汽车车身电气设备系统及附属电气设备课件.ppt
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1、第8章 汽车附属电气设备 8.1 电动坐椅 8.2 自动坐椅 8.3 刮水器 8.4 洗涤器 8.5 电动后视镜 8.1 电 动 坐 椅 汽车坐椅的设计需满足以下几点要求:(1)坐椅在车厢内的布置要合适,尤其是驾驶员的坐椅,必须使驾驶员处于最佳的驾驶位置。(2)按人体工程学的要求,坐椅必须具有良好的静态与动态舒适性,其外形必须符合人体生理功能,在不影响舒适性的前提下,力求美观大方。(3)坐椅应采用轻质结构,尽可能地减少质量。(4)坐椅是支撑和保护人体的构件,必须十分安全可靠,应具有充分的强度、刚度与耐久性。对可调的坐椅,要有可靠的锁止机构,以保证安全。(5)坐椅应有良好的振动特性,能吸收从车厢
2、地板传来的振动。(6)坐椅应具有各种调节机构,为适应不同驾驶员、乘员在不同条件下获得最佳驾驶位置与提高乘坐舒适性创造条件。8.1.1 电动坐椅的组成及工作原理1.电动坐椅的基本组成电动坐椅由若干个双向电动机、传动装置及控制开关等部件组成。如图8-1所示,每个电动机可进行双向动作控制,电动机通电后,其输出动力经传动装置传至电动坐椅,从而对坐椅的不同位置进行调节。2.电动坐椅的基本工作原理电动坐椅的电动机一般为永磁性直流电动机,有单电机驱动的,但更多地采用多电机驱动。利用开关可控制流经电动机的电流方向,从而使电动机有两个转动方向,以实现坐椅在某两个方向上的调整,其控制电路如图8-2所示。该坐椅设置
3、了滑动电动机、前垂直电动机、倾斜电动机、后垂直电动机及腰垫电动机,分别对坐椅前后滑动、前部上下移动、靠背前后倾斜、后部上下移动及腰垫前后移动等10个方向进行调节。当电动坐椅需要向前移动时,开关置于前进位,如图8-2中端子11置于左位,因而使滑动电动机正向通电从而使电动机正转,坐椅向前滑动。其控制回路为:蓄电池正极FLALTFLAMIDOOR CB端子14端子11端子1(2)滑动电动机端子2(1)端子12端子13搭铁蓄电池负极。图8-1 电动坐椅的组成 图8-2 电动坐椅控制电路图 当电动坐椅需要向后移动时,将端子12置于右位,滑动电动机反向通电使电动机反转,坐椅向后滑动。其控制电路为:蓄电池正
4、极FLALTFLAMIDOOR CB端子14端子12端子2(1)滑动电动机端子1(2)端子11端子13搭铁蓄电池负极。其他方向调整的工作原理完全相同。3.电动坐椅的传动装置电动坐椅的传动装置由变速器、联轴节、软轴、螺旋千斤顶及齿轮传动机构组成,如图8-3所示。一组电动机安装在托架上,电动机轴分别与不同的软轴相连,每个软轴与对应的变速器输入轴相连。变速器的作用是降速增扭。各变速器输出轴分别与不同的蜗杆轴或齿轮轴相连,通过蜗轮蜗杆或齿轮齿条传动来带动坐椅支架产生位移,实现不同位置的调节。开关接通后,电机动力经齿轮联轴节、软轴、变速器传至螺旋千斤顶及齿轮传动机构,驱动坐椅移动。当坐椅到达行程终点时,
5、软轴停止运动,此时若电机仍在运转,其动力将被橡胶联轴节所吸收,以防电机过载损坏。图8-3 电动坐椅的传动装置 4.坐椅加热控制为了改善驾驶员和乘客乘坐的环境,在一些轿车上设置了坐椅加热系统。图8-4为广州本田雅阁KB型轿车的坐椅加热系统控制电路。此系统在驾驶员和乘客坐椅上各设置了一加热器和相应的加热器控制开关,两加热器及加热器开关结构完全相同,加热器开关有6个接线端子。其工作过程如下:(1)加热器开关处于断开位置时,加热系统不工作。(2)加热器开关处于高位置时,加热系统处于快速加热状态。控制回路为:一从蓄电池正极熔断器坐椅加热器继电器加热器开关6端子(两个)4端子坐椅加热器1端子(或3端子)断
6、电器节温器坐椅靠背加热线圈搭铁蓄电池负极;二从蓄电池正极熔断器坐椅加热器继电器加热器开关6端子(两个)4端子坐椅加热器1端子(或3端子)断电器节温器坐椅垫加热线圈2端子5端子3端子搭铁蓄电池负极,由于坐椅垫及靠背线圈并联加热,故加热速度快。与此同时,高位指示灯通电发光。(3)加热器开关处于低位置时,加热系统处于缓慢加热状态,控制回路为:蓄电池正极熔断器坐椅加热器继电器加热器开关端子6(两个)端子5坐椅垫加热线圈靠背加热线圈端子3搭铁蓄电池负极。由于坐椅垫及靠背线圈串联加热,故加热速度缓慢。与此同时,低位指示灯通电发光。图8-4 坐椅加热器控制电路图8.1.2 电动坐椅常见故障的诊断与排除1.电
7、动坐椅完全不动作1)主要原因电动坐椅完全不动作的主要原因有熔断器断路,线路断路,坐椅开关有故障等。2)诊断与排除首先检查熔断器是否断路,若熔断器良好,则应检查线路连接是否正常,最后检查开关。2.电动坐椅某个方向不能动作1)主要原因电动坐椅某个方向不能动作的主要原因有此方向对应的电动机损坏;开关、连接导线断路等。2)诊断与排除先检查线路是否正常,再检查开关和电动机,依次直到诊断出故障所在以便排除。8.2 自 动 坐 椅 8.2.1 自动坐椅的基本组成自动坐椅的基本组成如图8-5所示,其基本结构及驱动方式与普通电动坐椅相似,不同之处是附加了一套电子控制系统。电子控制系统有两套控制装置,一套是手动的
8、,它包括电动坐椅开关、腰垫开关、腰垫电机以及一组坐椅位置调整电动机等,各人根据其需要,通过相应的坐椅开关和腰垫开关来调整,此套控制方式与普通电动坐椅完全相同;另一套是自动的,它包括一组位置传感器、储存和复位开关、ECU及与手动系统共用的一组坐椅位置调整电动机,如图8-6所示。图8-5 自动坐椅控制装置在车上的布置 8.2.2 自动坐椅的工作原理自动坐椅的控制电路如图8-6所示,其动作方式有坐椅前后滑动调节、坐椅前部的上下调节、坐椅后部的上下调节、靠背的倾斜调节、头枕的上下调节及腰垫的前后调节等。其中腰垫的前后调节是通过腰垫开关和腰垫马达直接控制的,并无存储功能。驾驶员通过操纵电动坐椅开关可以控
9、制其余的5种调整。当坐椅位置调好后,按下储存和复位开关,电控装置就把各位置传感器的信号储存起来,以备下次恢复坐椅位置时再用。当下次使用时,只要一按位置储存和复位开关,坐位ECU便驱动坐椅电动机,将坐椅调整到原来位置。控制系统中各装置的功能见表8-1。图8-6 自动坐椅控制电路图 表8-1 自动坐椅控制装置 装 置 名 称 功 能 ECU 坐椅 ECU 控制自动坐椅的电流通断、存储执行和复位动作。当收到来自自动坐椅开关的输入信号后,在 ECU 内的继电器动作,控制自动坐椅运动,坐椅的存储和复位由电驱动的倾斜和伸缩ECU和坐椅ECU之间的相互联系进行控制 自动坐椅开关 该开关接通时向 ECU 输入
10、滑动、前垂直、后垂直、倾斜或头枕位置信号 位置储存和复位开关 通过倾斜和伸缩 ECU 将记忆和复位信号输送给坐椅 ECU 腰垫开关 该开关接收来自 DOOR CB 的电源。当开关接通时,电源输入腰垫电动机,开关控制电动机的转向和电流的接通与关断。该开关不接至 ECU,而且调整位置不能储存在复位用的存储器中 位置传感器 该传感器将每个电动机(滑动、前垂直、后垂直、倾斜和头枕)位置信号送至ECU,用作存储和复位 电动机 这些电动机由来自自动坐椅 ECU 或腰垫开关的电流驱动,用来直接驱动坐椅的各部分,每个电动机具有内设电路断路器 图8-7 自动坐椅ECU连接器 表8-2 坐椅ECU连接端子名称 编
11、号 代号 端 子 名 称 编号 代号 端 子 名 称 A1 GND 搭铁 B10 VCC 位置传感器电源 A2 H 头枕电动机(向上)B11 IG 点火开关 A3 SLD 滑动电动机(向前)B12 SSRR 倾斜传感器 A4 FRV 前垂直电动机(向上)B13 SSRV 后垂直传感器 A5 RRV 后垂直电动机(向上)B14 SSFV 前垂直传感器 A6 B 电源 B15 SSRS 滑动传感器 A7 GND2 搭铁 B16 A8 H 头枕电动机(向下)B17 SO 串行通信 A9 SLD 滑动电动机(向后)B18 SGND 传感器搭铁 A10 BCL 倾斜电动机(向下)C1 HUP 头枕开关(
12、向上)A11 RCL 倾斜电动机(向上)C2 SLDE 滑动开关(向前)A12 FRV 前垂直电动机(向下)C3 RCLR 倾斜开关(向后)A13 RRV 后垂直电动机(向下)C4 FUP 前垂直开关(向上)A14 B2 电源 C5 RUP 后垂直开关(向上)B1 STOP 停车灯 C6 SWE 手动开关接地 B2 SYSB 电源 C7 HDWN 头枕开关(向下)B3 C8 SLDR 滑动开关(向前)B4 SSRH 头枕传感器 C9 RCLF 倾斜开关(向前)B5 C10 B6 C11 FDWN 前垂直开关(向下)B7 C12 RDWN 后垂直开关(向下)B8 SI 串行通信 B9 P 空挡启
13、动开关 表8-2 坐椅ECU连接端子名称 图8-8 8种功能的自动坐椅 图8-9 多功能自动坐椅的调节机构 图8-10 自动坐椅电子控制系统电路原理图 8.2.3 自动坐椅的位置记忆与恢复1.坐椅位置传感器要实现坐椅位置的记忆与恢复,则必须有坐椅位置传感器。它主要有两种形式,一种是滑动电位器式,如图8-11所示;另一种是霍尔式,如图8-12所示。滑动电位器式位置传感器主要由坐椅电动机驱动的齿轮、电阻丝以及在其上滑动的滑块组成。它的工作原理是:当电动机驱动坐椅的同时,也驱动齿轮2带动螺杆,驱动滑块1在电阻丝3上滑动,从而将坐椅位置信号转变成电压信号输入给ECU。图8-11 滑动电位器式自动坐椅位
14、置传感器的结构图 图8-12 霍尔式自动坐椅位置传感器的结构图 2.自动坐椅位置记忆与恢复的简单工作原理自动坐椅位置记忆与复位控制的流程图如图8-13所示。假如坐椅滑板的滑动量约为240 mm,位置传感器的霍尔集成电路对应于约0.6 mm滑动量时,输出1个脉冲。利用存储与复位开关进行存储操作,若坐椅位置调整好后,按下此开关,ECU内存的脉冲计数器便调置为零,以此存储坐椅状态,并作为坐椅和传感器位置信号计数的基准,即坐椅位置在此前,脉冲数大于0,在此后,脉冲数小于0。随后若未采用复位功能自动调节,而是从手动开关输入,电动机做正转或反转,坐椅在此基准位置上向前或向后移动,ECU对位置传感器输出的脉
15、冲进行计数。图8-13 自动坐椅位置的记忆与复位控制流程图 8.3 刮 水 器 8.3.1 刮水器的组成及结构为了提高汽车在雨天和雪天行驶时驾驶的能见度,汽车上专门设置了风窗玻璃刮水器。刮水器有真空式、气动式和电动式三种。目前汽车上广泛使用的是电动式刮水器。电动刮水器由直流电动机和一套传动机构组成,如图8-14所示。电动机旋转经减速和连动机构的作用变成水刮臂的摆动,以刮掉风窗表面所积的水、雪和灰尘。目前,风窗刮水器多为标准的两速或三速系统,或带间歇的两速或三速系统。有的车辆还用了单速的后窗刮水器和洗涤器。图8-14 刮水器结构与刮水器洗涤器的控制连接 8.3.2 刮水器的控制1.刮水器的变速原
16、理刮水器的变速是利用直流电动机的变速原理来实现的,由直流电动机电压平衡方程式可得转速公式为:KZIRun式中:U电动机端电压(V);I通过电枢绕组中的电流(A):R电枢绕组的电阻();K常数;Z正、负电刷间串联的导体数;磁极磁通(Wb)。1)改变电动机磁极磁通变速采用改变电动机磁极磁通变速的方法,只适用于线绕式直流电动机。线绕式直流电控刮水电动机的工作原理如图8-15所示。图8-15 线绕式直流电控刮水电动机的工作原理(1)刮水器低速运转。当刮水器控制模块(受控继电器)给与刮水器电动机相连接的1、2、4导线接高电位(蓄电池正极)时,电流分两路:一路通过串励绕组、电枢至地(蓄电池负极)形成回路;
17、另一路通过并励绕组至地(蓄电池负极)而形成回路。此时,在串励绕组和并励绕组的共同作用下,磁场增强,电动机以低速运转。(2)刮水器高速运转。当刮水器控制模块(受控继电器)只给与刮水器电动机相连接的 1、2导线接高电位(蓄电池正极)时,电流经过串励绕组、电枢至地(蓄电池负极)形成回路。此时由于并励绕组没有电流,磁场减弱,电动机以高速运转。2)改变电动机两电刷间的导体数变速改变电刷间导体数变速的方法,只能通过永磁电动机来实现,它的磁极为铁氧体永久磁铁,具有不易退磁的优点。其工作原理如图8-16所示。当刮水器控制模块(受控继电器)给刮水器2、5端接高电位(蓄电池正极)时,电动机处于B1、B2两电刷工作
18、,由于两电刷间电枢导线多,因此电动机转速低。当刮水器5、6端为高电位时,电动机的工作电刷改为B1、B3,两电刷间的电刷导线少,则电动机转速高。图8-16 永磁式刮水器电动机控制电路 2.刮水器的自动复位装置为了不妨碍驾驶员的安全驾驶,汽车上装用的电动刮水器都设有自动复位装置。所谓的自动复位,就是指在切断刮水器开关时,刮水片能自动停在驾驶员视野以外的指定位置。图8-15中所示的触点 4及凸轮 5,就是线绕式电动刮水器的自动复位装置。凸轮与电枢轴联动,触点由凸轮控制。如果断开刮水器开关时,刮水片没有在指定停止位置,凸轮继续将触点顶在闭合位置,电动机继续转动。只有当刮水片到了指定位置时,凸轮的凹处把
19、触点断开,电动机才停转。永磁式电动刮水器的自动复位装置(如图8-16所示),如果刮水片没有到达规定的停止位置,由于触点与下面的铜环接触保持接地,则电流继续流入电枢,电动机继续运转,当转至图示位置时,接地被中断。由于电枢的惯性作用,电动机不可能立即停止转动,电动机以发电机方式运行,因为此时电枢被短路,电枢绕组产生很大的反电动势,产生制动力矩,电动机迅速停转,使刮水片停在特定位置。3.电动刮水器的间歇控制电动刮水器间歇控制的作用,一是在与洗涤器配合使用时,可以达到先洗后刮的循环刮洗工序,以提高刮洗效果;二是在毛毛细雨时,雨量稀少,如果刮水器仍按原来那样不断地工作,不仅会引起刮片的颤动,而且也会对玻
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