《汽车电器》一体化教学实验台设计

丁家宝

摘要：近年来随着电子技术和汽车技术的迅速发展，在汽车维修和检测方面，电子技术都有了非常广泛的应用，而且随着时代的发展需求，对于当代的汽车检测提出了更高的要求标准，如果想要适应目前市场经济的竞争情况以及发展越来越迅速的汽车工业，那么就要加强对各职业学校汽车新技术方面的教学建设，本文以上海大众帕萨特领域车身电气系统为例，设计出一台适用于中高职院校理实一体化需求的试验台。

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.

關键词：汽车电器;实验台;电子控制装置;一体化

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

中图分类号：U46                                         文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）05-0244-04

1  设计的目的和意义

随着汽车工业的发展，汽车电器设备发挥了极其重要的作用，汽车电器与电子设备性能的好坏直接影响着汽车的动力性、经济性及工作的可靠性和安全性。在汽车行业方面电子技术有着越来越广泛的应用，而通过电子技术也让汽车电气设备变得越来越复杂，因为我国的社会和各大企业对汽车专业的人才要求越来越高，而且目前汽车企业维修需要应用大量的汽车机电维修人员，所以说对于职业院校来说，这是一个机会也是一个挑战，该如何才能够让毕业生快速的适应社会的发展需求以及工作岗位，是高职院校发展中面临的主要问题。

2  帕萨特汽车灯光与车身电器系统

2.1 帕萨特汽车照明与信号系统

在汽车电器中的独立电路系统主要由汽车照明和信号构成，普通汽车中有15-25个外部照明灯和约40个内部照明灯。外部照明灯主要有前照灯、雾灯、阅读灯、顶灯等。

除以上所述外，现代汽车还有各种特种灯、危险警告灯、踏步灯、壁灯、门灯、阅读灯等。

2.2 音响信号系统

2.2.1 电喇

在传统的汽车中为了音效通常都会装有高音和低音两个喇叭，但是喇叭的工作电流比较大，很有可能会对开关造成损害，所以说在喇叭电路中通常会装有继电器。电喇叭按照外形可分为蜗牛型、长筒型和盆型3种。电喇叭按接线方式有单线和双线式，在控制电路中有带继电器的和不带继电器的，喇叭控制按钮绝大多都安在转向盘上。

当装用单只螺旋形变喇叭或者是其他两只盆型喇叭时，总体的占用电流会比较小，这通常就由方向盘上的按钮所控制，但是当装了两只螺旋电缆不是总体的耗用电流就会变大，就是如果还用方向盘上的按钮控制很容易导致按钮损坏。如果想要从根本上解决这个问题，相关负责人可以采用喇叭继电器控制双音电喇叭。按钮依旧设置在键盘上，当摁下按钮时，继电器的线圈上就会出现电流，进而就可以在继电器中间产生磁吸力，而将继电器的触点闭合以后，喇叭就会发音，松开按钮时，继电器周围的电流断开，磁力消失，喇叭按钮就会自动切断电路，进而电喇叭停止发音[3]。

2.2.2 音响报警系统

音响报警装置一般装在消防车、救护车、警车上。大多数采用大规模的集成电路CW9561，另外加少量外围零件组件，扬声器在12V电源下输出约3W音频功率，音响可达到预定要求。

采用CW9561大规模集成电路可以使得报警所用元件少，体积小，无需调试即可正常工作。

2.3 电动中央门锁

2.3.1 电动中央门锁的功能

电动中央门锁的功能可以分为三类，第1类是中央控制，如果驾驶员将自己身边的车门锁住，那么其他的车门也会跟随着身边车门一起锁住，如果家属员解除门锁的开关，那么其他车门的开关也会同时解除，或者是驾驶员也可以单独打开其他某个门的开关。第2类是速度控制，如果汽车在行驶的过程中达到了一定的速度，那么车门就会自动上锁这不仅可以防止乘客因为操作失误将车门打开，而且也可以尽量的降低行驶过程中的安全风险。第3类就是单独控制驾驶员，不仅可以控制自己深透的车门，而且还可以在其他车门上设置弹簧开关，可以实现对某一个车门的独立控制。

2.3.2 中央控制门锁-结构

就我国目前市场上的实际调查情况来看，应用在汽车上的中控锁类分为很多种，主要有门锁开关，连锁执行机构和门锁控制器三大种类。门锁开关主要由总开关和分开关组成，总开关安装在驾驶员深处的侧门上，驾驶员可以进行整辆车车门的开关操控其他的分开关安装在各个车门上，每个分开关可以对一个车门进行控制。门锁执行机构就是中控锁执行机构也是用来执行驾驶员指令的，可以通过驾驶员的指令将门锁锁上或者是打开门锁执行机构主要由三种驱动方式，分别是直流电动机式和有电磁式。还有永磁电动机是他们的主要运作原理，都是通过改变极性来控制门锁的开关或上锁[5]。

门锁控制器的主要作用就是为门锁执行机构提供脉冲电流，并且作为那所执行机构的控制装置，无论是哪一类汽车的门锁执行机构，都是利用改变电流方向来实现门锁自由控制的，而门锁控制器又分为很多不同的种类，按照控制器的制作原理，可以分为电容式、车速感应式和晶体管式三大种类。

电容是门锁控制器，主要是利用电容器的放电特性在电容器满电的情况下，将它接入到控制电路中，电容器放电就可以使继电器通电，进而达到短时间吻合，在放电结束后充，继电器中的工作电流就会断开，门锁系统就会不在和吸合，晶体管是在门锁控制器中安装两个继电器，一个用来控制锁门，一个用来控制开门，而在继电器中是利用晶体管作为电路控制的开关，利用电容器放电来获得持续的脉冲电流，这样一来就可以让门锁执行机构完成锁门和开门的指令。车速感应式是在装置内安放一个车速为10千米每小时的控制开关，如果行驶速度大于这一标准时，车门还没有上锁，那么驾驶员不需要手动搜索门锁控制器就会自动将门锁上。

2.3.3 中央控制门锁-遥控原理

中控锁的无线遥控功能最大的优势就是不受时间和距离的限制，可以进行远距离开锁和闭锁。而且它不需要将钥匙插入到锁孔中，就可以进行远距离开门，它主要的基本原理就是车主身边的遥控器发出微弱的电波，然后汽车中的天线就会接受这样的电波信号，再经过信号识别代码由系统执行器来执行开锁或者是关锁的动作。

①发射机。发射机主要由开关天线和集成电路三大部分构成在键盘上，它为何信号发送电路组成一个整体，并且将代码识别储存到回路当中，利用大芯片集成电路来进行简化结构，并且在电路的一侧装有电池，发射频率可以按照国有的电波进行选，每操纵一次开关就可以进行一次信号发射。[6]

②接收机。发射机通过国有电波发出识别代码，然后汽车就可以利用天线接收，然后通过分配器将接收器中的FM高频中心处理器进行解调，再将解调器和识别代码进行比较，如果识别代码正确，那么就可以让控制电路执行器工作。

门锁遥控系统主要有两部分组成，一个是便携式发射器，一个是车内接收机，从便携式发射器中发射出的可识别信号，会由车内的接收器接收并且解码，然后来对门锁进行驱动，可以方便驾驶员随时开门和锁门，使用者也可以根据ECU的开锁密码对自己的汽车进行保护，如果有出现非法开出门的情况ECU开锁密码和进行报警，在我国目前的汽车行业中，很多系统采用的都是無线电波和红外线作为识别信号的媒介，主要有钥匙型和整体型两种。

如果车内的接收机接收到正确的信号代码，那么控制不接收电路就会被触发，然后再恢复到待机状态。如果输入的代码信号是不正确的，也就不能够触发车内接收机的线路，如果在10分钟之内有超过10个信号代码输入不正确，那么智能锁就会认为有人试图偷盗汽车，于是就会不再接受信号，哪怕是输入了正确的代码，信号也不会接受，如果出现了这样的情况，那么车主就一定要采用机械钥匙才能够开门，等到信号恢复接收以后，使用钥匙点火启动，就可以将车门的遥控控制系统关掉，然后再打开就可以正常使用。

2.4 电动揺窗机

2.4.1 电动摇窗机的构造

对我国目前汽车行业的实际发展情况来看，在我国很多轿车的车门选择的都是升降式的玻璃窗，已经淘汰了传统的摇把式升降方式，在车侧面安装一个按钮，通过控制按钮就可以来进行车窗的电动升降也可以利用电动玻璃升降器来调节。在轿车中的电动玻璃升降器，主要由电动机减速器导向板，还有安装特价等组件组成，因为所用的材料不同和制作的工艺方式不同，又分为生轮式，软轴式以及塑料袋带是三种电动玻璃升降器。绳轮式和软轴式是用钢丝绳作为导绳，而塑料袋式则是用塑料的带子作为导绳。你生活中最常见的双轮式电动玻璃升降器威力，它主要是由钢丝绳导向板和玻璃安装托架等一系列零部件所组成的，在安装时要将玻璃固定在安装托架上，然后将玻璃导槽与钢丝绳设置成平行状态。

控制电动机的主要是双联开关按钮，还有升、降、关三个工作状态。如果驾驶人员没有对汽车进行操纵的话，那么开关就会自动停留在关的位置上，如果对于总电路进行操控，那可以让两者的线路进行并联，总开关可以由驾驶员控制全部的门窗和玻璃，而且在车门内部的把手上也为驾驶员设置了其他玻璃的操作按钮，操作起来十分方便。

开启电动机由电动机带减速器输出作为动力，然后拉动钢丝绳移动玻璃安装托架，就可以让门窗玻璃完成上下升降的运动。在这一过程中，电动机的质量会直接关系到玻璃升降器能否正常运行，而且电动机一定要质量小并且体积小，而且还要具有较高的防护等级，只有这样才能够达到行业的基本要求。

2.4.2 电动车窗的布置总图（图1）

2.5 电动后视镜

电动后视镜就是指可以通过电动机来调节后视镜的收缩，而且在驾驶员驾驶的过程中，可以在不下车的情况下调节后视镜的视角，在车内通过电动装置就可以控制后视镜的缩放。在人们的传统观念中，行车的时候需要伸出手去调节后视镜的角度，但是这时驾驶员就不能够直视前方的道路，就很有可能会造成安全隐患，而利用电动调节就不会出现这样的情况，电动调节后视镜可以更加方便快捷的将后视镜调成驾驶员需要的角度。现在大部分轿车都配备了后视镜电动调节。

2.6 电动刮水器

电动刮水器的主要作用就是为了提高汽车在雨天雪天时驾驶员的能见程度，而且在前侧玻璃上还设置了专门的雨刮器，这样的雨刮器主要可以分为三种，第1种是真空式，第2种是电动式，第3种就是气动式。在很多汽车上采用的都是最传统的电动式雨刮器，这种雨刮器主要有两种速度，并且可以间歇工作，之所以设计成这样，是因为间歇式的工作方式可以更好的适应挡风玻璃的外形，而且还可以满足不同情况下对于雨刮器运行的要求。电动雨刮器主要由挂水的电动机和一套传动机构所组成，通过摇臂杆的往复运动，就可以带动雨刮器左右两侧运动。

3  帕萨特领驭车身电器实验台的设计

3.1 试验台设计方案

在本次的研究当中主要开发设计的车身电器是将帕萨特领域汽车电器实验台作为高职院校维修教学行业所使用，所以说在设计的过程中一定要满足形象直观的特点，只有这样才能够让学生对于车身的电气部分有一个明确的了解，这样一来在学习和工作的过程中都可以达到非常好的效果除此之外，实验台也需要根据实际车上所出现的一系列故障来进行实地模拟，学生在实验台上可以进行故障排除实验，而且还可以学习该如何判断汽车发生的故障，并且进行故障诊断，对故障点进行电压测试等等。这次设计的总体方案主要可以分为三部分，第1部分就是设计出实验台的总体结构，并且选择合适的电池作为实验台的电源使用，第2部分就是设计实验台的版面，包括版面的电路图以及故障测试点，还有其他的显示装置部分，第3部分就是实验台版面的电路设计，主要针对的就是隐藏式故障点。

在实验的过程中，学员可以根据车身电器的实际工作情况对故障进行分析，并且解释出现故障的原因，最后由教师带领学生做排除故障的指导，在整个实验台版面上可以设置两个故障检测点，这样一来不仅可以反映出汽车电器的实际控制系统，而且还可以提高美观性。

3.2 实验台面板电路图的设计

整个版面部分的中心设计就是实验台板的电路，这也是整个实验台设计过程中的主要关键部分，因为实验台版面的电路不仅可以直观的体现出汽车电器工作的原理，而且还可以根据汽车限时运行过程中所出现的一系列故障，在电路中设置相应的检测点，并且在设计的过程中，通过遵循电路图的原理进行绘制，可以去删减一些不必要的电路，并且设置出有效的故障检测点，利用各种仪器对电原件进行检测。

3.3 实验台的使用方法与维护

在开展实验操作前，应该检查实验台的电池电压是否属于正常范围之内，并且电脑的接头有没有插好，电源线是否有脱落或者掉皮的情况，蓄电池的电线有没有接好，以及故障模拟开关是否正常工作。

将实验台的点火开关打开后，观察组合仪表以及线路有没有出现任何异常的情况，如果没有出现异常，那么就将各个灯光的开关打开，检查灯光开关是否正常，然后再检查喇叭按钮是否能够正常工作来按下开关以后，检查实验台中的电机是否转动，如果一切都没有问题，那么就可以进行正常的测量。

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。检查灯光开关，打开灯光开关档检查前后停车灯是否正常亮，仪表板是否正常亮，牌照灯是否正常亮。打到雾灯开关档位检查前后雾灯是否正常亮。

②检查大灯变光开关。打开大灯变光开关检查远光灯、近光灯是否正常亮。

③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。

按下制动灯开关，检查制动灯和高位制动灯是否正常亮。

④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，检查对应的电动摇窗机电机是否正常工作。

转动后视镜调节开关，检查对应的后视镜是否正常转动。

打到雨刮器开关相应的档位，检查雨刮电机是否正常工作。

日常维护保养：

①为保证系统安全可靠，检测完毕后，应当断开电源，拔下蓄电池负极;

②不要将实验台放在潮湿、直射阳光下;

③为了防止干扰，请不要把磁性物质靠近仪器;

④在实验台运行时，禁止随意拔插电路连接器以防止造成意外损坏。

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。注意正确的测量方法。正确使用控制面板上的各种开关，如果不熟悉，应详细阅读说明书。

⑤定期为蓄电池充电、保养。

4  总结

在整个电气实验台设计的过程中，主要的制作基础就是帕萨特领域车身电气系统，并且通过实验台来模拟汽车的实际运行情况来演示出汽车中各个部分电器的工作过程，并且本时安排具有非常强大的功能，而且安全性也比较高。

在整个实验台的设计中，主要包括两部分设计，第1部分就是实验台面板的设计，第2部分是实验台面板控制部分的设计，实验台面板的设计主要可以分为面板电路图设计，以及电气元件布置了这两部分，通过对实验台面板的电路图进行设计，并且在其中融入适当的理論知识，可以更好的提高学生的学习效率。而电器部分的主要工作原理就是通过面板上的检测仪器来检查电器的线路是否正常运行，实验台面的控制部分主要有故障点的设置和仪表控制两部分所构成。而且在实验台中的隐蔽式故障点可以让实验台车身发生不同程度的故障，这样一来也就可以更加直观的让学生观察到各种故障的状态。

参考文献：

[1]李穗平.全车电气系统实验台设计[J].凯里学院学报，2012，09.

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[3]赵福堂.汽车电器与电子设备[D].北京理工大学，2009，05.

[4]社陈浩，窦宏.汽车电器理实一体化教材（中级工）[M].人民交通出版社，2011，08.

[5]赵学斌，王凤军.汽车类教学改革规划教材[M].机械工程出版社，2013，03.

[6]郭振民.电工电子技术实验与实训教程（21世纪高职高专教学做一体化规划教材）[M].水利水电出版社，2009，02.

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[8]谭本忠.上海大众车系电路图集[M].机械工业出版社，2010，02.

[9]姚胜华.汽车电器与电子控制技术[M].华南理工大学出版社，2010，8.

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