電子谷的汽車電器集成度提高,致使汽車線束變得越來越復雜,設計和生產過程控制也越來越困難。汽車電路中最重要的因素之一是鐵點的設計。
1.塔體分配設計原則
1.1搭鐵種類介紹。
整車地:顧名思義,就是整車電路的場地,由電池負極直接連接到車身,使整個車身與電池負極相連。所有的搭鐵點都是通過車身搭鐵的,所以汽車電路中的接地也叫搭鐵。
功率:主要指大功率電氣設備的搭鐵,如發動機冷卻風扇、刮水電機、玻璃升降電機、空調鼓風機、座椅調節電機、天窗電機、門鎖電機等。這些電器的電流一般較大,會干擾其他弱電流或信號線。
信號地點:一般指帶有信號傳輸的電氣設備的搭鐵,傳輸信號包括模擬信號、數字信號等,信號一般比較敏感,容易受到干擾。屏蔽層搭鐵:對于娛樂系統天線和高壓工作電器,由于其對周圍電磁場影響較大,必須采用單芯屏蔽線,以保證接收信號的準確性,最大限度地減少對周圍線束電磁場的影響。而且單芯屏蔽線屏蔽層,通過搭鐵點直接連接到整車地面。如果發動機點火線圈的供電回路,工作過程中會產生上萬伏高壓,對周圍信號線造成很大干擾,甚至導致整車EMC失效。需要使用單芯屏蔽線,屏蔽層與車身連接。
1.2搭鐵原則。
一般而言,搭鐵點分配有三個原則。
(1)強弱電分開搭鐵原則。如果電機產品屬于大電流電器,則應與信號線、控制電路等小電流搭鐵分開。
(2)安全部件單獨搭鐵的原則,如安全氣囊模塊、ABS、ECM等對整車性能和安全影響較大的模塊,應單獨搭鐵;對于前照燈搭鐵,考慮到一個搭鐵失效后,另一個可以繼續使用,左右前照燈必須單獨搭鐵。
(3)就近搭鐵原則,考慮到經濟性、壓降小、干擾最小,搭鐵點盡量靠近模塊端,這樣搭鐵線短,導線成本低,線束回路壓降小,干擾的可能性也降低,尤其是弱電信號搭鐵,保證信號的真實傳輸。
除上述三個基本原則外,根據模塊特性,還有以下幾點:
(1)安全氣囊模塊是一個安全水平很高的模塊,除了單獨搭鐵外,還需要備用搭鐵作為備用方案,保證氣囊系統準確及時地工作;
(2)所有搭鐵點應避免噴漆/污染,避免搭鐵低于涉水高度;
(3)電池負極線、發動機鐵線等。由于導線截面大,必須控制線長和方向,降低電壓降;
(4)為了提高安全性,發動機車身一般需要單獨與電池負極連接;同時,壓接端子大于10大于10毫米,要求鍍錫點焊。
2.搭鐵形式
(1)車身搭鐵形式。目前主流車型主要有兩種搭鐵形式。第一種是車身焊接螺母,用排屑功能螺栓緊固線束搭鐵端子;第二種是車身焊接搭鐵螺栓,用螺母緊固線束搭鐵端子。
這兩種形式各有優缺點。車身焊接螺母多用于日韓汽車,工藝復雜。裝配時需要雙手配合,對搭鐵螺栓要求較高。要求螺釘具有一定的自攻功能。在緊固搭鐵端子時,可以刮掉焊接螺母的油漆和氧化層,達到良好的搭鐵性能。采用這種形式的搭鐵一般保護車身焊接螺母,即在車身電泳前增加工藝螺釘,電泳后取出工藝螺栓,確保搭鐵點無油漆,確保搭鐵性能良好。這種形式裝配后更美觀。
車身焊接螺栓多用于歐美汽車,裝配工藝簡單;焊接螺栓在進入電泳前用工藝螺母緊固,然后在裝配鐵端子時松開螺母。這種設計的優點是可以很好的保護搭鐵螺栓,不會被電泳漆覆蓋,可以保證搭鐵性能好。但由于這種形式是焊接螺栓,車身會突出一個零件,不美觀,所以在位置的選擇上要易于安裝,同時要兼顧美觀,在不易發現的地方設置好。
(2)線束搭鐵端子的形式。線束搭鐵端子的選擇主要基于以下信息:載流、搭鐵螺釘或螺母尺寸、布置位置、是否需要防轉等。以下是幾種主流搭鐵端子及使用情況。
①電池負極、發動機搭鐵等大電流一般選用大端子,適用于線徑大于10mm2的線束。線束壓接部位常采用鍍錫點焊和帶膠熱縮管。
②一般搭鐵端子,一般為組合型,為防止安裝時線束搭鐵端子跟轉,選擇搭鐵帶防轉機構。
③如果同一搭鐵點有多個搭鐵回路,可以通過以下三種形式拼接搭鐵回路,可以減少搭鐵點的數量。
形式1,搭鐵點的所有搭鐵回路通過連接釘合并為一條搭鐵回路,僅壓接一個搭鐵端子,多用于日韓系車。優點:成本低;缺點:工藝復雜,回路中小電流回路壓降大,可能會相互干擾。
形式2,同一搭鐵點所有搭鐵回路單獨壓接搭鐵片,通過搭鐵片組合搭鐵,多用于歐系車。優點:工藝簡單,性能可靠;缺點:成本高。同一搭鐵點將搭鐵回路按電流大小區分后,可將小電流搭鐵回路合并壓接到同一搭鐵片上,再組合搭鐵,多用于美系車。特點:工藝復雜度適中,成本適中。
3.整車搭鐵現狀及發動機搭鐵設計例子
(1)搭鐵現狀。在整車線束中,發動機艙的搭鐵點最多,儀表板支架上盡量不要選擇搭鐵點,因為支架與車身通過螺栓連接,接觸電阻可能過大,影響搭鐵性能。搭鐵線約占整車線束所有導線的15%~20%。根據功能的不同,整車搭鐵點約為18~20個,基本可以滿足整個電路設計的需要。
(2)發動機搭鐵設計的例子。由于發動機上的電器件(發電機、起動機等許多電器件)的負極直接和發送。
動機缸體剛性對接,發動機缸體通過搭鐵電纜搭鐵形成搭鐵回路。一旦發動機接觸不觸不良,停車時起動機搭鐵不良,無法啟動;行駛時,發電機搭鐵不良工作異常,整車失電,導致發動機突然熄火,部分接觸點因接觸電阻過大而燒蝕。最有效的發動機搭鐵:直接將發動機缸體與電池負極連接。但由于布局原因,很難直接連接到電池負極,因此最好將發動機缸體與變速器殼體連接起來,以保證良好的搭鐵性能。
對發動機搭鐵的選擇:
①首選方案是連接發動機懸架或缸體。優點:搭鐵可靠,搭鐵線短,成本低;
②次選方案是連接變速器與發動機對接的缸體。優點:搭鐵可靠,但搭鐵線長,成本高。因為這個零件是通過兩個安裝螺栓連接到缸體或變速器體上的,如果其他零件組裝過多,就會出現搭鐵接觸不良的隱患。如果安裝螺栓扭矩不到位,或者發動機振動過大,或者發動機前傾后傾,會造成發動機與懸架間歇接觸不良,導致電壓降過大,部分發動機電器件不工作。
汽車線束搭鐵設計是汽車電路設計中極其重要的環節,體現了汽車線束設計水平,對實現汽車電路的穩定性和可靠性起著重要作用。汽車線束搭鐵設計應形成搭鐵設計策略和固化搭鐵設計方案。固化搭鐵方案是經過車型驗證和大量試驗驗證的設計方案,可以直接使用,可以提高線束設計質量,縮短開發驗證周期。