商用汽车整车搭铁性能研究

整车搭铁设计在汽车电气系统中是十分重要的，搭铁作为整车线路的一部分，是所有负载的回流通道或感应电流的泄流通道。如果搭铁性能不符合设计要求，会造成电器负荷功能失效，严重的会危及人车安全。提出搭铁性能指标及具体要求对整车电性能有重要意义。

| 1 整车搭铁类型

根据搭铁的作用和用途不同，可将整车搭铁类型划分为以下几类。

1） 工作搭铁。电路、电器设备或其他系统在正常工作时设置的搭铁称为工作搭铁。工作搭铁是负载或模拟传感器、数字逻辑电路信号的等电位参考或参考平面，给负载或信号回流提供了低阻抗通道。

2） 安全搭铁。为了人身安全而将电器设备的金属外壳搭铁，或将金属外壳与电底盘相连，这样做的目的可将金属外壳与大地或电底盘形成等电位，电流不会流经人体而造成人员电击事故。

3） 屏蔽搭铁。为了避免电场、磁场对信号电路的耦合影响，将屏蔽层的一端或两端搭铁使形成的电场屏蔽层处处为零电位，形成的磁场使芯线和屏蔽层流过的电流大小相等，方向相反而相互抵消。

| 2 搭铁要求

根据上述不同搭铁类型阐述其具体搭铁要求。

2.1 工作搭铁要求

2.1.1 搭铁可靠性

2.1.1.1 搭铁点的选择

1） 公共搭铁：公共搭铁是指整车所有回路的回流点，即蓄电池负极柱处。

2） 主搭铁：主搭铁一般分布在底盘部分，借助蓄电池负极柱连接端子、发动机飞轮壳、变速器法兰盘、车架等部位，通过螺栓搭接与搭铁线可靠连接。螺栓规格在M8~M10之间，连接时对螺纹孔做清漆除锈处理，甚至有的螺栓与螺纹孔配合为过盈配合，保证搭铁的可靠性。

3） 次搭铁：次搭铁一般分布在驾驶室部分，主要在驾驶室左右地板、中央配电盒、防火墙等部位，这些搭铁点通过焊接螺柱与驾驶室本体、配电盒本体焊接成一体。焊接螺柱的规格为M6，通常在螺柱的表面做镀锡处理。

2.1.1.2 搭铁负荷比例的分布

在整车电路中，电流按照沿最近回路回到电源负极，因此主搭铁点的布局靠近蓄电池安装侧，保证与蓄电池负极间的电位均衡，减少导线回路对搭铁电位的影响，同时搭铁线上的大电流和冲击电流被蓄电池吸收。根据蓄电池安装位置和整车电器负载的布置情况，搭铁点布局（发动机、变速器与车架或蓄电池负极间有主搭铁先连接，不包括搭铁冗余，主搭铁线长度应符合走线最短原则） 比例参照图1。

在设计搭铁拓扑图时，根据负载特性和电器设备安装位置合理选择搭铁点区域，搭铁搭铁点应选择在表面平整的部位。由3D数据模型和电器设备接口，实际测量得出回路线总长，组建搭铁拓扑图。图2为某车型典型的搭铁拓扑图，图中圆点位置为搭铁点。

2.1.2 工作搭铁性能要求

为了对工作搭铁可靠性进行客观有效地评价，需引入评价标准进行实车测试，其最主要的一个性能指标是电压差，具体要求见表1。

2.2 安全搭铁要求

安全搭铁主要是针对新能源车而设，可分为等电位搭铁和保护搭铁两种。等电位搭铁是一种避免人员接触到高压带电部件导电外壳防止触电的必要措施，搭铁点在车辆底盘；保护搭铁是用于避免人员接触到充电系统带电体防止触电的必要措施，搭铁点在大地。

2.2.1 等电位搭铁性能要求

根据GB/T 18384—2020《电动汽车安全要求》及大众公司《电动汽车电性能和高压安全部件》对等电位搭铁电位均衡电阻的要求，电位均衡电阻根据高压部件的结构、所处位置及固定方式不同而要求不同，具体要求如下。等电位搭铁性能要求示意图如图3所示。

1） 高压部件其箱盖与箱体之间的电位均衡电阻R<10mΩ。

2） 直接安装在车架上的高压部件箱体与车架之间的电位均衡电阻R<40mΩ。

3） 两个高压部件，其最大距离不超过2.5m，高压部件箱体之间的电位均衡电阻R<100mΩ。

4） 通过支架连接到车架上的高压部件，高压部件箱体与支架之间的电位均衡电阻R<20mΩ，高压部件箱体与车架之间的电位均衡电阻R<40mΩ。

2.2.2 保护搭铁要求

保护搭铁是将电气设备的外露可导电部分用保护线与大地直接连接的防护措施。保护搭铁一般可作为一种电击防护措施应用在电动汽车充电系统中。图4为对电动汽车车身采用保护搭铁措施，即利用PE线直接搭铁，系统形式实际为TT形式。此时如果人员站在地面上接触到带有危险电压的设备外壳（例如图4中的电动汽车车身外壳），由于保护线PE的电阻很小，故人体两端承受的电压也很小，通过人体的漏电流也就会很小（漏电流都由PE线经大地流回电网，如图4中虚线所示），从而使得人员的间接电击危险性大大降低。

2.2.3 保护搭铁线要求

保护搭铁线颜色一般为黄绿双色线，设备保护搭铁点一般在设备的连接处，应有搭铁标识符号并可靠连接。在短路情况下，保护搭铁线的连接I2t大于高压回路过电流保护装置的I2t值。保护搭铁线的截面积选取见表2。

2.3 屏蔽搭铁要求

屏蔽搭铁是指对屏蔽电缆的屏蔽层进行搭铁处理。屏蔽电缆的屏蔽层通常由铜、铝等非磁性材料制成，并且厚度很薄，远小于使用频率上的金属材料的趋肤深度，因此屏蔽层所起的屏蔽效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收、分流产生的，而是由于屏蔽层的搭铁产生的，搭铁的形式将直接影响其屏蔽效果。

2.3.1 单端搭铁

对于低频电路（f<1MHz） 时，电路通常是单端搭铁，屏蔽电缆的屏蔽层也应单端搭铁，搭铁方式最好选用图5所示的方式。

2.3.2 两端搭铁

对于高频电路（f>1MHz） 时，电路通常是两端搭铁，屏蔽电缆的屏蔽层也应两端搭铁，搭铁方式最好选用图6所示的方式。

2.3.3 复合搭铁

对于频率范围较宽的电路采用复合搭铁方式，搭铁方式如图7所示，屏蔽电缆的屏蔽层一端搭铁，另一端通过一小电容搭铁。在低频段小电容相当于开路，屏蔽层是单端搭铁，在高频段电容阻抗很低，屏蔽层相当于双端搭铁。

2.4 屏蔽搭铁性能要求

在工程实践中，通常对信号线或高压大电流电源线的屏蔽层进行搭铁处理，并且要求搭铁线长度小于300mm，搭铁阻抗小于50mΩ。

| 3 结束语

整车搭铁设计的优劣决定了整车电气系统工作的可靠性，本文提出具体的性能指标为整车搭铁性能进行客观地评判提供依据，指导进行搭铁性能测试验证，获取电气参数，提早发现搭铁设计中存在的安全隐患。