最新汽车电动车窗实验台研制与探索

汽车电气设备实验台架研制与探索
（烟台工程职业技术学院汽车工程系，山东烟台）
【摘要】根据我国职业教育的发展现状，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及汽车行业的需求情况，以一汽大众捷达电动车窗系统为研究对象，针对教学进行实验台的开发。

本文主要介绍了捷达汽车电动车窗实验台的研制设计过程，了解了电动车窗的组成及其工作原理，能够分析实验台故障原因及检修排查。

使教学内容能够更加贴合实际，提高同学的学习质量。

【关键词】教育发展现状、实验台设计、电动车窗、学习质量
1 前言
近年来，由于电子技术、计算机技术、机电一体化技术在汽车上的应用，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，以一汽大众捷达电动车窗系统为研究对象，针对教学进行实验台的开发。

此实验台采用把电动车窗系统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。

实验台布线直观、简单、线路清晰、便于讲授教学，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。

实验台的布线都集中在一个视野范围内，便于读图，易于接受。

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。

所以设计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。

此文主要以以一汽大众捷达电动车窗系统为研究对象，针对教学进行汽车电器实验台的设计制作。

设计本验台所进行的主要工作：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，接着设计了捷达电动车窗实验台的面板电路，将信号系统实物，电动车窗电机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。

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。

设计流程如下图1-1所示。

图1-1设计流 2电动车窗的组成和作用
2.1 电动车窗的作用
汽车玻璃窗经历了从手摇曲柄连杆方式到电动升降车窗的发展过程。

由于电动车窗的操纵舒适性被业界广泛认可,现今轿车普遍配装有电动车窗。

电动车窗系统是整车开闭件的重要组成部分, 对开闭件系统乃至整车的质量起着重要的作用。

玻璃升降系统一旦失效, 就会给行车安全带来隐患, 影响整车品质。

由此可见其安全性、可靠性在整车中显得至关重要。

驾驶员或乘员利用电动窗的开关使车窗玻璃自动升降,
降
低了驾驶员以及乘客的操作难度,也有利于行车的安全。

2.2电动车窗的组成及其工作原理
捷达轿车所用电动车窗是一种典型的电控车窗玻璃升降系统。

零部件组成如下：电动车窗升降器、电动车窗升降器开关、电动车窗继电器、电动车窗保险丝和连接导线等。

（1）电动车窗升降器。

如图所示1-1为摇臂式车窗升降器，图1-2为绳轮式车窗升降器
（2）电动车窗升降器开关。

一般电动车窗系统都装有两套控制开关。

一套装在驾驶员侧车门扶手上，为主开关，它由驾驶员控制每个车窗的升降。

另一套分别装在每个乘客门上，为分开关，由乘客进行操纵。

一般在主开关上还装有断路开关，如果它断开，分开关不起作用[2]。

（3）电动车窗继电器。

电动门窗继电器的作用是接通或者断开门窗电路。

当接通点火开关电路时，同时也接通了电动车窗继电器的的线圈电路，继电器接通门窗电路。

当断开点火开关时，电动门窗继电器同时也断开门窗的电路，以防损坏电器组件和发生意外。

图1-1摇臂式升降器(电动)
1—玻璃安装槽板摇2—扇形齿轮摇3—电动机摇
4—蜗杆、涡轮、小齿轮摇5—升降臂 图1-2摇绳轮式升降器(电动) 1—绳轮摇2—电动机及减速器摇3—卷筒摇 4—玻璃托架
（4）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升降器的换向：车窗升降器接近止点时，首先克服弹簧张力，此时电动机电流增大，加热电动机里的双金属开关，当到达止点时，电流进一步加大，直至双金属片进一步变形乃至中断供电，实现停止。

当反向起动时与之相反，到止点断电。

（5）电动车窗的工作原理。

以摇臂式升降器为例，4个车门各有一个电机，每个电机通过涡轮机构驱动拉锁，拉锁与升降机导轨上的夹持器相连，夹持器带动玻璃在导槽里运动。

拉锁外套通过减振弹簧支撑在涡轮机构壳上，这样可以通过弹簧的缓冲进而减少上下止点的冲击。

电动车窗布置图（如图2-3）。

图2-3电动车窗布置总图
3 捷达电动车窗实验台的设计
3.1 实验台设计方案
本设计所开发的实验台为汽车维修教育行业使用，所以力求做到形象直观，以使学生对于捷达电动车窗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、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配套的各部件。

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。

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窗控制系统，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。

3.2 实验台面板的设计
3.2.1 实验台面板电路图的设计
台架的设计主要是根据实验台面板的尺寸进行制作。

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电器元件的电压检测。

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：车窗升降器电机。

（2）控制开关：电动车窗开关。

2.各元件的功能及其检测点的设置
（1）左前电动车窗开关：此开关用来控制驾驶员侧车窗玻璃的升降。

正常情况下可以自由的升降，出现断路故障时，不能升降。

检测点设置：在左前电动车窗开关T16b/6端子与驾驶员侧车门控制单元T29a/7端子之间（如图3-1）
图 3-1 电动车窗开关（驾驶员控制）
（2）右前电动车窗开关（驾驶员控制）：此开关用来控制右前车窗玻璃的升降。

正常情况下可以自由的升降，出现断路故障时，不能升降。

检测点设置：在右前电动车窗开关（驾驶员控制）T16b/5端子与驾驶员侧车门控制单元T29a/15端子之间。

（3）左后电动车窗开关（驾驶员控制）：此开关用来控制左后车窗玻璃的升降。

正常情况下可以自由升降，出项故障时不能升降。

检测点设置：在左后电动车窗开关（驾驶员控制）T16b/4端子与驾驶员侧车门控制单元T29a/25端子之间。

（4）右后电动车窗开关（驾驶员控制）：此开关用来控制右后车窗玻璃的升降。

正常情况下可以自由的升降，出现断路故障时，不能升降。

检测点设置：在右后电动车窗开关（驾驶员控制）T16b/3端子与驾驶员侧车门控制单元T29a/16端子之间。

（5）后电动车窗锁止：此开关用于控制后电动车窗的锁止，正常情况下，按下开关，后电动车窗开关不起作用。

出现断路故障时，不能实现此功能。

检测点设置：在后电动车窗锁止开关T16b/1端子与驾驶员侧车门控制单元T29a/6端子之间。

（6）左后电动车窗开关（在左后车门上）：此开关用来控制左后车窗玻璃的升降。

正常情况下可以自由的升降，出现断路故障时，不能升降。

检测点设置：在左后电动车窗开关T5e/1端子与左后车门控制单元T18a/13端子之间。

在左后电动车窗开关T5e/2端子与左后车门控制单元T18a/14端子之间。

（7）右前电动车窗开关（在右前车门上）：此开关是通过乘客控制右前车窗玻璃升降。

正常情况下，可以自由调节。

出现断路故障时，不能调节。

检测点设置：在右前电动车窗开关T5f/1端子与右前车门控制单元T29b/23端子之间。

在右前电动车窗开关T5f/2端子与右前车门控制单元T29b/24端子之间。

（8）右后电动车窗开关（在右后车门上）：此开关是通过乘客控制右后车窗玻璃升降。

正常情况下，可以自由调节。

出现断路故障时，不能调节。

检测点设置：在右后电动车窗开关T5g/1端子与右前车门控制单元T18b/13端子之间。

在右后电动车窗开关T5g/2端子与右前车门控制单元T18b/14端子之间。

（9）电动车窗指示灯：此指示灯用来指示电动车窗正常工作。

正常工作时，指示灯闪亮。

出现断路故障时，指示灯不亮。

检测点设置：在电动车窗指示灯T5g/3端子与右后车门控制单元T18b/16端子之间[4]。

3. 3 实验台面板控制部分的设计
3.3.1 实验台的故障设置
实验台的故障设置可以迅速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。

故障设置开关如图3-2所示：
2.控制电路的设计：
在控制电路中共设计了七个故障点，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，所设七个执行元件或开关故障点的故障现象及原因如下（故障设置开关如图3-2）。

图 3-2 故障设置开关
（1）T29a/7 故障现象：当按下左前电动车窗开关后左前车窗不动。

故障原因：左前电动车窗开关与驾驶员侧车门控制单元之间线路断路。

（2）T29a/16 故障现象：当按下右后电动车窗开关（驾驶员控制）后右后车窗不动。

故障原因：右后电动车窗开关（驾驶员控制）与驾驶员侧车门控制单元之间线路断路（如图3-16）。

（3）T29a/6 故障现象：当按下后电动车窗锁止开关（驾驶员控制）后车窗还能接受后车门电动车窗开关控制。

故障原因：后电动车窗锁止开关（驾驶员控制）与驾驶员侧车门控制单元之间线路断路。

（4）T18a/13 故障现象：当按下左后电动车窗开关后左后车窗不动。

故障原因：左后电动车窗机开关与左后车门控制单元之间线路断路[3]。

（如图3-3）
图3-3 左后电动车窗开关（左后车门上）
小结
此电动车窗实验台选用捷达电动车窗系统材料为基础制作，模拟演示电动车窗系统的工作过程；本实验台功能齐全、操作方便、安全可靠。

捷达电动车窗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。

4 实验台的使用
4.1实验台的操作
操作车身电器实验台前应检查电源电压是否正常；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，线路有无异常现象；检查蓄电池电压是否正常，能否给常火线提供12V电压。

若一切正常，按下对应开关，检查各个电机是否能够正常工作，一切正常后即可进行检测或测量[1]。

4.2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]。

4.3 安全要求及注意事项
1、操作车窗时注意手不要放在玻璃上，以防夹伤；
2、万用表功能档位开关必须放置正确的位置，以防损坏万用表；
3、操作车窗升降按钮时，注意不要长时间接通，否则会导致熔断丝烧坏。

4、点火开关置于“ON”时，不允许插拔任何接插件。

5、使用检测仪器时，应注意正确的使用方法。

6、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[1]。

总结
捷达电动车窗实验台是针对各类职业学校和培训机构进行设计的。

电动车窗实验台可以通过直观地观察电动车窗的工作状况，对汽车电动车窗电路的学习有很大帮助。

在捷达电动车窗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。

本次设计已接近尾声，已经达到了实训教学的要求。

但由于经验不足、知识面有限，难免出现一些小的失误，但无论怎样，本次毕业设计对于我来说都是一次难得的锻炼机会，使我积累了许多宝贵的经验，受益匪浅。

参考文献
[1] 汽车电器综合试验台维修手册(内部资料)
[2] 谭本忠.上海大众车系电路图集.北京：机械工业出版，2009.12
[3] 韦德高.上海帕萨特B5轿车构造维修手册.北京：中国物资出版社，2002.12
[4] 捷达轿车维修手册.（美）米切尔维修信息公司编，中国机动车辆安全鉴定检测中心编译.北京：机械工业出版社，2002.2
致谢
在为期8周紧张有序的毕业设计即将结束之际，首先要衷心的感谢我们的导师陈玲玲老师，几个月来，在陈老师耐心指导和悉心关怀下，我顺利地完成了捷达电动车窗实验台设计的所有工作。

陈玲玲老师严谨求实的作风和精益求精的治学态度令我敬佩的同时也使我受益匪浅。

在设计的过程中，陈老师为我们的设计提供了大量的参考书籍、资料，提供了必不可少的素材，给与了我们极大的帮助。

同时我还要向所有教过我、帮助过我的老师和同学们表示由衷的感谢。

正是因为有了他们，才使我倍感珍惜这几年的大学生活；正是因为有了他们，才使我的生活变得丰富多彩；正是因为有了他们，才使我明白不要虚度光阴。