《汽車電器》一體化教學實驗臺設計

丁家寶

摘要：近年來隨著電子技術和汽車技術的迅速發展，在汽車維修和檢測方面，電子技術都有了非常廣泛的應用，而且隨著時代的發展需求，對于當代的汽車檢測提出了更高的要求標準，如果想要適應目前市場經濟的競爭情況以及發展越來越迅速的汽車工業，那么就要加強對各職業學校汽車新技術方面的教學建設，本文以上海大眾帕薩特領域車身電氣系統為例，設計出一臺適用于中高職院校理實一體化需求的試驗臺。

Abstract： In recent years， with the rapid development of electronic technology and automobile technology， electronic technology has been widely used in automobile maintenance and inspection. With the development needs of the times， higher requirements and standards are put forward for contemporary automobile inspection. If you want to adapt to the current competition situation of market economy and the increasingly rapid automobile industry， Then it is necessary to strengthen the teaching construction of new automobile technology in various vocational schools. Taking Shanghai Volkswagen Passat field body electrical system as an example， this paper designs a test-bed suitable for the integration of theory and practice in secondary and higher vocational colleges.

關鍵詞：汽車電器;實驗臺;電子控制裝置;一體化

Key words： automotive electrical appliances;the experiment platform;electronic control device;the integration

中圖分類號：U46 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）05-0244-04

1 ?設計的目的和意義

隨著汽車工業的發展，汽車電器設備發揮了極其重要的作用，汽車電器與電子設備性能的好壞直接影響著汽車的動力性、經濟性及工作的可靠性和安全性。在汽車行業方面電子技術有著越來越廣泛的應用，而通過電子技術也讓汽車電氣設備變得越來越復雜，因為我國的社會和各大企業對汽車專業的人才要求越來越高，而且目前汽車企業維修需要應用大量的汽車機電維修人員，所以說對于職業院校來說，這是一個機會也是一個挑戰，該如何才能夠讓畢業生快速的適應社會的發展需求以及工作崗位，是高職院校發展中面臨的主要問題。

2 ?帕薩特汽車燈光與車身電器系統

2.1 帕薩特汽車照明與信號系統

在汽車電器中的獨立電路系統主要由汽車照明和信號構成，普通汽車中有15-25個外部照明燈和約40個內部照明燈。外部照明燈主要有前照燈、霧燈、閱讀燈、頂燈等。

除以上所述外，現代汽車還有各種特種燈、危險警告燈、踏步燈、壁燈、門燈、閱讀燈等。

2.2 音響信號系統

2.2.1 電喇

在傳統的汽車中為了音效通常都會裝有高音和低音兩個喇叭，但是喇叭的工作電流比較大，很有可能會對開關造成損害，所以說在喇叭電路中通常會裝有繼電器。電喇叭按照外形可分為蝸牛型、長筒型和盆型3種。電喇叭按接線方式有單線和雙線式，在控制電路中有帶繼電器的和不帶繼電器的，喇叭控制按鈕絕大多都安在轉向盤上。

當裝用單只螺旋形變喇叭或者是其他兩只盆型喇叭時，總體的占用電流會比較小，這通常就由方向盤上的按鈕所控制，但是當裝了兩只螺旋電纜不是總體的耗用電流就會變大，就是如果還用方向盤上的按鈕控制很容易導致按鈕損壞。如果想要從根本上解決這個問題，相關負責人可以采用喇叭繼電器控制雙音電喇叭。按鈕依舊設置在鍵盤上，當摁下按鈕時，繼電器的線圈上就會出現電流，進而就可以在繼電器中間產生磁吸力，而將繼電器的觸點閉合以后，喇叭就會發音，松開按鈕時，繼電器周圍的電流斷開，磁力消失，喇叭按鈕就會自動切斷電路，進而電喇叭停止發音[3]。

2.2.2 音響報警系統

音響報警裝置一般裝在消防車、救護車、警車上。大多數采用大規模的集成電路CW9561，另外加少量外圍零件組件，揚聲器在12V電源下輸出約3W音頻功率，音響可達到預定要求。

采用CW9561大規模集成電路可以使得報警所用元件少，體積小，無需調試即可正常工作。

2.3 電動中央門鎖

2.3.1 電動中央門鎖的功能

電動中央門鎖的功能可以分為三類，第1類是中央控制，如果駕駛員將自己身邊的車門鎖住，那么其他的車門也會跟隨著身邊車門一起鎖住，如果家屬員解除門鎖的開關，那么其他車門的開關也會同時解除，或者是駕駛員也可以單獨打開其他某個門的開關。第2類是速度控制，如果汽車在行駛的過程中達到了一定的速度，那么車門就會自動上鎖這不僅可以防止乘客因為操作失誤將車門打開，而且也可以盡量的降低行駛過程中的安全風險。第3類就是單獨控制駕駛員，不僅可以控制自己深透的車門，而且還可以在其他車門上設置彈簧開關，可以實現對某一個車門的獨立控制。

2.3.2 中央控制門鎖-結構

就我國目前市場上的實際調查情況來看，應用在汽車上的中控鎖類分為很多種，主要有門鎖開關，連鎖執行機構和門鎖控制器三大種類。門鎖開關主要由總開關和分開關組成，總開關安裝在駕駛員深處的側門上，駕駛員可以進行整輛車車門的開關操控其他的分開關安裝在各個車門上，每個分開關可以對一個車門進行控制。門鎖執行機構就是中控鎖執行機構也是用來執行駕駛員指令的，可以通過駕駛員的指令將門鎖鎖上或者是打開門鎖執行機構主要由三種驅動方式，分別是直流電動機式和有電磁式。還有永磁電動機是他們的主要運作原理，都是通過改變極性來控制門鎖的開關或上鎖[5]。

門鎖控制器的主要作用就是為門鎖執行機構提供脈沖電流，并且作為那所執行機構的控制裝置，無論是哪一類汽車的門鎖執行機構，都是利用改變電流方向來實現門鎖自由控制的，而門鎖控制器又分為很多不同的種類，按照控制器的制作原理，可以分為電容式、車速感應式和晶體管式三大種類。

電容是門鎖控制器，主要是利用電容器的放電特性在電容器滿電的情況下，將它接入到控制電路中，電容器放電就可以使繼電器通電，進而達到短時間吻合，在放電結束后充，繼電器中的工作電流就會斷開，門鎖系統就會不在和吸合，晶體管是在門鎖控制器中安裝兩個繼電器，一個用來控制鎖門，一個用來控制開門，而在繼電器中是利用晶體管作為電路控制的開關，利用電容器放電來獲得持續的脈沖電流，這樣一來就可以讓門鎖執行機構完成鎖門和開門的指令。車速感應式是在裝置內安放一個車速為10千米每小時的控制開關，如果行駛速度大于這一標準時，車門還沒有上鎖，那么駕駛員不需要手動搜索門鎖控制器就會自動將門鎖上。

2.3.3 中央控制門鎖-遙控原理

中控鎖的無線遙控功能最大的優勢就是不受時間和距離的限制，可以進行遠距離開鎖和閉鎖。而且它不需要將鑰匙插入到鎖孔中，就可以進行遠距離開門，它主要的基本原理就是車主身邊的遙控器發出微弱的電波，然后汽車中的天線就會接受這樣的電波信號，再經過信號識別代碼由系統執行器來執行開鎖或者是關鎖的動作。

①發射機。發射機主要由開關天線和集成電路三大部分構成在鍵盤上，它為何信號發送電路組成一個整體，并且將代碼識別儲存到回路當中，利用大芯片集成電路來進行簡化結構，并且在電路的一側裝有電池，發射頻率可以按照國有的電波進行選，每操縱一次開關就可以進行一次信號發射。[6]

②接收機。發射機通過國有電波發出識別代碼，然后汽車就可以利用天線接收，然后通過分配器將接收器中的FM高頻中心處理器進行解調，再將解調器和識別代碼進行比較，如果識別代碼正確，那么就可以讓控制電路執行器工作。

門鎖遙控系統主要有兩部分組成，一個是便攜式發射器，一個是車內接收機，從便攜式發射器中發射出的可識別信號，會由車內的接收器接收并且解碼，然后來對門鎖進行驅動，可以方便駕駛員隨時開門和鎖門，使用者也可以根據ECU的開鎖密碼對自己的汽車進行保護，如果有出現非法開出門的情況ECU開鎖密碼和進行報警，在我國目前的汽車行業中，很多系統采用的都是無線電波和紅外線作為識別信號的媒介，主要有鑰匙型和整體型兩種。

如果車內的接收機接收到正確的信號代碼，那么控制不接收電路就會被觸發，然后再恢復到待機狀態。如果輸入的代碼信號是不正確的，也就不能夠觸發車內接收機的線路，如果在10分鐘之內有超過10個信號代碼輸入不正確，那么智能鎖就會認為有人試圖偷盜汽車，于是就會不再接受信號，哪怕是輸入了正確的代碼，信號也不會接受，如果出現了這樣的情況，那么車主就一定要采用機械鑰匙才能夠開門，等到信號恢復接收以后，使用鑰匙點火啟動，就可以將車門的遙控控制系統關掉，然后再打開就可以正常使用。

2.4 電動揺窗機

2.4.1 電動搖窗機的構造

對我國目前汽車行業的實際發展情況來看，在我國很多轎車的車門選擇的都是升降式的玻璃窗，已經淘汰了傳統的搖把式升降方式，在車側面安裝一個按鈕，通過控制按鈕就可以來進行車窗的電動升降也可以利用電動玻璃升降器來調節。在轎車中的電動玻璃升降器，主要由電動機減速器導向板，還有安裝特價等組件組成，因為所用的材料不同和制作的工藝方式不同，又分為生輪式，軟軸式以及塑料袋帶是三種電動玻璃升降器。繩輪式和軟軸式是用鋼絲繩作為導繩，而塑料袋式則是用塑料的帶子作為導繩。你生活中最常見的雙輪式電動玻璃升降器威力，它主要是由鋼絲繩導向板和玻璃安裝托架等一系列零部件所組成的，在安裝時要將玻璃固定在安裝托架上，然后將玻璃導槽與鋼絲繩設置成平行狀態。

控制電動機的主要是雙聯開關按鈕，還有升、降、關三個工作狀態。如果駕駛人員沒有對汽車進行操縱的話，那么開關就會自動停留在關的位置上，如果對于總電路進行操控，那可以讓兩者的線路進行并聯，總開關可以由駕駛員控制全部的門窗和玻璃，而且在車門內部的把手上也為駕駛員設置了其他玻璃的操作按鈕，操作起來十分方便。

開啟電動機由電動機帶減速器輸出作為動力，然后拉動鋼絲繩移動玻璃安裝托架，就可以讓門窗玻璃完成上下升降的運動。在這一過程中，電動機的質量會直接關系到玻璃升降器能否正常運行，而且電動機一定要質量小并且體積小，而且還要具有較高的防護等級，只有這樣才能夠達到行業的基本要求。

2.4.2 電動車窗的布置總圖（圖1）

2.5 電動后視鏡

電動后視鏡就是指可以通過電動機來調節后視鏡的收縮，而且在駕駛員駕駛的過程中，可以在不下車的情況下調節后視鏡的視角，在車內通過電動裝置就可以控制后視鏡的縮放。在人們的傳統觀念中，行車的時候需要伸出手去調節后視鏡的角度，但是這時駕駛員就不能夠直視前方的道路，就很有可能會造成安全隱患，而利用電動調節就不會出現這樣的情況，電動調節后視鏡可以更加方便快捷的將后視鏡調成駕駛員需要的角度?，F在大部分轎車都配備了后視鏡電動調節。

2.6 電動刮水器

電動刮水器的主要作用就是為了提高汽車在雨天雪天時駕駛員的能見程度，而且在前側玻璃上還設置了專門的雨刮器，這樣的雨刮器主要可以分為三種，第1種是真空式，第2種是電動式，第3種就是氣動式。在很多汽車上采用的都是最傳統的電動式雨刮器，這種雨刮器主要有兩種速度，并且可以間歇工作，之所以設計成這樣，是因為間歇式的工作方式可以更好的適應擋風玻璃的外形，而且還可以滿足不同情況下對于雨刮器運行的要求。電動雨刮器主要由掛水的電動機和一套傳動機構所組成，通過搖臂桿的往復運動，就可以帶動雨刮器左右兩側運動。

3 ?帕薩特領馭車身電器實驗臺的設計

3.1 試驗臺設計方案

在本次的研究當中主要開發設計的車身電器是將帕薩特領域汽車電器實驗臺作為高職院校維修教學行業所使用，所以說在設計的過程中一定要滿足形象直觀的特點，只有這樣才能夠讓學生對于車身的電氣部分有一個明確的了解，這樣一來在學習和工作的過程中都可以達到非常好的效果除此之外，實驗臺也需要根據實際車上所出現的一系列故障來進行實地模擬，學生在實驗臺上可以進行故障排除實驗，而且還可以學習該如何判斷汽車發生的故障，并且進行故障診斷，對故障點進行電壓測試等等。這次設計的總體方案主要可以分為三部分，第1部分就是設計出實驗臺的總體結構，并且選擇合適的電池作為實驗臺的電源使用，第2部分就是設計實驗臺的版面，包括版面的電路圖以及故障測試點，還有其他的顯示裝置部分，第3部分就是實驗臺版面的電路設計，主要針對的就是隱藏式故障點。

在實驗的過程中，學員可以根據車身電器的實際工作情況對故障進行分析，并且解釋出現故障的原因，最后由教師帶領學生做排除故障的指導，在整個實驗臺版面上可以設置兩個故障檢測點，這樣一來不僅可以反映出汽車電器的實際控制系統，而且還可以提高美觀性。

3.2 實驗臺面板電路圖的設計

整個版面部分的中心設計就是實驗臺板的電路，這也是整個實驗臺設計過程中的主要關鍵部分，因為實驗臺版面的電路不僅可以直觀的體現出汽車電器工作的原理，而且還可以根據汽車限時運行過程中所出現的一系列故障，在電路中設置相應的檢測點，并且在設計的過程中，通過遵循電路圖的原理進行繪制，可以去刪減一些不必要的電路，并且設置出有效的故障檢測點，利用各種儀器對電原件進行檢測。

3.3 實驗臺的使用方法與維護

在開展實驗操作前，應該檢查實驗臺的電池電壓是否屬于正常范圍之內，并且電腦的接頭有沒有插好，電源線是否有脫落或者掉皮的情況，蓄電池的電線有沒有接好，以及故障模擬開關是否正常工作。

將實驗臺的點火開關打開后，觀察組合儀表以及線路有沒有出現任何異常的情況，如果沒有出現異常，那么就將各個燈光的開關打開，檢查燈光開關是否正常，然后再檢查喇叭按鈕是否能夠正常工作來按下開關以后，檢查實驗臺中的電機是否轉動，如果一切都沒有問題，那么就可以進行正常的測量。

實驗臺故障檢測方法：

①檢查蓄電池電壓。檢查蓄電池電壓是否正常，能否給常火線提供12V電壓。檢查燈光開關，打開燈光開關檔檢查前后停車燈是否正常亮，儀表板是否正常亮，牌照燈是否正常亮。打到霧燈開關檔位檢查前后霧燈是否正常亮。

②檢查大燈變光開關。打開大燈變光開關檢查遠光燈、近光燈是否正常亮。

③檢查轉向燈開關、警告燈開關、倒車燈開關、制動燈開關及喇叭按鈕。

打開轉向燈開關，檢查左右轉向燈是否正常頻閃。

按下警告燈按鈕，檢查前后警告燈是否正常頻閃。

按下倒車燈開關，檢查倒車燈是否正常亮。

按下制動燈開關，檢查制動燈和高位制動燈是否正常亮。

④檢查電動搖窗機開關、后視鏡調節開關、雨刮器開關。

按下各個電動搖窗機開關，檢查對應的電動搖窗機電機是否正常工作。

轉動后視鏡調節開關，檢查對應的后視鏡是否正常轉動。

打到雨刮器開關相應的檔位，檢查雨刮電機是否正常工作。

日常維護保養：

①為保證系統安全可靠，檢測完畢后，應當斷開電源，拔下蓄電池負極;

②不要將實驗臺放在潮濕、直射陽光下;

③為了防止干擾，請不要把磁性物質靠近儀器;

④在實驗臺運行時，禁止隨意拔插電路連接器以防止造成意外損壞。

注意事項：

①在電瓶負極未拆下之前，不允許插拔ECU接插件。

②點火開關置于“ON”時，不允許插拔任何接插件。

③使用診斷儀器時，應注意正確的使用方法。

④點火開關置于“ON”時，不允許通過測試孔測傳感器、執行器阻值，若有需要必須在教師的指導下，點火開關置于“OFF”時測。注意正確的測量方法。正確使用控制面板上的各種開關，如果不熟悉，應詳細閱讀說明書。

⑤定期為蓄電池充電、保養。

4 ?總結

在整個電氣實驗臺設計的過程中，主要的制作基礎就是帕薩特領域車身電氣系統，并且通過實驗臺來模擬汽車的實際運行情況來演示出汽車中各個部分電器的工作過程，并且本時安排具有非常強大的功能，而且安全性也比較高。

在整個實驗臺的設計中，主要包括兩部分設計，第1部分就是實驗臺面板的設計，第2部分是實驗臺面板控制部分的設計，實驗臺面板的設計主要可以分為面板電路圖設計，以及電氣元件布置了這兩部分，通過對實驗臺面板的電路圖進行設計，并且在其中融入適當的理論知識，可以更好的提高學生的學習效率。而電器部分的主要工作原理就是通過面板上的檢測儀器來檢查電器的線路是否正常運行，實驗臺面的控制部分主要有故障點的設置和儀表控制兩部分所構成。而且在實驗臺中的隱蔽式故障點可以讓實驗臺車身發生不同程度的故障，這樣一來也就可以更加直觀的讓學生觀察到各種故障的狀態。

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