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    汽車線束接地直接影響車輛安全

    時間:2020-08-24 13:55:04 來源:本站瀏覽次數:

      在汽車上,線束是汽車的中樞神經系統,它是汽車蓄電池、各種信號分配傳輸的載體。線束在整車電氣中,扮演著重要角色,所有電器設備都要依靠線束傳遞電信號,實現電路的連接。在線束設計中,接地設計是很重要的,在線束設計初期需充分考慮接地設計。接地方式、接地點位置的選取不合理,會影響某些電器功能實現,甚至會造成信號干擾等,直接影響車輛使用的安全性、可靠性和穩定性。

      1 汽車線束接地概述

      目前世界各國生產的汽車大多數采用的單線制負極接地,就是利用汽車發動機和底盤、車身等金屬件作為各種用電設備的共用連接線,把蓄電池和用電設備的負極通過線束、螺栓、螺母與底盤、車身的金屬架緊固在一起,以車體本身代替導線,這樣用電設備到蓄電池只需設一根導線。電流從蓄電池的正極出發,經導線流入到用電設備后,再經過金屬車架流回蓄電池負極而形成回路。使用單線制負極接地不僅可以節省材料,并且使得電路更加簡化,方便裝配、維修。

      在汽車的電子及電氣系統中,接地點意味著一個共同的參考點。各接地點與蓄電池負極之間及各接地點之間的電壓差理論上應為0V,但實際是不可能做到的。因為采用單線制負極接地,是利用車身為導體,電氣系統工作時電流必須經過汽車車身(鋼材)、車身上的焊點,焊點又將車身的鋼板從一個接地點傳到下一個接地點,鋼的電阻率無法和銅相比的,所以汽車車身上不同位置的導電性能是有差異的。另外,因震動引起鈑金焊接配合度降低及腐蝕導致鈑金件電阻率升高,都會導致接地點與蓄電池負極的電壓差變化。盡可能將電壓差設計小是接地設計最主要的目標。

      2 線束接地方式的分類

      2.1 單點單獨接地。用電設備的地線及接地點是獨立的,直接接到車身上,不與任何電器設備共用,見圖1。

      2.2 單點串聯接地。幾個用電設備的地線先接到共同地線上,再通過共同地線接到一個接地點上進行接地,見圖2。

      2.3 單點并聯接地。用電設備的地線分別接到同一個接地點上進行接地,見圖3。

      2.4 單點混合接地、串聯和并聯混合接地,用電設備先通過串聯方式連成一組或自成一組,組與組之間再采用并聯的方式進行接地,見圖4。

      2.5 復式接地。通過兩個接地點進行接地,兩個接地點之間用導線連接起來,兩個接地點回路是并聯設計,電阻值最小,又分單點串聯復式接地、單點并聯復式接地、單點混合復式接地,見圖5。

      接地設計是汽車線束設計中最為復雜的一項工作,接地的好壞直接影響到電器的性能、整車電磁兼容性,線束接地設計并不是以上四種接地方式單獨運用的,而是將以上四種接地方式綜合的、系統的運用。

      3 接地線設計原則

     ?、俜中盘柕?模擬地、功率地兩種類型,兩種類型分開接地;②按就近原則,采用單點混合接地;③安全類、容易受干擾電器(如ECU、ABS)須采用單點獨立接地;④對于安全等級更高的電器(如安全氣囊),其接地點須單點獨立接地外,還應采用復式接地。

      4 尾門接地設計

      以某一車型為例,說明尾門線束設計方案。

      4.1 電器類型及功率統計根據表1,得出長時工作電器電流總計:20.92A,短時工作電器電流總計:9.25A。

      4.2 尾門線束接地方式確定尾門上的電器全部為負載類型,因此可以選用單點混合接地。乘用車尾門線束接地一般有兩種方法,一種是就近原則,直接在尾門上接地,另外一種是將尾門接地線拉到尾門之外的地方接地。由于乘用車尾門是通過活動的鉸鏈與車身連接的,鉸鏈使用的鉚接工藝,導電性能相對較差。而將尾門接地線拉到尾門之外的地方接地,由于路徑較長,電壓降不滿足電氣性能要求。因此尾門接地需采用冗余做法,除了鉸鏈金屬接地之外,還應增加額外的電線做作為地線拉到尾門之外的鈑金進行復式接地。即尾門線束除了采用單點混合接地外,還須采用復式接地。

      4.3 尾門線束接地線徑確定各用電器地線線徑大小參考電線選取規則進行選取;對于復式接地對于兩個接地點之間線徑大小根據長時工作電器和短時器短時器電流來計算。長時間工作的電器要在實際電流的60%以內選擇電線,即20.92÷60%=34.87A;短時間工作的電器要在實際電流的60%~100%范圍來選擇電線,由于尾門的短時工作電器工作時間短,我們選擇100%,即9.25÷100%=9.25A。得出尾門電線需承載電流為34.87A+9.25A=44.12A。根據電流與線徑的對應關系,環境溫度選取40℃,參考表2,同時需考慮電線產生的電壓降影響,最后線徑選取2.5mm2 相對較合適。

      4.4 尾門接地點位置的確定接地點位置選取首先需考慮裝配空間,接地點鈑金平面需平整,以保接地端子與鈑金件接觸良好,接地處一般采用孔式接頭方式,在車身上打孔,焊接螺母或螺栓,不可用鉚接螺母或螺栓。在一個接地螺釘或螺栓上不可重疊3 個以上的接地端子,接地端子與鈑金配合需有防轉結構防止裝配時轉動,見圖6。

      4.5 接地端子選取接地端子采用的是孔式接頭,材料厚度在0.5-1.5mm,一般用M6、M8的孔式接頭,根據尾門上所有用電器的電流大小選用多大孔徑的接頭,以端子最窄處的截面積,截面積與電流的對應關系可參考電線截面積與電流的對應關系。

      4.6 接地螺栓選取及扭矩值確定接地螺栓需選取具有刮漆功能類型的螺栓,見圖7。接地用螺栓表面要使用鎘、鎳等導電性能良好的材料進行處理,緊固時扭矩范圍M6:7.5-10.5N·m,M8:18-22N·m。

      5 接地性能驗證

      由于尾門上的電器為負載類型,屬于功率地,對于功率地只需要簡單測試接地點的電阻,一般采用毫歐表進行測量。測量時須斷電操作,也就是斷開蓄電池負極后再測量蓄電池負極樁頭到接地點之間的電阻值,電阻要求:≤2mΩ。

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