电动车窗实验台设计研究

电动车窗实验台设计研究 摘要：为了让汽车维修行业人员或汽车相关专业的学生更好掌握汽车电动车窗电器技术，开发了电动车窗试验台，教师在利用实验台进行授课时，学生能直观地认识，更容易理解，记忆更深刻，学习效率也会更高。本文对丰田卡罗拉轿车电动车窗的结构组成进行了讲解，对其工作原理进行了深入的分析，并对实验台的设计过程进行了全面的总结和详细的说明。实验台的总体设计包括实验台面板控制图的设计、故障点的设计及车身全车电路图设计。关键词：卡罗拉轿车；实验台；设计；电路图为了适应当前汽车行业的发展，更好满足汽车新技术教学的需要，以卡罗拉车电动车窗系统为研究对象，针对教学进行实验台的开发。实验台主要采用将实车车窗电路综合到台架上进行教学，比实车操作更直观、安全。电动车窗实验台的面板图布线直观、简单、线路清晰、便于教师向学生讲授，车窗电路结构一目了然，便于学生熟练掌握各种排除故障的方法及技巧，运用方便。电动车窗实验台的布线都集中在一个视野范围内，便于读图，学生易于接受。根据我国职业教育的发展现状及汽车行业的需求情况，以及各学校对在校生实训任务安排情况，实验台选用卡罗拉的电动车窗为设计的对象，设计流程如图1。1电动车窗系统的组成与工作原理轿车电动车窗是一种典型的电控车窗玻璃升降系统，由如下零部件组成：点火开关、电动车窗总开关、车窗锁止开关、门控开关、电动车窗开关调节器、车窗玻璃升降器、电动车窗马达、继电器、开关等装置组成。车窗升降机开关原理如下：将钥匙插入并转动到点火的位置，连接升降机的线束就会有电压，升降器线束有电流流过，这时接通升降器的控制开关。按上升键时，电流通过线束流过驱动电机，驱动电机带动升降器工作，从而使玻璃上升；按下降键时，通过线束的电流会反向流动，使得升降器的驱动电机反方向转动，就会实现玻璃的下降。2卡罗拉电动车窗实验台的设计2.1电动车窗实验台设计方案设计的实验台目的是为了在职业教育汽车维修专业教学中使用，根据设计目的，要求设计的实验台达到面板形象直观，能够使学生在学习卡罗拉电动车窗的组成及工作原理时更加感兴趣，在实训时对车窗的电路、元件进行巩固和加强的效果；笔者所设计的实验台可根据卡罗拉实车车窗出现的问题进行故障设置，尽可能的对故障进行模拟、重现，还可以在实验台上进行故障设置及故障排除，学会怎样对实验台的故障进行检测，检测仪器的正确使用等。这些都是为了提高学生在实训中的学习兴趣、减小学生的学习压力，提高学生的学习效率。设计的实验台总体设计方案定为：第一步，设计实验台的整体框架，以及布置实验台面板的位置。第二步，设计实验台面板，面板设计包括面板电路图的设计、故障检测端子的设计。第三步，实验台面板控制电路的设计，主要是实验台侧面故障点的设计。以汽车电动车窗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，在实验台面板图上设置各个电器设备与线路，并在线路上设置若干故障点，设计的电路图要能准确、真实的反应电动车窗系统的电路走向、控制原理，还要求实验台的设计简便明了，最后设计的实验台要美观简洁。2.2实验台整体结构与面板电路图的设计实验台台架的设计主要是根据实验台面板进行设计的，它主要起到支撑实验台面板和车门实物与蓄电池的作用。笔者所设计的实验台整体高为1.8m，实验台面板宽为1.2m，底座宽为2.2m。实验台底部安装有车门实物、蓄电池，它们都用线束与实验台面后方的电路相连接，面板镶嵌在实验台台架上，车门与实验台底座用螺栓连接。台架底端还要装有滚轮，便于实验台的整体移动（见图2）。所设计的实验台面板电路的作用是最主要的，教学中使用最多，主要针对面板图向学生进行讲解,所以整个面板图的设计是电动车窗实验台的核心部分，也是整个毕业设计中最重要最关键的内容。实验台面板电路的设计要根据实车的电路图绘制，所以可以直观真实的显示卡罗拉电动车窗的电路，可以通过电路看到ECU是怎样对电动车窗的电路进行控制。因此电动车窗实验台的面板图是根据实车电路图进行绘制，但在实验台上略有变动，主要是删减掉一些不必要的电路，以及一些没有测量需要的继电器和接线盒，并在电路上根据设计要求设置了若干检测端子，通过教学上要求的检测仪器，如万用表进行电动车窗部件的电压检测。2.2.1在实验台面板上所显示的电动车窗系统元件包括：（1）执行元件：车窗升降器电机、电动车窗升降器。（2）控制开关：电动车窗升降器开关。2.2.2实验台面板图上执行元件的功用以及检测点的设置左前车门窗控制开关一个总开关，可以控制四个车窗的上升与下降，也可以用来控制驾驶员侧车窗玻璃的升降，正常状态下车窗可以自由升降。以左前车窗为例，左前车窗玻璃升降控制开关（驾驶员操控）：这个开关的电路作用是控制驾驶员侧车窗玻璃的上升和下降，如果出现断路情况时，车窗玻璃无法升降。检测点设置在电动车窗升降器主开关与左前车窗升降器马达总成之间的UP线上两个端子和DOWN线上的两个端子。如果出现故障，可用万用表检测四个端子电压值。（如图3）2.3电动车窗实验台面板控制部分的设计实验台的故障开关设置在实验台的左侧，开关安全方便，不与面板在同一方向，拨动故障开关，可以使实验台马上进入预期的故障状态，根据情况分析故障现象，判断故障，进而利用解码器、万用表等仪器在实验台的端子上进行检测和故障诊断，来检验猜测是否正确并排除故障。2.3.1机械部分设置电动车窗实验台的控制电路中的故障设置是模拟卡罗拉实物车车窗电路中有断路情况出现、搭铁不实、虚接等故障现象。其工作原理就是实验台上的故障控制开关对实验台的车窗电路控制结合与断开。故障开关为了做到方便教学，便于学生操作演示，设置在与车窗实验台面板不同的方向上，具体设在实验台的左侧。2.3.2故障控制电路的设计在控制电路中共设计了七个故障点，每一个故障点都是用了拨动故障开关使电路通断（故障设置开关如图4所示）。以故障开关T1闭合为例，出现的故障现象：当拨动驾驶员侧左前电动车窗开关后左前车窗无法上升。故障原因：电动车窗升降器主开关总成与左前车窗升降器马达总成之间的UP线断路。3结论此电动车窗实验台选用实车系统电路为研究对象，在此基础上进行了实验台的设计，用设计的实验台来代替卡罗拉原车电动车窗系统的工作过程；本次设计的实验台要达到真实还原实车电动车窗的电路，做到在使用实验台时，能够清晰了解和读懂电动车窗的电路，还要求实验台在工作时保持稳定的状态，以及保证老师和学生使用时的人身安全。我所设计的卡罗拉电动车窗实验台的主要包括：实验台面板电路的设计，实验台控制部分的设计。实验台面板的设计主要由电动车窗的电路图和电器元件的分布。通过实验台面板的电路图，运用课堂所学习的理论知识结合实验台对卡罗拉电动车窗的工作原理进一步的学习；并在设置端子的电路上，可以通过检测设备，如万用表等来对端子进行检测。实验台面板控制部分的设计主要由故障点和仪表控制电路组成。实训教师可以通过拨动故障开关使电动车窗出现不同的故障，来给学生设置故障，实训学生可以观察故障设置不同时所显示的不同现象，以所显示的故障现象来判断故障出现的原因，并找到故障的发生线路，然后对线路上的端子进行检测诊断，最后将故障排除。参考文献：1凌永成,谢在玉.汽车电气设备M.北京:北京大学出版社,2007.2刘振宇,陈幼平.汽车电器与电子技术M.北京:人民交通出版社,2009.3李俊玲,周旭.汽车电气设备的构造与检修M.北京:人民邮电出版社,2010.4边焕鹤.汽车电器与电子设备M.北京:人民交通出版社,2004.5舒华,姚国平.汽车电器设备与维修M.北京:北京理工大学出版社,2009.