摘要：整车搭铁系统设计及测试验证是整车开发的重要环节，直接影响整车功能与安全，严重时造成重大交通安全事故。首先介绍搭铁设计，其中包括搭铁类型、形式及设计原则；其次介绍验证测试中的搭铁电流分布及悬浮电压测试、搭铁失效测试，其中包括测试目的、原理、方法、评价标准；最后以实际车型为例，进行实车测试，对测试结果进行分析，评价其搭铁设计的合理性。通过设计评审与测试验证，有效提高整车搭铁系统的可靠性，降低车辆安全风险。

    随着科技的进步，车载电器数量不断增加，线束的需求量也随之上升，为了节省连接线束，降低成本，提高汽车轻量化水平，增加回路搭铁点是一种可行的解决方法。
    搭铁点作为车辆线路的一部分，将流经电器负载的电流构成回路。如果搭铁系统设计不合理，会造成电器负载功能失效，若涉及人车安全的电器负载不能正常工作，将会危害人车安全。任何的设计需经过相应的测试验证，本文从搭铁电流分布及悬浮电压测试、搭铁失效的测试出发，验证搭铁系统设计的合理性。

    1 整车搭铁系统设计
    负极搭铁是指将电源的负极与车辆车架相连，将车架变成电源的负极，从而使安装在车身上的所有汽车电器设备只需一根从电源正极引出的导线就可构成回路。根据我国QC/T413-2002《汽车电气设备基本技术条件》的规定，汽车采用单线制时，应使其负极搭铁。
    我国采用负极搭铁的原因：①统一标准。对于汽车电气系统搭铁方式，国际通行的做法是负极搭铁，为了便于管理、生产和维修汽车及其电器负载，我国也采用负极搭铁。②节约导线支出费用，降低整车成本。③减少因过多导线造成的铺线困难、故障点多的问题。④减小无线电干扰。⑤提高汽车安全性。乘用车上一般采用12V低压电，采取正极搭铁会导致车架带电，容易造成触电，采用负极搭铁则可避免。⑥减轻对金属壳体的电化学腐蚀，提高电器负载工作的可靠性。电化学理论中，两种不同金属接触，如果接触区存在电解液，会在它们之间形成短路原电源，致使电位较低的金属产生溶解而被腐蚀。汽车上蓄电池正极柱为铜，而正极线为钢，连接到车架上的电线钢也与车架本身钢不同，如果采用正极搭铁，不同金属之间产生的电位差更大，在水泥、潮湿空气的环境下电位低的钢容易腐蚀。采用负极搭铁则恰恰相反，不会增加电位差，腐蚀很小。
    1.1搭铁类型
    整车搭铁根据其作用可分为电源搭铁、信号搭铁、防静电搭铁、屏蔽层搭铁。
    1）电源搭铁电源搭铁为整车各电器负载提供电源回路，保证其正常工作。电源搭铁包括整车搭铁和功率搭铁。整车搭铁作为整车电器回路的搭铁，将蓄电池负极连接到车身，使得所有接到车身的搭铁都能经整车搭铁与蓄电池负极相连。整车搭铁包括车身主搭铁线、发动机搭铁。功率搭铁主要指大功率用电设备负极与车身相连的搭铁，例如冷却风扇、鼓风机、前照灯、后除霜等。这些用电器的电流较大，会对其他弱电流线或信号线产生干扰，因此要作为功率搭铁与信号搭铁分开进行搭铁。
    2）信号搭铁信号搭铁为信号回路提供搭铁方式。随着车辆自动化程度的不断提高，各种控制器、传感器、无线设备、仪表设备等电器负载不断增多。这类电器负载工作电流小，对回路电流的精度要求高，且容易受到电磁干扰，只有保证传输信号的完整性，才能保证这些电器负载良好的工作状态，因此必须根据它们的实际需求作特殊搭铁处理。常见的发动机管理系统（Engine ManegementSystem， EMS）、车身控制器（Body Control Module，BCM）、防抱死制动系统（Anti-lock Braking System，ABS ）、组合仪表（Instrument Cluster， IC）、安全气囊（Supplermental Restraint System， SRS）等都应采用单独搭铁线进行连接。
    3）防静电搭铁 汽车上静电来源很多，轮胎与地面摩擦，非金属材质的燃油箱及输油管与汽油的摩擦，驾乘人员衣物与座椅的摩擦等容易产生大量静电。大量的静电会给人车带来危害，例如汽车上的精密电子器件和无线电装备等，都是对外电敏感的设备，静电将直接干扰其工作；强烈的静电会将人电伤，甚至引起燃油爆炸。因此为了驾乘人员和汽车的安全，需在易产生静电的地方加装传导静电的搭铁线，比如在底座内安装防静电搭铁线。此类搭铁线较为简单，常采用一根单导线直接将容易产生静电的部件与车架连接来实现静电的释放。
    4）屏蔽层搭铁 汽车上容易受到电磁干扰的元器件和容易产生电磁干扰的元器件均需要进行屏蔽处理。如影音系统天线容易接收周围干扰电波，使收音机出现杂音，可用单芯屏蔽层将天线接到车身；又如点火线圈工作时会产生上万伏高压，易对周围形成电磁干扰，因此也采用单芯屏蔽层搭铁。
    1.2搭铁形式
    整车搭铁形式可分为单点搭铁和多点搭铁两种。单点搭铁指各电器负载经由一个搭铁点接入车身。单点搭铁又可以根据各电器负载接入同一搭铁点不同方式分为串联单点搭铁和并联单点搭铁。多点搭铁指各电器负载经由多个搭铁点接入车身.
    1）串联单点搭铁方式串联单点搭铁即整车只有一个总搭铁点和一条总搭铁线，其他电器负载的负极均接入总搭铁线形成回路。该方式的等效电路如图1所示，以3个电器负载为例。

    流经各电器负载的电流分别为I1、I2、I3，各搭铁线电阻分别为R1、R2、R3，各电器负载负极端电位分别为UA、UB、uc，则
          UA= （I1＋I2＋I3）×R2
          uB=（I1＋I2＋I3）×R1＋（I2＋I3）×R2
        uc= （I1＋I2＋I3） ×R1＋ （I2＋I3）×R2＋I3×R3
    由公式可知：串联单点搭铁的不同搭铁线电位均不为零，各负载负极电位相差很多且相互影响很大。离搭铁点越近的电器负载负极端的电位越小，即该电器负载的电压降越小。因此要把低电平电路的电器负载布置到靠近搭铁点的位置，使其受干扰的可能性小。相反，如果将之布置到远离搭铁点的一端则其所受影响大。
    这种连接方式能节省连接致搭铁点的导线，使整车线束简化，一般应用于对电压降不敏感的电器负载。
    2）并联单点搭铁并联单点搭铁整车只有一个搭铁点，所有电器负载独立引出搭铁线直接与该点连接。该方式的等效电路如图2所示。

    各电器负载负极端电位分别为UA、UB、uc，则
            uA=I1×R1，uB=I2×R2，uc=I3×R3
    由公式可知：并联单点搭铁的不同搭铁线电位互不影响，只与本搭铁点搭铁电流I和搭铁阻抗R有关，有效避免各电器负载的公共搭铁阻抗干扰。但是由于每个电器负载需要单独接到搭铁点，使整车线束增多，造成线束布置难度加大和成本增加。
    为了减少搭铁点，有时可先将某些电器负载通过公共搭铁线串联后再与其他搭铁线并联接入同一搭铁点，这种方式为混合单点搭铁。混合单点搭铁兼顾上述两种方式的优点，在汽车上应用较多。
    3）多点搭铁由于车载电器众多，且分布在不同位置，不可能只采用一个搭铁点，这时就产生多点搭铁的需要。各电器负载搭铁点就近接到车身或直接接到电源负极。搭铁方式如图3。

    4）重复搭铁汽车上关系到行车安全的电器负载必须保证其正常工作，需要设置多个搭铁点，当一个搭铁点不工作时，电器负载从冗余的搭铁点构成回路。这种搭铁点的设计方式称为重复搭铁。搭铁方式见图4。

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