趣味知識:汽車電路系統為何採用「負極搭鐵」-正極不可以嗎?

2020-12-27 汽車科學島

汽車電瓶(啟動蓄電池)的接線方式很有意思,車輛線束與正極連接,負極搭鐵(與金屬車架相連),所有低壓電子設備均可車架連線負極直接形成迴路。這種設計似乎讓車身框架「帶電」了,如此設計真的合理嗎?——解析這一問題首先要了解為什麼需要「負極搭鐵」,原因有以下三點。

防止電化學腐蝕降低線束成本降低自燃概率

知識點1:電瓶負極搭鐵並不會讓「車架帶電」,因為電流從正極傳導到用電設備是第一個流程,電流被設備消耗後已經「沒電」了,所以負極零線是沒有電的。這裡就涉及到一個基礎知識點,電子是從正極輸出、通過導線送至用電設備;如果讓「正極搭鐵」雖然也能形成迴路,但是金屬車架真的會有電流,這就會造成「電化學腐蝕」的問題。

知識點2:汽車框架結構採用的是各類型的「高強度/超高強度鋼」,這是一種不純的金屬材料。在空氣溼度比較大或者雨雪天氣中,鋼鐵的表層與空氣中的水分接觸,通過「正極搭鐵」輸出的電流則會出現「原電池反應」(氧化還原反應)。通俗一些的解釋為鋼鐵中的是「鐵/碳」形成無數的「原電池」,導致車架腐蝕造成強度的降低。所以早期的汽車因採用正極搭鐵導致了明顯的腐蝕,後期均改為「負極搭鐵」了。

線束成本&自燃風險

汽車的電路系統是非常複雜的,比如:ECU控制模塊,電噴系統,點火系統,燈光照明,車載電子設備等等都需要用電。而這些設備並不都集中在靠近電瓶的車頭,像是閱讀燈、尾燈、剎車、倒車雷達以及倒車影像等等,這些設備如果都要直接連接正負極的話,試想一下汽車內飾板中到底得有多少導線吧。

問題:超大量的導線均與蓄電池負極連接,這不僅會造成線束成本的提升,同時也會造成引擎艙內部結構的複雜性提升。在高溫且振動強度會略大一些的引擎內,這麼複雜的線束組合自然會有更高的絕緣層磨損短路的風險。所以汽車並不適合設計出這麼多的導線,那麼解決的理想方式自然是「就近接線」,正極做不到至少負極還可以哦。

知識點:在接線過程中負極搭鐵的安全係數要高一些,因為正極就是「火線」,是通過蓄電池釋放電流的一端。如果在為車內設備接線時不用管負極而直接連接正極,結果必然在接觸的瞬間出現「電火花」,對於汽車而言這是嚴重的安全用車隱患。而連接負極搭鐵就不會有這個問題,所以從防止車輛起火的角度分析也應該採用負極搭鐵。

總結:汽車蓄電池的負極已經搭鐵,在安裝或加裝電子設備時,可以在設備附近尋找金屬螺絲,擰松一些後直接固定負極導線即可。其次還有一點需要說明,汽車線束的設計有絕對的「一致性」,在採用負極搭鐵的車輛上不宜改用正極搭鐵,否則很有可能燒壞保險絲甚至電子設備,供參考。

編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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