车汽车电气设计软件
牛洋+王林林
[摘 要]近年来，汽车电气的接地设计问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文介绍了汽车电气接地的重要性，论述了车辆接地的常用设计方法，对接地点的分布、接地工艺进行了较详细的分析，便于电气设计人员进行借鉴，望有助于相关工作的实践。
[关键词]汽车电气；接地；设计
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0348-01
前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，汽车电气接地设计的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对汽车电气的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其接地设计工作的最终整体效果。
1、概述
汽车电路设计时，首先会考虑电源分配，将电源端采用一级保护、二级甚至三级保护，但对于接地设计，往往考虑较少，这会导致整车出现指示异常、信号漂移、电气系统稳定性低的缺陷。这在商用车中尤为明显：因为商用车的蓄电池布置在车架上，导致驾驶室电器（仪表等）距离蓄电池远；发动机在社会资源中选取，导致发电机品种多、电压纹波一致性差；驾驶室可翻转导致与车架电连接复杂；车架的宽度可变、轴距可变导致接地点位置变化。因此商用车更需注意接地的可靠性。电器中地的概念是电位基准点。工业电的地一般为大地（地球），汽车的地与工业电的概念不同，汽车与大地一般没有电连接，车辆本身是个电路上的悬浮体，理想的汽车地就是蓄电池负极，但当蓄电池负极与车架、车身（驾驶室）、发动机缸体可靠连接后，这些金属壳体也称为地，用电器的负极与这些地相连，称为搭铁。
2、接地作用
由于汽车属于低压电器，一般不需要考虑安全地，因此，接地主要用于：功率地，指用电器或负载的负极回路，电流幅值>1A，由于用电器中或负载种类多而复杂，包含阻性负载、感性负载、各种冲击负载（灯泡），因此从此类地线传播的干扰也特别复杂。信号地/模拟地，此类地线的电流很弱（mA或μA级），对外系统的干扰信号非常敏感，要求接地干净。保护地，用于释放静电负荷，保护电子器件。屏蔽地，用于信号特别敏感、或重要度高（例如电喷系统中的速度信号、ABS系统的轮速信号、视频信号等）采用屏蔽地。
3、接地点设计
3.1 系统负载分类
首先将用电器按负载性质分类。对功率地，一般只需根据电流负荷，计算接地导线截面积，就近搭铁，为减少接地点，可以合并接地点。
对信号地/模拟地，应避免与大功率的阻性负载共地，更不能与感性负载共地，需独立接地。由于其电流一般很小，可选择较细的导线。
3.2 接地点的分布
根据用电器的位置、负载种类进行接地点分布。该商用车整车接地点共16个，驾驶室内5处，车架10处，发动机（变速箱）1处，如图1。蓄电池布于车架，负极采用短而粗的电缆线，直接与车架连接，因此车架可视同蓄电池负极。发动机电器的接地：电控系统传感器或执行器的地线，均回到发动机电控单元ECU，由ECU集中在车架接地。发动机上其他用电器如起动机、发电机、空调压缩机、电磁风扇、预热装置等，属于感性或阻性负载，其中大负荷负载（起动机、发电机、预热装置）为单线制，电器壳体连接缸体。
在油箱附近，留有油箱的防静电接地点。驾驶室电器的接地点在左右侧围及地板，由于驾驶室内控制器等电子器件较多，需严格区分信号地与功率地。
驾驶室与车架的地线连接，由于驾驶室可翻转，必须采用电缆线，不能依靠车身钣金与车架之间的金属连接，同样推荐使用编织带地线。
3.3 接地端子选择
应保证接地端子与车身或车架的接触面积大于所压接的导线面积之和。
3.4 接地点的位置选择
从布置美观的角度，接地点应位于比较隐秘的位置，但更应考虑维修接近性；同时，车架接地点还需考虑防积水、防雨水汇流。
4、接地点工艺要求
由于整车车身或车架表面均有覆盖涂层保护，这些涂层都不是导体，因此必须先处理，再接地。
4.1 車身接地
车身接地，车身上焊接螺栓组件，用工艺螺母拧紧，避免螺栓在电泳中浸漆，装配时，取下工艺螺母，再用常规螺母将接线端子拧紧。也可以反过来，采用工艺螺栓浸漆，装配时，用常规螺栓代替工艺螺栓。
4.2 车架接地
车架接地方式，由于车架焊接存在焊接应力，且消除应力的工艺复杂，因此车架一般不采用焊接螺母的方式，而采用车架冲孔接地方式，打磨去除孔周边的涂层，并涂抹导电防锈的油脂或油漆，最后螺栓打紧。接地端子应直接与车身或车架接触，中间不得采用垫片隔开。
5、接地点的测量
为检查接地点的好坏，在整车电器装配后，需进行接地点测量，对功率地，一般只需电阻测量，对信号地，还需测量接地点的背景噪声（电压）。
5.1 电阻测量
可采用两种方法：毫欧表法与恒电流法。
毫欧表测量时，断开蓄电池，用毫欧表测量接地点与蓄电池负极线束桩头之间的电阻值；电流法，断开蓄电池，即在被测接地点与蓄电池地之间施加一定的恒定电流（3～10A），测量接地点与蓄电池地之间的电压降，用伏安法计算接地点电阻。
对于信号地/模拟地，由于工作状态时，通过的是弱电流，因此用毫欧表测量结果比较接近真实状态。对功率地，通过的是强电流，用电流法测试结果更为接近。
电阻评估要求，车架接地点的电阻应小于2mΩ，驾驶室接地点应小于4mΩ。如阻值超过此范围，特别是大电流流经的接地点（起动电路、预热电路），需要对接地点进行优化或对位置进行重新评估。
5.2 噪声电压测量
用示波器测量各信号接地点与蓄电池地之间的电压，同样在整车上进行，按以下四种工况进行测量，记录电压波形：
1）keyoff
2）keyon
3）crankidle（发动机怠速，750r/m）
4）crank2000r/m（发动机2000r/m）
噪声电压评估要求，平均噪声电压应<20mV，如电压超出过多，则对信号本身会产生较大的干扰，需对接地点进行优化或对位置进行重新选择。
通过以上分析及测试，总结如下：
（1）通过分析负载性质及用电器位置，区分功率地及信号地，进行整车接地点布置。
（2）接地工艺是接地有效保证，车身接地宜采用焊接螺母或螺栓，车架接地宜采用导电漆工艺。
（3）接地的效果可通过测量直流电阻及噪声电压进行评估。
6、结束语
综上所述，加强对汽车电气的接地设计的研究分析，对于其良好效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 黄欲飘.汽车电气设备常见故障与排除[J].科教文汇（上旬刊）.2016（10）：60-62.endprint
