汽车线束“搭铁”与“接地”的一些技术问题

前天碰到一个网友加微信问了汽车线束搭铁的原则，小编也想起了多年前曾经面试某公司的线束工程师遇到面试的电气主管问了同样的问题，回来之后查询了相关资料深入的学习了一下，印象还是非常深刻。应网友要求，今天就这这里再解析一下汽车线束里面“搭铁”与“接地”的一些技术问题！

一、搭铁与接地的概念      

 首先在这里解释一下“搭铁”与“接地”的概念，不要混为一团！ 先说接地，大地是可导电的，其电位通常取为零。电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分及装置外导电部分通过导体与大地相连，称作接地。接地的目的是使可能触及的导电部分降到接近地电位，当产生电气故障时，即使这些导电部分带电，其电位与人体所处位置的大地电位基本接近，可降低触电的危险。接地是保证人身及设备安全的措施。

所谓搭铁，是汽车行业，对接于车体的线称为搭铁（负极搭铁较为常见），就是电子行业的GND，或公用线，和接地有相似之处，但不是真的接地,两个意义不同，功用也不同。搭铁，其意思是将需要保护接地的导线与汽车上铁质材料直接相连进行接地。这个俗称尤其在福建闽南一带相当流行。在汽车上么为什么将搭铁等同于接地呢？这是因为，汽车上的铁质材料导电的面积最大，分布范围也最广，各个部位的的铁质材料又都是电气连通的，选择铁质材料作为汽车这个在电气上是独立的电系统的地是很合适的。同时电流经过用电器后从车身回到蓄电池，也可以节省了很多导线，降低成本，一般传统燃油汽车电气系统工作电压低于安全电压，不会造成人身安全问题。由于汽车上的电系统通过汽车轮胎的绝缘，与大地没有联系，如果没有静电等方面因素的影响或不考虑这方面影响的话，汽车上的电系统就是一个完全与大地独立的系统，即和大地是没有关联的系统，而两个没有关联的电系统之间的电位是不能确定的。将汽车上铁质材料作为汽车的地，其电位是否与大地相等也无关紧要。

搭铁，实际上就是选定汽车车身为电位的参考点，即车上电池、各用电器件都以车身为零电位点。并非是指接“地”。在无线电技术发展初期，还闹过笑话：飞机上的无线电设备要“地线”，就有人建议在飞机上要放花盆，以为放土后就有了“地”线。

只有一些轿车、燃油运输车，会在车身后拖一根铁链接地，汽车轮胎与地面高速摩擦会使车体带有大量电荷，车体拖的尾巴可以将电荷导入地下，从而使车身与大地等电位，以免车身吸附灰尘或静电电势过高打火花造成危险。

提醒：对于新能源电动汽车高压线束设计应当采用双线制，此时电气系统能够产生的高压电为几百伏，已经超过人体的承受范围的安全电压,电池包负极是不能与车身连接的，车身不能被当做整车搭铁点。

二.汽车线束搭铁的设计原则

在选择搭铁点时，我们必须要将电子地和功率地区分开来，也要将模拟地和数字地分开来接，以避免信号间的相互干扰，因为他们对地的冲击是不同的，而这种对地的冲击会影响较敏感的电子电器元件的工作。但是对同一控制器而言，而不能将两者分开太远，因为，如果两者距离过远，那么两者间的电位差就越大，那么对同一控制器而言，地电位就存在比较大的差异，这个也会影响用电器的工作，搭铁分配和布置原则如下：

1）就近搭铁；

2）电机类（刮水器电机、洗涤泵电机、暖风电机、电磁阀等）接地线单独接地（分布在驾驶室内、车架上）；

3）收放机地线单独接地（驾驶室内）；

4）弱信号传感器的接地线（仪表地线）应单独接地（接蓄电池负极），保证信号正常传输；

5）ECU（安全气囊ECU、发动机ECU）地线易受其他零件工作时干扰，分别单独搭铁到蓄电池负极；

6）车架上各接地点之间地线互相连接，接地点直接通过螺栓、齿形垫片，安装到车架上；

7）蓄电池负极与发动机和车身分别单独搭铁；

8）搭铁点尽量布置在容易维护的地方，便于搭铁点维护；

9）搭铁点位置优先选择在各主要的梁上，除非特殊的情况外，不允许使用支架搭铁，避免搭铁不良；

10）不要把接地装置布置在严重的飞溅区域；

11）不要把和电有关的组成部件或接地螺丝钉布置在油箱和油管的附近；

12）电子扇需要单独接地，大功率设备单独搭铁；

3.汽车线束接地设计思路及案例分析

在进行测量、分析计算时，要找准不同接地点基于“0"电位的电势，分析才有价值

a.接地类型

按照负载性质分类：

>感性负载地

冷却风扇、车窗电机、电喇叭、鼓风机、继电器线圈、各种电磁阀.…

>阻性负载地

灯、后除霜加热丝、后视镜加热丝、点烟器传感器地

水温传感器、氧传感器、爆震传感器、外部温传感器、日照传感器.…

>控制器地

>EMS、airbag、ABS、BCM......

>无线电地（天线）屏蔽地

>Y电源地（发电机，蓄电池）

b.接地的分配

接地分配主要规划和设计接地点共用的方案。如果每一个用电器都设计一个单独的接地点，既不经济，又影响生产效率。而且线束会非常臃肿，严重影响线束的质量。因此，必须减少接地点的数量，采用共地的设计方式。

>无论什么性质的接地，感性负载与阻性负载不可共地。

>大电流与小电流不可共地。

>传感器地不可与功率负载负极共地。

>传感器尽量与其控制的ECU负极共地。

>无线电系统单独接地，以避免干扰，如音响系统。

>发动机ECU、ABS装置等对整车性能及安全影响大、而且易受其他用电设备干扰，所以将这些件的接地点单设，接地线长度尽可能做到最短。

>对于可靠性要求很高的系统，为了确保其安全可靠，还采用了复式接地。

目的是其中一处接地失效，系统可以通过另接地点接地，确保系统安全工作。

实例：对发动机冷却风扇接地点的电压降进行计算

由此可知，冷却风扇搭铁点的电压降在0.2-0.4v之间，当高速风扇工作的瞬间，电压降可达到3.88v。一般传感器电源是5v，如果传感器与其共地，将不能正常工作。一般控制器负极最高电压设定为是0.5v，如果是控制器与其共地控制器很容易受其影响而不能正常工作。

4.汽车线束接地对EMC的影响

>汽车所处电磁环境很复杂，受周围环境噪声影响很大；另一方面，汽车同时作为骚扰源，对周围环境造成影响。

>作为汽车电器系统组成部分的电器部件是造成对外骚扰的主要骚扰源；另一方面，外界环境对汽车的干扰也是通过这些电器部件体现出来。

>进行汽车电磁兼容性工作也就是为了让各电器部件以及组成的系统能够在所处的电磁环境下正常工作，而且不对外界造成不可忍受的电磁骚扰。

>任何复杂的电磁兼容问题均可采用该简化模型表示。

>EMC包含EMI（电磁干扰）和EMS（电磁敏感性）两个方面

>EMC主要的三个措施：屏蔽、滤波、接地  

>不要以单点接地和多点接地的概念来指导整车或零部件产品的EMC设计.

>接地点的位置选择和接地方式更为重要

>接地不是为了把干扰引入大地或泄放到大地，而是为了引导“共模”电流

>导体的阻抗低频时与截面尺寸关系大，高频时关系小。

同样长度地导线，低频时，由于截面的尺寸不同，阻抗相差很大，而高频时相差很小。这是因为，导线电阻是由阻抗和感抗两部分组成，频率较低时，感抗很小，电阻起主导作用，电阻与导线的截面尺寸关系很大。频率较高时，感抗起主导作用，而导线的电感与导线的截面尺寸关系不大。

>在低频电路中，接地线的截面积不要选择太小，以减小接地阻抗（当然，长度短也可以减小阻抗）

>在高频电路中接地线的长度要尽量短，以减小接地线的感抗>用万用表去测回路接地线的电阻值，是不能准确的分析电磁兼容问题的。

大家知道接地对整车EMC的有影响就行，EMC这个比较复杂，在这不做深入讨论！

总结：良好的搭铁与接地对汽车的品质影响非常大，想了解搭铁不良造成的危害请阅读下一篇文章《别小看搭铁不良，造成这些故障让你难以想象》