電器-第1章匯總課件

汽車電器

與電子控制系統(tǒng)

主講:于洪超

課程總體介紹1.汽車電器與電子控制系統(tǒng)是汽車專業(yè)必修課，是重要專業(yè)課程之一。2.本課程共76學(xué)時，理論課60學(xué)時，實驗課16學(xué)時，考試課。

成績=卷面（70%）+平時（30%）

主要參考教材：李涵武.汽車電器與電子技術(shù).哈工大出版社馮淵.汽車電器與電子控制技術(shù)

.高等教育出版社研究對象：講述汽車傳統(tǒng)電器設(shè)備和新型電器設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用知識。還包括了汽車電控系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)原理。電路圖的原理和電器設(shè)備故障診斷方法。學(xué)什么？點火線圈蓄電池轉(zhuǎn)向燈霧燈散熱器風(fēng)扇交流發(fā)電機(jī)起動機(jī)保險絲盒可加熱的后風(fēng)窗儀表板指示器開關(guān)喇叭加熱裝置尾燈電動后視鏡汽車電器

學(xué)習(xí)目的：通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種汽車電器與電子設(shè)備的功能、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、使用特性及常見故障診斷與排除等。培養(yǎng)汽車電器和電子控制系統(tǒng)的使用維修技能。是汽車的基礎(chǔ)性專業(yè)知識，在今后工作中是必不可少的知識。如何學(xué)習(xí)：掌握汽車電器及電控系統(tǒng)特點。查閱資料學(xué)習(xí)和理解各電器部件結(jié)構(gòu)原理知識。讀懂汽車電路圖、能夠分析各系統(tǒng)電路原理。理論實踐相結(jié)合。第1章車載電源1.1概述1.2蓄電池1.3交流發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器一.汽車電源的組成與要求1.1概述1.組成蓄電池作用：

1、起動時供電

2、發(fā)電不足時供電

3、電網(wǎng)過載時供電

4、充電

5、吸收瞬變電壓，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓

蓄電池的分類鉛酸蓄電池鎳堿蓄電池普通干荷濕荷免維護(hù)汽車用蓄電池電動車蓄電池類

型優(yōu)

點缺

點適

用

車

輛鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)簡單；價格便宜；內(nèi)阻??；電壓穩(wěn)定；可以短時間供給起動機(jī)強(qiáng)大的起動電流比容量??；使用壽命相對較短一般車輛鎳堿蓄電池容量大；使用壽命長；維護(hù)簡單；能承受大電流放電而不易損壞活性物質(zhì)導(dǎo)電性差；價格較高使用時間長、可靠性高的車輛電動車蓄電池比容量大；無污染；充、放電性能好；使用壽命長結(jié)構(gòu)復(fù)雜；成本高電動汽車幾種蓄電池比較

用于汽車上的蓄電池,必須滿足發(fā)動機(jī)需要,即在1~5s內(nèi)的短時間內(nèi)，提供汽車起動發(fā)動機(jī)足夠大的電流。汽油機(jī)起動電流為200~600A，柴油機(jī)達(dá)1000A。汽油機(jī)電源12V，柴油機(jī)電源24V2.要求

1、低壓：汽車電源的額定電壓主要有12、

24V二種，42V系統(tǒng)研發(fā)中。

2、直流：主要由起動機(jī)的電能來源——蓄電池的充電來考慮的。

3、單線制：用汽車底盤、發(fā)動機(jī)等金屬機(jī)體作為另一公共“導(dǎo)線”。

4、負(fù)極搭鐵：汽車電器系統(tǒng)已統(tǒng)一定為負(fù)極搭鐵。

二.汽車電器特點1.2蓄電池蓄電池一般由6個單格電池串聯(lián)而成，每個單格電池電壓為2V。一.鉛蓄電池構(gòu)造1、蓄電池的結(jié)構(gòu)

2、極板和極板組極板是蓄電池的核心部分，極板分為正極板和負(fù)極板兩種。極板由柵架和活性物質(zhì)組成。柵架的作用固結(jié)活性物質(zhì)。柵架一般由鉛銻合金鑄成，具有良好導(dǎo)電性、耐蝕性和一定機(jī)械強(qiáng)度。鉛占94%，銻占6%。加入銻是為了改善力學(xué)強(qiáng)度和澆鑄性能。為了增加耐腐蝕性，加入0.1%~0.2%的砷，提高硬度與機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)抗變形能力，延長蓄電池使用壽命。

正極板上活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），呈棕紅色；負(fù)極板上活性物質(zhì)海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。將正、負(fù)極板各一片浸入電解液中，可獲得2V左右的電動勢。為了增大蓄電池的容量，常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián)，組成正、負(fù)極板組，在每個單格電池中，正極板的片數(shù)要比負(fù)極板少一片，每片正極板都處于兩片負(fù)極板之間，可以使正極板兩側(cè)放電均勻，避免因放電不均勻造成極板拱曲。3格電池，總極板數(shù)45，算出正負(fù)極板數(shù)？

國產(chǎn)蓄電池正極板2.2mm，負(fù)極板1.8mm，國外大多采用薄型極板。3、隔板為了減少蓄電池的內(nèi)阻和尺寸，蓄電池內(nèi)部正負(fù)極板應(yīng)盡可能地靠近，但為了避免彼此接觸而短路，正負(fù)極板之間要用隔板隔開。隔板：在正、負(fù)極板間起絕緣作用，可使電池結(jié)構(gòu)緊湊。

A、隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻。

B、隔板一面平整，一面有溝槽。溝槽面對著正極板。使充放電時，電解液能通過溝槽及時供給正極板，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。

4、電解液電解液是硫酸的水溶液，由純硫酸和蒸餾水按一定比例配置而成，密度——1.24g/cm3_1.30g/cm35、殼體6、蓄電池的規(guī)格型號串聯(lián)單格數(shù)－電池類型和特征－額定容量二.蓄電池工作原理

1、電動勢的建立2、蓄電池放電過程3、蓄電池充電過程三.蓄電池工作特性1、靜止電動勢靜止電動勢Ej是蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)下（不充電、不放電）正負(fù)極板的電位差（即開路電壓），其大小取決于電解液的相對密度和溫度。

Ej=0.84+R25C，R25C=Rt+0.00075(t–25)2、內(nèi)電阻蓄電池的內(nèi)電阻包括極板、隔板、電解液、鉛連接條的內(nèi)阻。隔板連條電阻不變，極板、電解液電阻是改變的。3、蓄電池放電特性以20h的放電率恒流If放電，其端電壓Uf、電動勢E、電解液密度r的變化規(guī)律。（1）單格電池電壓降到放電終止電壓；（2）電解液密度降到最小許可值。

放電終止電壓與放電電流的大小有關(guān)。放電電流越大，允許的放電時間就越短，放電終止電壓也越低。如下所示。蓄電池放電終了特征放電電流（A）0.05C20

0.1C200.25C20C203C20放電時間20h10h3h25min5min單格電池終止電壓（V）1.751.701.651.551.50C20——蓄電池的額定容量4、蓄電池充電特性以20h的充電率恒流Ic充電，其充電電壓Uc、電動勢E、電解液密度r的變化規(guī)律。

當(dāng)充電接近終了時，PbSO4已基本還原成PbO2和Pb，這時，過剩的充電電流將電解水，使正極板附近產(chǎn)生O2從電解液中逸出，負(fù)極板附近產(chǎn)生H2從電解液中逸出,電解液液面高度降低。因此，鉛蓄電池需要定期補(bǔ)充蒸餾水。蓄電池充足電的標(biāo)志是：（1）電解液中有大量氣泡冒出，呈沸騰狀態(tài)；（2）電解液的密度和蓄電池的端電壓上升到規(guī)定值，且在2～3h內(nèi)保持不變。鉛蓄電池的充電

四、蓄電池的容量蓄電池在規(guī)定條件下放出的電量稱為容量，單位為安.小時（A.h）

C=Iftf

蓄電池容量的表示額定容量起動容量儲備容量是指完全充足的蓄電池在電解液平均溫度在25C情況下，以20h放電率放電至單格電壓降至1.75V時所輸出的電量。例如：6-Q-105型蓄電池在電解液25C以5.25A放電電流，連續(xù)放電20h，單格電壓降至1.75V，它的額定容量：Q=5.2520=105A·h(1)、額定容量(2)、儲備容量儲備容量表示了汽車充電系統(tǒng)失效時蓄電池向汽車提供25A恒流的能力蓄電池在電解液溫度為25℃條件下，以25A恒流放電電流連續(xù)放電，直至單池平均電壓降到1.75V時的放電時間稱為蓄電池的儲備容量。

起動容量常溫起動容量低溫起動容量(3)、起動容量電解液在30℃時，以3倍額定容量的電流持續(xù)放電至終止電壓（12V蓄電池為8V，6V蓄電池為4V）所放出的電量稱為常溫起動容量（持續(xù)時間應(yīng)在5min以上。電解液在－18℃時，以3倍額定容量的電流持續(xù)放電至終止電壓（12V蓄電池為6V，6V蓄電池為3V）所放出的電量稱為低溫起動容量（持續(xù)時間應(yīng)在2.5min以上。常溫起動容量低溫起動容量2.影響蓄電池容量的因素

1）．結(jié)構(gòu)因素

1極板表面積大

2極板片數(shù)多參加反應(yīng)活性物質(zhì)越多，容量越大。

3極板越薄，活性物質(zhì)的多孔性越好，則電解液向極板內(nèi)部的滲透越容易，活性物質(zhì)利用率就越高，輸出容量也就越大。

2）．使用因素（1）放電電流（2）電解液溫度（3）電解液密度

（1）放電電流放電電流越大，蓄電池容量就越小。當(dāng)放電電流增大時，化學(xué)反應(yīng)速度加快，PbSO4堵塞孔隙速度越快，導(dǎo)致極板內(nèi)層大量活性物質(zhì)不能參與反應(yīng)，蓄電池的實際輸出容量減小。注意：一次起動時間不應(yīng)超過5S；連續(xù)兩次起動應(yīng)間隔15S以上。（2）電解液溫度（3）電解液比重五.蓄電池充電

1.充電方法（1）定流充電充電：第一階段是從接上電源到單格電壓上升至2.4V時，并且開始冒出氣泡。第二階段是將第一階段充電電流減半，單隔上升到2.7V。一直至充足為止。采用定流充電的優(yōu)點是：適應(yīng)性廣，可任選充電電流大小，有利于延長蓄電池壽命；缺點是需經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流，同時充電時間長。一般使用于新電池充電和修復(fù)后的電池充電。（2）定壓充電定壓充電的優(yōu)點是：充電時間短，充電過程中不需要有人照管，車上充電。缺點是：不適合初充電和去硫化充電；采用定壓充電：對于12V的蓄電池，電源電壓調(diào)在15V左右。充電電流隨蓄電池電動勢的升高而逐漸減小。極化在充電后期的化學(xué)反應(yīng)過程中，電池兩極之間的電位差會高于兩極活性物質(zhì)的平衡電極電位(每單格為2.1V)，這種現(xiàn)象稱為“極化”。極化是阻礙蓄電池充電過程中電化學(xué)反應(yīng)正常進(jìn)行的主要因素，也影響充電接受能力。產(chǎn)生極化的原因有：歐姆極化；濃差極化；電化學(xué)極化。（3）快速脈沖充電充電電流大于當(dāng)時可接受電流，過充電現(xiàn)象。3.充電種類及規(guī)范（1）初充電。（2）補(bǔ)充充電。（3）鍛煉循環(huán)充電。（4）去硫化充電。六.蓄電池故障普通鉛蓄電池正常使用時，壽命可達(dá)兩年。1.極板硫化極板上生成白色粗晶粒硫酸鉛的現(xiàn)象稱為“硫化”。這種粗晶粒硫酸鉛導(dǎo)電性能很差，孔隙變小，阻礙反應(yīng)。嚴(yán)重硫化后，在充電時電壓上升快?！胺序v”早。密度達(dá)不到規(guī)定值。放電時，電壓急劇下降。硫化原因：1）長期充不足電2）電解液液面過低。3）過放電或小電流深度放電4）電解液不純措施可用去硫化充電發(fā)消除硫化嚴(yán)重只能報廢2、自行放電無負(fù)載狀態(tài)下，電量自行消失的現(xiàn)象。原因：1）電解液不純。

2）電池頂部不清潔、存有電解液

3）正、負(fù)極板短路。預(yù)防：3、活性物質(zhì)脫落正極板上的二氧化鉛脫落?；鞚岵⒊屎稚?。充電時自底部上升、電壓上升過快、沸騰過早、密度上升緩慢；放電時，電壓下降過快、容量下降。措施：避免過充電和大電流長時間充、放電；避免振動；車上安裝牢固。七.蓄電池維護(hù)為了使鉛蓄電池經(jīng)常處于完好狀態(tài)延長其使用壽命，保養(yǎng)工作：1、大電流放電時間不宜過長，使用起動機(jī)，不超過5s，相鄰15s。2、盡量避免蓄電池過放電和長期處于欠充電狀態(tài)下工作。24h內(nèi)充電。3、外觀檢查4、電解液液面高度的檢查汽車每行駛1000km，或冬季10-15天，夏季5-6天5、蓄電池的放電程度檢查用吸式密度計測量電解液密度,每減少0.01，相當(dāng)于蓄電池放電6％,還要檢測電解液的溫度。

模擬接入起動機(jī)負(fù)荷，判斷蓄電池的放電程度和起動能力。通過觀察孔觀察蓄電池容量八、改進(jìn)型蓄電池一、種類干荷電式濕荷電式免維護(hù)式免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池的正極板柵架一般采用鉛鈣錫合金或低銻合金制造。為減小極板短路和活性物質(zhì)脫落，其隔板大多采用微孔聚氯乙烯隔板制作，或?qū)⑵湔龢O板裝在袋式隔板內(nèi)。免去容器底部肋條，增加電解液的量

為了更有效地避免水分損失，在殼體上部通氣孔設(shè)有安全裝置收集水蒸氣和硫酸蒸氣的集氣室，待其冷卻后變成液體重新流回電解液內(nèi)。通氣孔中裝有催化劑鈀，可使氫氣與氧氣合成為水蒸氣，冷卻后再返回電解液內(nèi)。

1.3交流發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器一.交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)在發(fā)電機(jī)正常工況下，汽車的用電設(shè)備主要靠發(fā)電機(jī)供電；蓄電池存電不足時，發(fā)電機(jī)是蓄電池的充電電源。1.轉(zhuǎn)子總成

轉(zhuǎn)子是交流發(fā)電機(jī)的磁場部分，工作中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，它主要由轉(zhuǎn)子軸、滑環(huán)、爪極、磁軛、磁場繞組等組成。如圖所示。2.定子總成定子的作用是產(chǎn)生三相交變電動勢。它由定子鐵芯和三相電樞繞組組成，如圖所示。三相繞組線圈繞法應(yīng)遵循原則（1）每相繞組的線圈個數(shù)和每個線圈的匝數(shù)完全相等，線圈節(jié)距相等。（2）每個線圈的兩個有效邊應(yīng)相隔180電角度。線圈的節(jié)距=極距。（3）三相繞組首端應(yīng)相隔120電角度；線圈節(jié)距：每個線圈的兩個有效邊間隔的定子槽數(shù)。磁極極距：相鄰的異性磁極間隔的定子槽數(shù)。3.整流器由六只硅二極管組成橋式全波整流電路。4.前后端蓋交流發(fā)電機(jī)的前后端蓋均由鋁合金鑄造而成，漏磁少、重量輕、散熱性能好。在后端蓋上裝有電刷、電刷架及電刷彈簧，如圖所示。交流發(fā)電機(jī)磁場繞組的搭鐵形式有內(nèi)搭鐵和外搭鐵。a)外裝式；b)內(nèi)裝式5.種類型號產(chǎn)品代號+電壓等級+電流等級+設(shè)計序號+變形代號JFJFZJFW1212ZY1.電動勢產(chǎn)生二.交流發(fā)電機(jī)原理當(dāng)通電的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線和三相繞組有相對運(yùn)動，在三相繞組中產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位相差120

電角度的正弦交流電動勢eA、eB、eC，其瞬時值方程式為：2.整流原理

利用硅二極管具有的單向?qū)щ娦浴?.中性點電壓中性點電壓通常是指三相繞組的中心抽頭“N”對外殼（即搭鐵）的電位之差，一般用來控制各種繼電器和充電指示燈等。即UN=1/2U。實際上發(fā)電機(jī)工作時，中性點電壓除了直流成分外，還含有交流成分，當(dāng)發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，可有效利用中性點電壓來增加發(fā)電機(jī)地輸出功率。

4.激磁方式

實際激磁過程是先他激后自激。由于采用了他激，使發(fā)電機(jī)在低速時可以輸出較高的電壓，這也是交流發(fā)電機(jī)低速充電性能好的原因之一。

1.空載特性

發(fā)電機(jī)在空載運(yùn)行時的端電壓隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。從曲線可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高，端電壓上升較快，由他激轉(zhuǎn)入自激發(fā)電時，即能向蓄電池充電；空載特性是判定充電性能的重要依據(jù)。從發(fā)電機(jī)的空載特性曲線的上升速率和達(dá)到蓄電池電壓的轉(zhuǎn)速高低可判斷發(fā)電機(jī)的性能是否良好。三.交流發(fā)電機(jī)的特性2.外特性

轉(zhuǎn)速n一定時，其端電壓隨輸出電流的變化關(guān)系。造成發(fā)電機(jī)電動勢下降的原因：發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)。勵磁電流減小使磁極磁場減弱。突然失去載荷，則端電壓急劇升高，這時二極管有被擊穿的危險。3.輸出特性

輸出電壓保持一定（12V系列為14V），其輸出電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。特性分析：轉(zhuǎn)速達(dá)到空載轉(zhuǎn)速時發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到額定值；當(dāng)轉(zhuǎn)速等于n2時，發(fā)電機(jī)輸出額定功率。n1n2是判斷發(fā)電機(jī)性能良好與否的重要參數(shù)

當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，發(fā)電機(jī)的輸出電流不再隨轉(zhuǎn)速的升高。輸出特性曲線外搭鐵式發(fā)電機(jī)電路，由圖可看出勵磁繞繞組兩端均不搭鐵；內(nèi)搭鐵式發(fā)電機(jī)，勵磁繞組一端搭鐵。整機(jī)測試時，勵磁繞組兩端與發(fā)電機(jī)外殼之間電阻均為無窮大時，則為外塔鐵式發(fā)電機(jī)；若有一端與外殼間電阻為0時，則為內(nèi)搭鐵式發(fā)電機(jī)。四.電壓調(diào)節(jié)器發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢為：E=Cnφ汽車發(fā)電機(jī)的電壓是隨著發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、用電電流變化而變化的，因此在轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)電機(jī)電壓必須加以限制。1、電壓調(diào)節(jié)器的作用是：