一种汽车电器实验台的设计与实现.docx

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一种汽车电器实验台的设计与实现

申报论文

（高级）

题目：

一种汽车全车电器实验台

的设计与实现

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摘要（标题1，宋体，二号字，居中，加粗）

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1.5倍行距）

由于现代电子技术、计算机技术、机电一体化技术在汽车上的广泛应用，使汽车电子控制技术发生很大的变化。

各种高新技术，尖端科技的广泛应用，也使得汽车检测与维修的概念、方式发生了根本性的变化，这就对当代汽车检测与维修人员提出了更高的要求。

为了适应当前日益迅猛发展的汽车工业，针对当前各职业学校对汽车新技术方面教学设施的需要，以上海大众帕萨特车身电器系统为研究对象，针对教学进行实验台的开发。

此车身电器实验台包括台架、面板及电路总成，实验面板装在台架上，电路总成分别装在台架和面板上，电路总成包括电源电路、起动电路、点火电路、照明与灯光信号装置电路、仪表电路、电子控制装置电路和辅助装置电路，所述各个电路中的电器元件装置按其在汽车上的实际联结关系用电线连接起来。

此实验台采用把整车电路综合到台架上进行研究学习，避免了实车操作的复杂及困难。

电器实验台整车布线直观、简单、线路清晰、便于向学生讲授教学，整车电路结构一目了然，便于学生熟练掌握各种排除故障的方法及技巧，运用方便。

电器试验台的整车布线都集中在一个视野范围内，便于读图，学生易于接受。

关键词：

汽车，车身电器，实验台，设计

摘要………………………………………………………………….…..….........Ⅱ

绪论……………………………………………………………………………….1

一、□□□□（标题1+居中）……………………………………..………………2

1、□□□□□□□□（标题2）…………………………………………...…….2

2、□□□□□□……………………………………………...…………………..2

（1）□□□□□□□□.………….……………..……………………….………….2

（2）□□□□………………...……………………………………………….……..2

二、□□□□……….…………………………..…………………………………..3

三、□□□□………….………………..……………………………………………3

1、□□□□…….…………………...……………………………………...………4

结论………………….……………………………………………………………..4

参考文献……………….……………………………………………………………..5

附录………………….……………………………………………………………..6

绪论

目前国内汽车实验台的研制开发主要是公司企业，例如苏州捷维汽车技术有限公司、太原艾逖公司等，产品多为上海大众系列（桑塔纳2000,3000）、丰田系列（佳美、皇冠、凌志）的电控发动机实验台、自动变速器实验台，研制车身电器的实验台还比较少。

但汽车电器电路是汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏，直接影响汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性和环保性，要使汽车保持良好的运行状态，汽车电器起着至关重要的作用。

而且此车身电器与传统的车身电器相比采用了中央门控装置，后视镜加热装置，电动车窗升降装置，大灯自动调节装置（可依地势自动调节大灯照射范围）等先进技术可以让学生更好的学习汽车上应用的比较先进的电子技术。

所以设计这款汽车电器检测实验台对当今职业院校的教学实验研究有着非常重要的作用。

根据我国职业教育的发展现状，以及汽车行业的需求情况，确定以大众帕萨特车身电器为实验台的设计对象，即设计帕萨特车身电器实验台。

帕萨特是大众车系中较为典型的一款车型，同样帕萨特汽车车身电器也具有广泛的代表性。

本设计所进行的主要工作：

首先设计出了车身电器实验台的实验面板，并选择了与车身电器匹配的大容量蓄电池，接着设计了帕萨特车身电器实验台的面板电路，将各种照明及信号系统实物，车门闭锁器，雨刮电机，电动摇窗机电机，电动后视镜等合理的布置在实验台面板上，然后根据现实中的常发故障在实验台面板电路图上设置了相关的故障检测点，选配实验台面板上仪表的稳压电源。

根据以上所设计的内容设计出实验台内部控制电路，最后进行实验台的故障诊断与排除。

一、帕萨特车身电器的组成和作用

1、汽车照明与信号系统

（1）照明及灯光信号的种类和用途

为了方便汽车行驶，保证行车安全，在汽车上都装有多种照明及信号设备。

对汽车照明及信号系统的要求日趋完备、可靠、实用、美观，同时还要结构合理，经济耐用，保修方便。

汽车照明系统及信号装置构成了汽车电系中一个独立电路系统。

一般轿车上有15-25个外部照明灯和约40多个内部照明灯。

这就说明该系统在现代汽车上的重要作用[1]。

外部照明灯主要有前照灯、防雾灯、牌照灯、倒车灯、尾灯等；内部照明灯主要有仪表照明灯、阅读灯、顶灯等。

在所有照明装置中，前照灯是最重要的照明装置。

为使汽车外形美观，目前各种汽车普遍采用组合式外部照明灯。

对于该系统的灯光控制，随着汽车电子技术的蓬勃发展，现已越来越多地采用了电子控制装置[2]。

（2）音响信号

现代汽车上除前述灯光信号之外，还装有音响信号电喇叭，汽车上都装有喇叭，用以警告行人和车辆，保证行车安全。

喇叭按钮发音动力有气动和电动两种。

由于电动喇叭能源方便，结构简单、声音洪亮、音质悦耳，故广泛使用于各种类型的车辆。

2、电动中央门锁

现代汽车都安装了中央门锁控制系统，使汽车的使用更方便、更安全。

电动中央门锁可实现下列功能：

1.将驾驶员车门锁扣按下时，其他几个车门及行李舱门都自动锁定；如用钥匙锁门，也可同时锁好其他车门和行李舱门。

2.将驾驶员车门锁扣拉起时，其他几个车门及行李舱门都能同时打开，用钥匙开门，也可实现该动作。

3.在车内个别车门需要打开时，可分别拉开各自的锁扣。

电动中央门锁有很多形式，按结构分为双向空气压力泵式和微型直流电动机式两种。

帕萨特采用直流电动机式电动中央门锁。

利用控制直流电动机的正反转来实现门锁的开、关动作。

直流电动机式电动中央门锁主要由双向电动机、导线、继电器、门锁开关及连杆操纵机构组成。

3、电动摇窗机

目前轿车普遍配装有电动车窗。

驾驶员坐在驾驶席上，即可利用控制开关或遥控开关使所有车窗玻璃自动升降，操作简便且有利于行车安全。

电动车窗系统由车窗、车窗玻璃升降器、电动机、继电器、开关等装置组成。

电动车窗使用的电动机是双向的，有永磁型和双绕组串励型两种。

每个车窗都装有一个电动机，通过开关控制它的旋转方向，使车窗玻璃上升或下降。

4、电动后视镜

汽车上的后视镜位置直接关系到驾驶员能否观察到车后的情况，与行车安全有着密切的联系。

而后视镜的调整一般来说比较麻烦。

帕萨特汽车采用电动后视镜，可通过开关进行调整，操作十分方便。

电动后视镜的背后装有两套电动机和驱动器，可操纵后视镜上下及左右转动。

通常上下方向的转动用一个电机控制，左右方向的转动由另一个电机控制。

通过改变电机的电流方向，即可完成后视镜的上下及左右调整。

领驭汽车电动后视镜还带有加热功能，由加热开关控制加热丝电路通断工作，可以在寒冷天气除霜、雾，有利于驾驶员更好的观察车后情况。

5、电动刮水器

为了提高汽车在雨天和雪天行驶时驾驶员的能见度，专门设置了风窗玻璃刮水器。

刮水器有真空式、气动式和电动式三种。

帕萨特汽车上采用的是电动式刮水器。

此刮水器具有两种速度的功能并采用铰接式刮水片，还能间歇地工作。

因为只有这样才能适应挡风玻璃的外形和不同运行条件的要求。

电动刮水器是由刮水电动机和一套传动机构组成。

电动机电枢轴端的蜗杆驱动装在摇臂上的蜗轮，摇臂转动使拉杆往复运动，从而带动刮水片左右摆动。

蜗杆蜗轮机构有降低速度，增大扭矩的作用，因为驱动橡胶刮水片在挡风玻璃表面摩擦需要很大的动力，尤其风雨较大时更是如此。

二、汽车全车电器实验台的设计

（一）、实验台整体设计方案

本设计所开发的车身电器实验台为汽车维修教育行业使用，所以力求做到形象直观，以使学生对于帕萨特车身电器各部分的组成及工作原理的学习起到事半功倍的效果；另外此实验台可以根据实车上的故障在实验台上进行故障模拟，学生可以在实验台上进行故障排除的实验，学习如何进行性能检测、故障诊断、调取故障码、进行故障点的电压检测等。

以此为设计的出发点，本设计的总体设计方案定为：

第一步，设计实验台总体结构并选择与车身电器匹配的大容量蓄电池作为其供电电源（实验台整体结构见附录）。

第二步，设计实验台面板，面板设计包括面板电路图的设计、故障检测点设计、显示装置设计（大灯、后视镜等）。

第三步，实验台面板控制电路的设计，主要是隐蔽式故障点的设计。

以“车身电器的实际工作情况出发设置故障、分析故障现象及解释故障的原因，最后排除故障”为指导思想，在实验台面板上设置各个电器和线路的故障检测点，设计的关键在于既要真实的反映实际车身电器的控制系统，又要使其形象直观便于教学，同时还要根据大众车系的标准电路图及图形符号的画法，最后则还要兼顾其美观性。

显示面板总体设计：

（如图2-1所示）

图2-1显示面板总体设计

（二）、实验台面板的设计

2.1实验台面板电路图的设计

实验台面板电路的设计是整个面板设计的中心，也是整个设计的关键所在。

实验台面板电路不仅形象直观的再现了车身电器系统的工作原理，还能根据现实中的常发故障现象，在电路中设置相关的故障点及其检测端子。

该设计遵循原车电路图进行绘制，略有改动，主要是删减掉一些不必要的附属电路，并设置检测端子，通过专用检测仪器可进行各主要电器元件、执行器的电压检测（面板图见图纸）。

1.在实验台面板上所设计的电控系统元件包括：

（1）电器元件：

前照灯、尾灯、牌照灯、高位制动灯、车内顶灯、雨刮器电机、后视镜、闭锁器、车窗升降器电机。

（2）控制开关：

点火开关、灯光开关、转向开关、制动灯开关、倒车灯开关、雾灯开关、警告灯开关、大灯变光开关、雨刮器开关、后视镜调节开关、电动摇窗机开关、停车灯开关、后视镜调节开关。

（3）电子控制器：

微处理器、输入电路及输出电路等组成。

其作用是根据各个控制开关的信号和其内部设定的控制程序，通过运算和分析，向各个执行元件输出控制信号，从而实现对内部灯光、控制电机的控制。

帕萨特车身电器中央门锁与电动摇窗机部分共用一个ECU进行控制，并与舒适系统的ECU互相传递相关的信号，以实现各控制系统的相互协调控制。

2.各元件的功能及其检测点的设置

本设计设有70对故障检测点，每一对故障检测点为2个直径8㎜测试点，两个测试点的圆心相距25㎜.这样设计可以避免测量点不是断点，被测元器件的数值更加准确。

（1）调节器：

此元件用来调节仪表板指示灯的亮度。

通过控制30号线供给的常电电流的大小从而实现调节仪表板指示灯的亮度。

而在此元件被断开时，指示灯亮度将无法调节。

检测点设置：

在调节器与常火线之间。

（2）蓄电池：

此元件在汽车处于停车或发动机处于熄火状态时给车身电器供电。

而蓄电池被断开后，车身电器将无法正常工作。

检测点设置：

在蓄电池与30号线（常火线）之间。

（3）X触点继电器：

此元件闭合后通过常火线给75X线（大容量电器电源线）供电。

而被断开后X触点继电器将无法闭合，75X线将断电，无法给大容量电器供电。

检测点设置：

在常火线与X触点继电器之间。

（4）点火开关：

点火开关用来控制汽车的运行状态，从而影响汽车电器的工作状态。

当点火开关处于接通位置时，小容量用电设备才能正常工作。

一旦断开，将无法正常工作。

检测点设置：

点火开关与15号线（小容量用电设备电源线正极）之间。

（5）灯光开关：

此开关用于控制仪表板指示灯，牌照灯和示宽灯亮灭。

当接通此开关时，仪表板指示灯，牌照灯和示宽灯亮。

当断开时，灯不亮。

检测点设置：

在灯光开关13/58L端子与仪表板、示宽灯之间。

在灯光开关14/58R端子与仪表板、示宽灯之间。

在灯光开关16/58端子与牌照灯之间。

（6）雾灯开关：

此开关用于控制前后雾灯亮灭。

当接通此开关时，前后雾灯亮。

当断开时，前后雾灯不亮。

检测点设置：

在雾灯开关8/83a端子与前雾灯之间。

在雾灯开关9/83b端子与后雾灯之间。

（7）大灯变光开关：

此开关用于控制前照大灯远光和近光的转换。

当接通此开关时，前照大灯亮。

当断开时，前照大灯不亮。

检测点设置：

在大灯变光开关T12/8端子与近光灯之间。

在大灯变光开关T12/12端子与远光灯之间。

（8）停车灯开关：

此开关用于控制前后停车灯亮灭。

当接通此开关时前后停车灯亮。

当断开时，前后停车灯不亮。

检测点设置：

在停车灯开关T12/10端子与左侧停车灯之间。

在停车灯开关T12/9端子与右侧停车灯之间。

（9）转向灯开关：

此开关用于控制转向灯的亮灭。

当接通此开关时转向灯亮。

当断开时，转向灯不亮。

检测点设置：

在转向灯开关T12/3端子与左侧转向灯之间。

在转向开关T12/11端子与右侧转向灯之间。

（10）警告灯开关：

此开关用于控制警告灯的亮灭。

当接通此开关时警告灯、仪表板指示灯亮。

当断开时，灯不亮，等等。

2.2实验台面板电压表的选配

在实验台的右上部设有一块端子电压检测表，在表的下端引两个直径为5㎜的检测端，通过正、负表笔对故障点进行检测，显示检测电压。

这样设计的好处在于方便使用者利用这块数字表观察本实验台正常或设故障两种情况下的本实验台传感器和执行器的工作和不工作时的电压数值。

该实验台所采用的仪表为电子式数字仪表（XL513系列）

数字式电压表技术规格[5]：

——准确度：

±0.3%读数+1字，湿度RH45%～75%。

平均每变化10℃引起的附加误差不超过基本误差值。

——显示：

15㎜（LED）红色或绿色。

——三位半：

（1999计数）读数。

——自动调零

——自动极性转换

——取样周期：

40ms

——超量程指示：

最左位数字显示

（1）或（-1）

——可以用外部跳线任意设定小数点的位置

——供电电源：

DC5V±10%，最大150mA

——工作温度范围：

0℃～50℃

——外形尺寸：

宽79mm×高42.5mm×深25.5mm

——安装开孔尺寸：

76mm×39mm

2.3实验台显示装置的设计

在实验台面板电路上上设有前照大灯、制动灯、转向灯、雾灯、车内顶灯以及组合仪表指示灯，另外还设置了雨刮器电机，车门闭锁器电机，电动摇窗机电机，还有后视镜等。

执行元件的显示是为了在教学过程中，直观的看到被设置故障的执行元件对车身电器性能的影响，即出现何种故障现象，让学生根据故障现象来分析故障原因，以提高学习效率。

（三）、实验台面板控制部分的设计

3.1实验台的故障设置

实验台的故障设置可以迅速使车身电器切换进入不同的故障状态，学生可以观察各种故障对车身电器工况的影响，确定故障现象，并可以利用解码器，万用表等仪器在实验台上进行检测和故障诊断与排除。

1.机械部分设置：

控制电路中的故障设置是模拟实车电路中出现断路，搭铁不实、接触不良等故障现象。

因此，故障的设置是由一个隐蔽的开关对线路进行断开与结合的控制。

隐蔽的开关被设置在实验台面板后面，进行集中控制，便于教学与测试。

2.控制电路的设计：

在控制电路中共设计了三十六个故障点，每个故障点均采用开关断开，利用图3-2开关的通断来实现线路的通路和断路。

当开关在断开时状态时，所设三十六个执行元件或开关故障点的故障现象及原因如下：

（1）蓄电池故障现象：

常火线无电，整车电器没电，无法正常工作。

故障原因：

蓄电池与常火线之间的线路断路（如图3-3）。

图3-3蓄电池

（2）X触点继电器7/30端子故障现象：

75X线无电，大容量电器无法正常工作。

故障原因：

X触点继电器7/30端子与常火线之间的线路断路，不能给75X线供电（如图3-4）。

图3-4X触点继电器

（3）灯光开关13/58L端子故障现象：

打开灯光开关后左前停车灯和左后停车灯不亮（如图3-5）。

故障原因：

13/58L端子与左前、左后停车灯之间线路断路。

（4）灯光开关16/58端子故障现象：

打开灯光开关后牌照灯不亮。

故障原因：

16/58端子与牌照灯之间线路断路（如图3-5）。

图3-5灯光开关E1

（5）雾灯开关9/83b端子故障现象：

打开雾灯开关后后雾灯不亮。

故障原因：

9/83b端子与后雾灯之间线路断路（如图3-6）。

图3-6雾灯开关

（6）大灯变光开关T12/12端子故障现象：

打开大灯变光开关后没有远光灯。

故障原因：

T12/12端子与前照远光灯之间线路断路（如图3-7）。

图3-7大灯变光开关

（7）停车灯开关T12/9端子故障现象：

打开点火开关后右前、右后停车灯不亮。

故障原因：

T12/9端子与右前、右后停车灯之间线路断路（如图3-8）。

（8）警告灯开关T7a/2L端子故障现象：

打开警告灯开关后左前、左后警告灯不亮。

故障原因：

T7a/2L端子与左前、左后转警告之间线路断路（如图3-8）。

图3-8停车灯开关E19、警告灯开关E2

（9）J4喇叭继电器2/37端子故障现象：

按下喇叭按钮后电动喇叭没有声音。

故障原因：

2/37端子与两个电动喇叭之间线路断路（如图3-9），等等。

3.2仪表控制电路的设计

该实验台所采用的仪表为电子式数字仪表（XL513系列），通过正、负表笔对故障点进行检测，显示检测电压。

数字仪表的工作电压为直流5伏。

为了能够使其正常工作，所以必须为其提供合适的工作电压。

由于汽车上采用的是12V直流电。

在实验台上我们用集成稳压块7805将12伏直流电变为5伏直流电为仪表提供工作电源[5]。

3.3执行元件显示装置控制电路的设计

在实验台上，显示装置是用发光二极管来代替的，由于二极管的工作电压与执行元件电压不一致，因此连接二极管的同时串联一个分压电阻[6]，其控制接线图如图3-22所示：

图3-22发光二极管和电阻

三、实验台的使用

1、实验台的操作

操作车身电器实验台前应检查蓄电池电压是否正常；检查电脑接头是否插好；电源线是否有脱落或掉皮现象；蓄电池线是否接好；故障模拟开关是否在正常位置。

打开点火开关至ON档，检查组合仪表、线路有无异常现象；若一切正常，打开各个灯光开关，检查所有灯光是否正常；按下喇叭按钮，检查电动喇叭是否正常；按下对应开关，检查各个电机是否能够正常转动：

一切正常后即可进行检测或测量[1]。

2、实验台故障检测方法

1、检查蓄电池电压

检查蓄电池电压是否正常，能否给常火线提供12V电压。

2、检查灯光开关

打开灯光开关1档检查前后停车灯是否正常亮起，仪表板是否正常亮起，牌照灯是否正常亮起。

打到雾灯开关档位检查前后雾灯是否正常亮起。

3、检查大灯变光开关

打开大灯变光开关检查是否远光灯，近光灯，超车灯正常亮起。

4、检查转向灯开关、警告灯开关、倒车灯开关、制动灯开关及喇叭按钮

打开转向灯开关，检查左右转向灯是否正常频闪。

按下警告灯按钮，检查前后警告灯是否正常频闪。

按下倒车灯开关，检查倒车灯是否正常亮起。

按下制动灯开关，检查制动灯和高位制动灯是否正常亮起。

5、检查电动摇窗机开关、后视镜调节开关、雨刮器开关

按下各个电动摇窗机开关，检查对应电动摇窗机电机是否正常工作。

转动后视镜调节开关，检查对应后视镜是否正常转动。

打到雨刮器开关相应档位，检查雨刮电机是否正常工作。

3、日常维护保养

1、为保证系统安全可靠，检测完毕后，应断开电源，拔下蓄电池负极；

2、不要将实验台放在过分潮湿、直射阳光下；

3、为防止干扰，请不要把磁性物质靠近仪器；

4、在实验台运行中，禁止随意拔插电路连接器，以防造成意外损坏[1]。

4、注意事项

1、在电瓶负极未拆下之前，不允许插拔ECU接插件。

2、点火开关置于“ON”时，不允许插拔任何接插件。

3、使用诊断仪器时，应注意正确的使用方法。

4、点火开关置于“ON”时，不允许通过测试孔测量传感器、执行器阻值。

若有需要必须在教师的指导下，点火开关置于“OFF”时测量。

注意正确的测量方法。

正确使用控制面板上的各种开关，如不熟悉，应详细阅读说明书。

定期为蓄电池充电、保养[1]。

四、结论

帕萨特车身电器实验台是针对各类职业学校和培训机构进行设计的。

这款大众车系的车身电器实验台比较典型，因此应用较为广泛。

车身电器实验台可以通过直观地观察车身电器的工作状况，比照的进行学习。

在帕萨特车身电器实验台上设计多个隐蔽故障点，用于模拟实际车辆经常出现的问题。

学习人员可以根据实验台故障的模拟，观察各种故障现象，并找出故障部位。

此车身电器实验台选用帕萨特车身电器系统材料为基础制作，模拟汽车运行，演示车身电器系统的工作过程；本实验台功能齐全、操作方便、安全可靠。

帕萨特车身电器实验台的设计主要包括实验台面板的设计和实验台面板控制部分的设计。

实验台面板的设计主要由面板电路图的设计和电器元件的布置组成，通过面板的电路图，结合理论知识可以很方便的学习各车身电器的工作原理；利用面板上的检测点使用检测仪器可以诊断线路的通路与断开。

实验台面板控制部分的设计主要由故障点的设置和仪表控制电路的设计组成。

通过设置的隐蔽式故障点可以使车身电器进入不同的故障状态，学生通过观察不同的故障现象，判断该故障原因，找到故障部位，然后进行诊断、排除。

参考文献

[1]汽车电器综合试验台维修手册　（内部资料）

[2]上海大众帕萨特轿车维修手册　（内部资料）

[3]陆耀迪.上海大众帕萨特轿车使用维修手册.北京：

机械工业出版社，2010.1

[4]滕刚.上海帕萨特轿车维修手册.北京：

国防工业出版社，2002.1

[5]洪立亮，张建军.上海帕萨特B5电系故障检测与维修.北京：

人民交通出版社，2002.4

[6]赵福堂.汽车电器与电子设备.北京：

北京理工大学出版社，2008.6

[7]张春化，赛小平.汽车电器与电路.北京：

人民邮电出版社，2003.11

[8]鲁植雄.大众汽车电路图集.南京：

江苏科学技术出版社，2008.2

[9]徐向阳.汽车电器与电子控制技术.北京：

机械工业出版社，1998.8

[10]黄意强.新款汽车车身电器检修专辑.北京：

机械工业出版社，2009.3

结论

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

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附录