張希通，關志偉，王鳳忠，李建

（天津職業(yè)技術師范大學汽車與交通學院，天津 300222）

為結合實驗教學，充實實驗教學設備，使實驗教學與操作訓練有機地結合，培養(yǎng)學生的實際動手能力和創(chuàng)造力，結合汽車電動門窗常見故障，訓練學生獨立分析診斷的能力，選用具有代表性的車型設計、開發(fā)電動門窗實驗臺［1］。

1 總體設計功能要求

（1）設有臺架以及設在臺架上的面板，還包括供電裝置，在臺架上設有電動門窗，在面板上設有信號輸出裝置和輸出接線端，供電裝置、信號輸出裝置和輸出接線端均與電動門窗電氣連接。

（2）故障診斷功能。結合控制系統(tǒng)本身的故障自診斷功能可以任意設置故障，通過臺面設計的功能區(qū)，進行設置故障和診斷故障。

（3）檢測設備匹配功能。實驗臺設有一個診斷端子接口，可以與故障分析儀進行相連，直接測量輸出信號，進行實車故障診斷與分析［2］。

（4）教學演示功能。真實反映出系統(tǒng)的組成及控制過程，并且實驗臺具有可操控性能，可以動態(tài)測試。

（5）在實驗臺上能夠完整地實現電動門窗在實車上的全部功能。如防夾保護功能:在單觸式自動關窗期間，如果異物卡在窗內，此功能自動停止電動車窗并將車窗玻璃向下移動大約50 mm［3］。

（6）實現速度感應式車門自動鎖止功能。即當車速大于約20 km/h，所有車門均關閉時，此功能可使所有車門自動鎖止。

2 電動門窗實驗臺的設計

實驗臺的設計要實現良好的操縱性能及示教效果，同時考慮整個系統(tǒng)構件的支撐及定位緊湊，臺面質量分布均勻度、臺面的整潔度、臺面穩(wěn)定性、運動件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。

2.1 面板的設計

電器實驗臺的板面設計和制作主要依據LS400轎車電動門窗線束進行布置，同時也參照了LS400轎車電動門窗各電器元件的布置情況。該設計可以合理地利用板面空間，還可以盡最大可能地再現各電器元件在原車上的位置。但由于在同一平面上，沒有空間位置關系，這樣在某些細節(jié)部分和原車的實際位置就有一定的差別。板面尺寸的確定主要依據各個電器元件的形位尺寸和位置尺寸。根據線束的布置及幾個主要元件的形位尺寸，然后初步估算板面的大小，把布置在板面輪廓上的元件的位置確定下來。

2.2 臺架的選材

臺架的材料選用45號方鋼，強度、價格均可行。臺架的各連接處均采用焊接，其強度不低于原材料的強度，可以達到支撐臺面及固定、穩(wěn)定的作用。為了移動方便，采用橡膠輪，起到減震的作用［4］。

2.3 實驗臺動力源的選擇

為驅動電動門窗相關器件的運轉，實驗臺需要有合適的驅動力，驅動力可選12 V蓄電池或電動機提供，該實驗臺選用12 V的蓄電池。

3 實驗臺顯示面板設計

實驗臺面板的設計是整個設計的關鍵所在。包括信號輸出裝置、輸出接線端、狀態(tài)顯示燈和顯示儀表等。該設計遵循原車進行繪制，如圖1所示，但略有改動，形象直觀地再現了電動門窗的工作原理，同時根據實車中的常發(fā)故障現象，在電路中設置了檢測端子，可通過專用檢測儀器對各主要傳感器、執(zhí)行器的電壓進行檢測。

3.1 實驗臺的故障設置

實驗臺的故障設置可以迅速使電動門窗切換進入不同的故障狀態(tài)，學生可以觀察各種故障對電動門窗工況的影響，進一步確定故障現象，并可以利用解碼器、萬用表等儀器在實驗臺上進行檢測和故障診斷與排除?？刂齐娐分械墓收鲜悄M實車電路中出現斷路、搭鐵不實、接觸不良等故障現象來設置的［5］。因此，故障的設置是由一個隱蔽的開關對線路進行斷開或接合的控制。隱蔽的開關被設置在實驗臺面板背面，進行集中控制。將一個故障開關置于斷開的位置時，在實驗臺的相應部位就會產生一個故障?？梢栽O置單一故障，也可以同時設置多個故障，便于現場教學演示與故障診斷測試與考核。故障設置開關如圖2所示。

3.2 信號輸出裝置的設計

在教學過程中，接通電源，信號輸出裝置 （如狀態(tài)顯示燈、顯示儀表、報警器等）可以將電動門窗的各種狀態(tài)輸出，用于向學生顯示電動門窗的工作狀態(tài)，如用于顯示電動門窗閉鎖器、電機或報警等狀態(tài);將檢測儀器與輸出接線端對接，可以檢測電動門窗某處的電壓或電流信號，如門窗電機的旋轉方向、電機的電壓等。其顯示儀表可用以ATmega16單片機為核心的控制器先進行調試，經試驗證明可行［6］。

3.3 控制電路的設計

實驗臺面板電路的設計中設置了檢測點，因此在控制電路中對應地也設計故障點，每個故障點均設有開關，利用故障開關的通斷來實現線路的通路和斷路，進行故障模擬。

實驗臺的控制電路如電動車窗系統(tǒng)電路圖3、電動門鎖系統(tǒng)電路圖4所示。

4 結束語

LS400轎車電動門窗實驗臺是針對國內職業(yè)教育行業(yè)的各類職業(yè)學校和培訓機構進行設計的，它可以變被動教學為主動教學，激發(fā)學生的學習興趣，可有效縮短授課時間。本實驗臺的開發(fā)應用，將對電動門窗系統(tǒng)的教學實施起到積極的推動作用。實驗臺檢測技術相對先進，實用價值相對較高并且價格合理，具有一定的社會效益和經濟效益。

【1】孟國強，張月英.電控發(fā)動機實驗臺的設計研究［J］.鄭州鐵路職業(yè)技術學院學報，2005，17（3）:37 －38.

【2】劉仲國.豐田凌志轎車故障診斷與維修手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.

【3】劉希恭.凌志LS400轎車維修手冊［M］.沈陽:遼寧科學技術出版社，2000.

【4】蔡偉義，李貴炎.自動變速器試驗臺的研制［J］.客車技術與研究，2003（6）:22－24.

【5】劉漢軍.豐田汽車新技術:結構、原理與維修［M］.廣州:廣東科技出版社，2002.

【6】周興華.手把手教你學AVR單片機C程序設計［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2009.