汽车照明系统课程设计

华夏HX7180轿车电器与电子设备线路设计——充电系统、启动系统线路设计与分析

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引言：课程设计的目的和要求

设计目的

随着现代汽车技术的发展，汽车电器和电子控制技术在汽车中占有日益重要的低位，电器与电子设备的应用也日益增多。目前，汽车照明系统正在经历着重要的变革，照明系统日以智能化，汽车内部的照明系统对其车内环境也有着重要的影响。本文根据我们所学习的汽车电器与电子控制技术课程，主要讲述了汽车照明与信号系统的组成，基本要求以及控制电路的设计和分析。

一华夏HXT180轿车的相关数据

华夏HX7180轿车汽车与电器与电子设备线路设计相关的基本技术数据见表1-1。

表1-1 线路设计相关的基本技术数据

二 、 起动机和蓄电池的参数选择

1、起动机功率的选择

起动机的选择应根据发动机的功率、蓄电池容量、起动机与发动机曲轴的最佳传动比这三个参数来确定。

起动机必须具有足够的的功率才能保证迅速、可靠地起动发动机。功率的大小由发动机的最低起动转速q n 和发动机的起动阻力矩q

M 决定，即

9550

q

q

n M

P ⨯≥

式中：q

M 的单位为N ·m ，q n 的单位为r/min

发动机的起动阻力矩有摩擦力矩、压缩损失力矩和发动机附件损失力矩三部分组成。其中摩擦力矩是活塞与缸壁的摩擦、曲轴轴承摩擦及搅油阻力等产生，占起动阻力矩的60%。压缩力矩与气缸容积和压缩比有关，约占起动阻力矩的25%。发动机附件阻力矩是发动机用于驱动发电机、分电器、汽油泵、风扇、水泵等所消耗的力矩，约占起动阻力矩的15%。q M 一般由试验测定，也可用式CL M q =来计算，即

CL M q ==40×1.6=64N ·M

式中：C 表示系数，取30～40，L 为发动机排量，L 取1.6L 。r 发动机的最低起动转速q n 是保证发动机可靠起动曲轴的最低转速。汽油机在0～20℃时，根据汽油机的雾化条件，最低起动转速为应30～40r/min 。为保证低温起动，通常取起动转速为50～70r/min ，

取60 r/min 。即 9550

q q n M P ⨯≥

=64×60/9550=0.402

考虑到要有一定的功率储备，合理选取P 为1W 。 2、蓄电池容量的选择

汽车蓄电池的容量主要由起动机的功率确定，一般可按下式来选择蓄电池的额定容量：

U

P Q ⨯=

)810~610(

式中：Q 为蓄电池的额定容量（Ah ）；P 为起动机的额定功率（kW ）；

U 为起动机的额定电压(V)。则

U

P Q ⨯=

)810~610(=（610~810）×1/12=50.8~67.5Ah

3、蓄电池的选用

蓄电池选用6-QA-60S 。其含义为由6个单格电池组成，额定电压为12V ，额定容量为60Ah ，采用塑料外壳的干荷启动型蓄电池。 4 、起动机的传动比选择

（1）最佳传动比的计算。所谓最佳传动比，即起动机工作在最大功率时，对应的起动机转速s n 与发动机能可靠起动的曲轴转速f n 之比，即

Zs

Z n n i f f s ===132/9=14.6

式中：f Z —表示飞轮齿圈齿数； s Z —表示起动机驱动齿轮齿数。 查得Q481Q 的飞轮齿圈齿数f Z =132，选用起动机QD1225.

QD1229型起动机的主要性能指标

（2）传动比的实际选择根据计算的最佳传动比，结合飞轮齿圈的节圆直径和齿轮模数(m)，确定实际传动比为14.6。查手册得，在汽油机中，起动机与曲轴的传动比一般为1417，所以符合条件。

三、充电系统的计算

1、汽车用电设备及其功率

汽车上的用电设备数量较多,大致可分为起动装置、点火装置、照明信号装置、仪表和辅助装置以及电子控制装置等。汽车上的各用电设备及其功率见表2-1。

表2-1 汽车上的各用电设备及其功率

2 、整车用电设备负载电流的计算

汽车用电设备按其工作性质不同可分为长期用电负荷、连续工作用电负荷和短时间歇用电负荷；按其运行条件不同可分为冬季和夏季，白天和夜间，晴天和雨天等情况。因此计算整车用电设备负载电流时，应根据各个用电设备的工作性质确定其权值K （即用电设备的工作时间与发动机工作时间之比），然后再进行加权计算。表2-2列出了部分汽车用电设备的权值。另外，用电设备标定的额定电压（U ），和其实际工作电压（即发电机的输出的电压e U ）还有差别，所以要计

算每个用电设备的负载电流时应考虑其电压系数U

U K

e

v

=

。

综上所述，整车用电设备负载电流f I 的计算公式为：

∑

=⨯⨯=m

i i

i v f U

P K K I 1=47.09

式中：m —整车用电设备的数量；v K —电压系数；i K —第i 个用电设备的权值；i P —第i 个用电设备的额定功率（W ）；U —用电设备的额定电压（V ）。

表2-2 部分汽车用电设备的权值

3、发电机功率的计算

确定的发电机输出电流e I 即发电机功率只是达到发电机供电系统的电能平衡（即f e I I -=0）但是，为了保证蓄电池可靠地充电，使

蓄电池的充、放电达到平衡，通常取一个蓄电池的充电系数τ，τ一般取0.15左右。于是发电机的输出电流e I 应为：

τ

-=

1f e I I =55.4

求取e I =55.4A ，从而所需发电机功率为：

e e e U I P ⨯==55.4×14=775.6W

4、发动机与发电机传动比的计算

通过合理确定发动机和发电机之间的传动比e i ，使汽车的常用车速和发电机的额定转速e n 相对应。即取该车型的常用车速v ，求对应的发动机转速n （取3000 r/min ），则发动机与发电机之间的传动比e i 为：

23000

6000

===

n n i e e 采用发电机是JFZ1813ZB 交流发电机，满足汽车发动机怠速运行时发电机电流符合在额定电流60%~80%之间的设计要求。同时发动机最高转速时不超过发电机的最高许可转速，故也符合条件。 四 、充电系统、启动系统的线路设计和分析

（1）充电系统。华夏HX7180轿车充电系统主要由蓄电池、发电机、电压调节器、充电指示灯等部分组成。

交流发电机为整体式结构，集成电路调节器与电刷组件组成一个整体安装在发电机内部。整流电路中带中性点整流输出和励磁整流管，共11只整流管构成。交流发电机3只正极管与3只负极管组成一个三相桥式整流电路，3只磁场二极管与三支负极管也组成一个三相桥式整流电路，称为磁场电路整流电路。