汽车电器与电子控制技术课程设计

汽车电器与电子控制技术课程设计华夏HX7180轿车汽车电器与电子设备线路设计

------充电系统、起动系统线路设计与分析

学院：交通与车辆工程学院

专业班级：交通运输09交升01班

姓名：王龙序号：05

学号：**********

指导教师：***

2010-1-10

内容摘要

汽车的所有用电设备均是由由蓄电池和发电机组合而成的电源系统供电，在此电源系统中，发动机正常工作时，对用电设备供电并对蓄电池充电。当发电机发出的功率不足以给汽车用电设备所消耗的功率时蓄电池对其供电。发动机工作时必须保证给蓄电池充足的充电时间以防止其亏点。发电机正常工作时，发电机是否给蓄电池进行充电用仪表板上的充电指示灯提示。由于发动机的转速变化范围很大，为保证发电机发出的额定电压不受转速和输出电流的影响，发电机必须装有电压调节器。发动机起动时的电源功率全部由蓄电池供给，所以蓄电池必须保证具有足够的容量才能顺利起动发动机。本文是对华夏HXT180轿车汽车电源系统和启动系统进行了相关的设计和对各主要电器设备的选用，并对其工作原理进行了论述。

关键字

蓄电池发电机发动机电压调节器起动机充电指示灯

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 充电系统、启动系统的计算

（一）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。

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

=72.8A

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 =85.7A

求取e I =85.7A ，从而所需发电机功率为：

e e e U I P ⨯==1.2KW

4发动机与发电机传动比的计算

通过合理确定发动机与发电机之间的传动比，使汽车处于怠速时发电机的转速要大于发电机的空载转速，并且发动机在最高转速工作时，发电机不允许超过其最高转速。

取发动机怠速时的转速为800r/min ，发电机的最低转速为2000r/min （2000r/min 时发电机发出的电流已经超过额定电流的60%）。则

5.2800

2000

===

n n i e e 当发动机以最高转速5200r/min 运转时，发电机的转速13000r/min 在发电机最高转速范围内

故 取2.5时合理的。 5 发电机的选用

发电机采用上海法雷奥汽车电器系统有限公司生产的SA13VI 型发电机。

SA13VI 型发电机是内装调节器、外打铁、整体式发电机。

（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、起动机与发动机曲轴的最佳传动比、蓄电池容量这三个参数来确定。

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 ==40×1.8=72N ·M

式中：C 表示系数，取30～40，L 为发动机排量。

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 。即

9550

q q n M P ⨯≥

=72×70/9550=0.52KW

考虑到要有一定的功率储备，合理选取P 为0.85KW 。 2 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 =

==136/9=15.1 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。

（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15.1。