為增加安全性,發(fā)動機(jī)、車身一般都要單獨(dú)連到蓄電池負(fù)極。
7) 需要將電子搭鐵和功率搭鐵區(qū)分開來,將模擬信號搭鐵與數(shù)字信號搭鐵分開,避免信號之間的相互干擾。
7 結(jié)束語
以上是汽車低壓線束搭鐵設(shè)計的一些內(nèi)容,實(shí)際運(yùn)用過程中,應(yīng)該靈活使用。設(shè)計完畢后,還需要通過一些必要的測試以保證設(shè)計的可靠性
引致線束工程
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