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学院：姓名:学号:班级:序号：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qM 决定，即9550qqn MP ⨯≥式中：qM 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 9550q 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：UP 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UP Q ⨯=)810~610(=（610~810）×1/12=50.8~67.5Ah3、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ZsZ 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UU Kev=。

综上所述，整车用电设备负载电流f I 的计算公式为：∑=⨯⨯=mi ii v f UP 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=775.6W4、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：230006000===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。

当发电机工作时，定子绕组中产生的三相交流电动势经输出整流电路整流后，输出直流电压U B+向负载供电并向蓄电池充电。

发电机的磁场电流则由磁场电流整流电路整流后输出的直流电压UD+供给。

充电指示灯的控制过程如下：当点火开关接通时，充电指示灯电路接通，其电流回路为：蓄电池正极——点火开关——发电机D+端子——发电机磁场绕组——电压调节器——搭铁回蓄电池负极构成回路。

可见，充电指示灯一端接着蓄电池电压一端接发电机D+端输出电压。

当发电机尚未发电时，D+端无电压输出，充电指示灯两端电位差较大，指示灯发亮，指示磁场电流接通并由蓄电池供电。

发电机启动后，随着发电机转速升高，发电机D+端电压随之升高，充电指示灯两端的电位差降低，指示灯亮度减弱。

当发电机电压升高到蓄电池充电电压U C时，发电机B+端与D+端电位相等，指示灯两端电位差增大，指示灯又发亮，指示蓄电池放电；当发电机高速运转、充电系统（发电机或调节器）发生故障而导致发电机不发电时，由于D+端无电压输出，因此充电指示灯两端电位差增大，指示灯发亮，警告驾驶员应及时停车排除故障。

由此可见，设置磁场二极管后，利用磁场电流整流电路D+端的输出电压U D+，既可控制充电指示灯指示充电系统工作情况，又可在停车后警告驾驶员及时断开点火开关，防止磁场绕组长时间通电而烧掉调节器或磁场绕组。

（2）启动系统汽车发动机由静止状态转变为运转状态的过程称为启动。

发动机进入正常工作循环之前必须借助外力来启动。

华夏HX7180轿车启动采用QD1225型起动机，发动机的启动系统由起动机和启动点火开关两部分组成。

如图1——3所示：（1）当点火开关（3）接至启动档（Ⅱ档）时，启动继电器线圈（11）通电，电流回路为蓄电池正极——熔断器（10）——电流表(7)——点火开关起动触点Ⅱ——启动继电器线圈（11）——保护继电器常闭触点（1）——搭铁——蓄电池负极。

于是启动继电器常开触点（9）闭合，接通了电磁开关电路。

（2）电磁开关电路接通，由蓄电池正极——启动继电器触电（9）——吸拉线圈（13）——搭铁——蓄电池负极。

（3）发动机启动后，松开点火开关，钥匙自动返回点火档（Ⅰ档），启动继电器触电（9）打开，切断了电磁开关的电路，电磁开关复位，起动机停止工作。

（4）如果发动机启动后，点火开关没能及时返回Ⅰ档，这时硅整流发电机中性点的电压加在复合继电器中保护继电器线圈上，使常闭触点（1）打开，自动切断了启动继电器的电路，触电（9）断开，起动机便自动停止工作。

（5）若发动机运转时，误将点火开关旋至启动档位，由于在此控制电路中，硅整流发电机中性点电压始终加在保护继电器的线圈上，常闭触点打开，启动继电器无电流通过，起动机不工作。

参考文献《汽车电路分析与故障检测》麻友良主编机械工业出版社《汽车电器与电子控制技术》曲金玉、崔振民主编北京大学出版社《汽车电气与电子设备》王启瑞主编安徽科学技术出版社。