现代汽车电气系统概论

（一）汽车电气系统的组成

传统汽车电气系统；

现代汽车电气系统;

1.传统汽车电气系统

（1）汽车电源

蓄电池、发电机、电压调节器

（2）配电装置

中央接线盒（继电器、熔断器）、控制开关、插接器及连接导线等。

（3）检测及报警装置

各种仪表、灯光报警、音响报警等。

（4）用电设备

起动系统；点火系统；照明与信号系统；仪表、报警与电子显示系统；安全与舒适系统等。

2.现代汽车电气系统

现代汽车电气系统是在传统汽车电气系统的基础上改进发展—主要增设电子控制装置

（1）发动机电控燃油喷射

（2）制动防抱死ABS、驱动防滑ASR

（3）电控自动变速器ECT

（4）电控动力转向

（5）电控悬架

（6）安全气囊

（7）巡航控制……

二、汽车电气系统的特点

低压： 12V （14V～15V）

24V （28V～30V）

直流；

单线（或单、双线并存）；

负极搭铁；

汽 车电源系统

一、汽车电源系统的组成

二、对汽车电源系统的要求

1.蓄电池主要作用？

—起动发动机（俗称起动电源）；

要求：

短时（5～10S）向起动机连续供给大电流；

容量大—维持供电时间长；

内阻小—消耗电能少；

强度好、寿命长、价格低；

★主要要求：容量大，内阻小；

2.发电机主要作用？

发动机只要怠速以上运转，必须向汽车用电设备供电，并向蓄电池充电；

要求：

正常发电，且稳定；

低速供电性能好；

体积小，重量轻，故障率低，寿命长；

★主要要求：低速供电性能好；

3.电压调节器作用？

根据发电机转速的不断变化，调节发电机电压并使其稳定在某一值，保护用电设备不烧坏，蓄电池不过充电；

要求：

工作性能可靠，调节电压精度高，体积小，寿命长；

★主要要求：调节电压精度高;

三、汽车电源系统的现状与发展

（一）蓄电池

广泛采用铅酸蓄电池；

（二）发电机

6管、8管、9管、11管；

有电刷、无电刷；电励磁；

内搭铁、外搭铁；负极搭铁；

广泛采用：11管、有电刷、电励磁、外搭铁、负极搭铁；

（三）电压调节器

机械触点式—电子分离元件式—集成电路式—微机控制式

（四）未来汽车电源电压

从现代汽车普遍采用的12V（或24V）电源电压，将提高到42V。以使发电机能提供更大的极限功率，减小传输导线直径和提高信号传输质量。工作更加稳定、安全、可靠。

蓄电池

什么叫蓄电池？工作机理是什么？

化学能→←电能

一、蓄电池的分类

铅酸蓄电池：

普通型、干荷电、免维护；

★汽车上广泛采用：

干荷电或免维护铅酸蓄电池；

干荷电蓄电池

普通蓄电池

免维护蓄电池

二、蓄电池功用

（一）供电

1.起动发动机时，向起动系统和点火系统供电；

2.发电机电压低于蓄电池电压或不发电时，向用电设备供电；

3.用电设备过多，发电机供电过载时，协助发电机供电（机会太少）；

（二）储电

发电机发电电能过剩时，蓄电池将过剩电能储存起来—充电；

电路中出现瞬时过电压，由蓄电池吸收（相当一个大容量的电容器），保护电子元件及电器装置免受其害；

蓄电池的构造与型号

一、蓄电池的构造 ：极板、隔板、电解液、外壳、极柱。

（一）极板

栅架：铅锑合金浇注而成；

活性物质：二氧化铅和纯铅；

正极板：

二氧化铅Pb2

深棕色

负极板：

海绵状纯铅Pb

青灰色

1、每对正、负极板组组装成一个单格；

单格电压多少伏？

单格电压2V

2、6个单格串联组成一个蓄电池

蓄电池电压多少伏?

蓄电池电压12V

3、各单格间用不同的连接方式串联连接；

4、 容量按单格正极板片数计算；

（每片15Ah或12.5Ah）

5、单格串联，电压、容量如何变化？

提高电压，单格容量就是整个蓄电池容量；

6、蓄电池并联，电压、容量如何变化？

提高容量，输出额定电压不变；

（二）隔板

材料：微孔橡胶；微孔塑料；

安装：有槽一面垂直靠向正极板；

理由：

气泡顺槽上升；

脱落物质顺槽下沉；

减少被正极板氧化面积；

保证正极板处具有充足电解液；

（三）电解液

专用硫酸和蒸馏水配置而成；

电解液密度：25℃，1.27～1.30g/cm3 ；

电解液液面：高出极板 10～15mm；

注意：使用中的蓄电池电解液液面降低，是由于水的蒸发和电解引起的，应及时补加蒸馏水。

（四）外壳

塑料（聚丙烯）制成，并分割成6 个互不连通的单格，单格间穿壁连接。

每个单格上均设有加液口和旋塞，旋塞上的通气孔应保持畅通。

壳体正面标有型号标志和液面高度标志线（min、Max或最高、最低）

液面高度标志

（五）极柱

每个蓄电池上均设有 “+”、“-”两个极柱；

二、常用蓄电池

（一）普通型—需初充电

结构特点：

极板形成处理不彻底（表面氧化铅）；

铅锑合金栅架（自放电）；

极板物质中未加抗氧化剂、普通干燥；

正常使用寿命 2年；

（二）干荷电—无需初充电

结构特点：

（加电解液静置30min即可使用）

1.负极板铅膏中加入抗氧化剂；

（油酸、硬脂酸）

2.对负极板进行深度充放电处理；

3.极板在惰性气体或真空中干燥；

4.存储期2年；

（三）免维护—无需初充电

结构特点：

铅钙合金作栅架（析水性差）；

袋装隔板、无沉淀池；

旋塞上加装氧化铅过滤器，防酸气外溢；

旋塞上设置催化剂（钯），对氢、氧进行还原。

寿命4年，使用中无需补加蒸馏水；

无加液口，电解液密度检测由内部设置的密度计通过蓄电池盖上设置的监视孔的颜色来判断：

绿色—蓄电池技术状况好，可继续使用；

深绿色或黑色—电解液密度偏低，应对蓄电池补充充电；

浅黄色或无色—电解液密度过低，蓄电池必须更换；

三、蓄电池型号

蓄电池的工作原理

一、电动势的产生

将 PbO2 和 Pb同时放入稀硫酸溶液中，将产生不同的电极电位：

PbO2 →2V

Pb →0.1V

E=U=2.1V

说明2点：

1.PbO2 和 Pb产生电位的正、负、是由金属材料性质决定的；

2.PbO2 和 Pb产生电位的高、低，与溶液的接触面积无关；

二、蓄电池放电和充电中物质变化结果

正极板：PbO2放电→←充电PbSO4；

负极板：Pb放电→←充电PbSO4 ；

电解液：H2SO4放电→←充电H2O；

综合方程式：PbO2+Pb+2H2SO4→←2PbSO4+2H2O

说明2点：

蓄电池工作中，电解液密度会变化，可利用测量密度的变化确定充、放电程度。

充电后期，充电电流会电解水，应正确实施充电。

蓄电池的工作特性

一、蓄电池的工作参数

（一）电解液密度ρ

使用范围：25℃，1.27～1.30g/cm3

注意：温度不同时的密度换算公式

ρ25℃=ρt+ 0.0007（T-25）

（二）内阻“Ri”

Ri = R液+ R极+ R隔

R液—取决于电解液温度和密度；

R极—取决于蓄电池充、放电程度；

R隔—取决于隔板的材料、孔率、孔经；

（三）电动势“E”

E = 0.85+ρ25℃

E与U之间关系：

蓄电池不工作：U = E

蓄电池工作：放电，U=E-If×Rn；充电，U=E+Ic×Rn

(四)蓄电池容量

在规定条件下，蓄电池所能放出的电量。

1、额定容量 C20

充足电的新蓄电池；

电解液温度25±5℃；

20小时放电率连续放电；

蓄电池电压下降到10.5V停止放电；

C20 = 放电电流（A）×放电时间（h）

单位：安培×小时→安时（Ah）

说明：

(1)额定容量 C20由结构（设计）决定，每片正极板为15安.时（薄形极板12.5安.时），与使用条件无关。

(2)改变放电条件，只影响使用容量，不影响额定容量。

(3)额定容量是检验蓄电池技术性能的主要指标。

2.储备容量 Cr

充足电的新蓄电池；

电解液温度25±5℃；

25A电流连续放电；

蓄电池电压下降到10.5V停止放电；

所能维持的放电时间；

单位：分钟（min）

3.影响容量的因素

容量的大小，取决于极板物质利用率。

影响极板物质利用率的因素有：

(1)结构因素--极板表面积

尺寸大、片数多、多孔性好，极板物质利用率高，容量就大。

(2)使用因素-使用条件

a.放电电流

放电电流越大，硫酸铅形成越迅速，孔隙越容易堵塞，极板物质利用率下降；

内阻增加，内压降增大，端电压降低；

放电电流增大，容量减小；

b.电解液温度

电解液温度低，粘度大，渗透性差，极板物质利用率下降；

内阻增加，内压降增大，端电压降低；

温度降低，容量减小；

c.电解液密度

电解液密度大，粘度大，渗透性差，极板物质利用率下降；

内阻增加，内压降增大，端电压降低；

电解液密度过高、过低，容量均减小；

二、放电特性

（一）定义

恒流放电过程中，放电电压、电解液密度随放电时间的变化规律。

（二）特性曲线及分析

因为： If =（1/20）C20 = 常数

所以： If随放电时间的变化，直线平行。

1、电解液密度的变化

因为： If = 1/20C20 = 常数

单位时间内消耗H2SO4和生成H2O数量相等；

所以 ： 电解液密度随时间的增长而均匀下降。

放电前：1.29 ；放电后：1.13；

2.静止电动势E的变化

因为：E=0.85+25℃电解液密度

所以： E随电解液密度的变化而变化。

放电前：1.29，E=2.14V； 放电后：1.13，E=1.98V

3.放电电压Uf的变化

放电：

Uf = E-IfRn

Uf的具体变化过程：

（三）放电特性曲线的应用

1、可确定蓄电池放电终了

蓄电池电压下降到终止电压；

（不同放电率，终止电压不同）

20小时放电率：Uf=10.5V

电解液密度下降到最小许可值；

（依放电前密度决定）

放电前：密度为1.29g/Cm3

放电后：密度为1.13g/Cm3

2、依据电解液密度的变化，可以判定蓄电池放电程度；

放电100%，密度下降0.16；

密度下降0.01，放电6.25%；

3、尽量避免低温放电或大电流放电；

低温内阻大，内压降大；

硫酸铅形成迅速，物质利用率低；

4、检查蓄电池技术状态，必须在放电状态下进行。

利用蓄电池诊断仪（高率放电计）；

就车使用起动机；

三、充电特性

（一）定义

被选定的恒流充电过程中，充电电压UC、电解液密度随充电时间的变化规律。

（二）特性曲线及分析

（充电是放电的逆过程）

Uf的具体变化过程：

（三）充电特性曲线的应用

1、可确定蓄电池充电终了

端电压上升到最大值，2～3小时不再增大；

电解液密度上升到最大值，2～3小时不再增加；

电解液沸腾；

2、为实际恒流充电提供了理论依据

充电要分两个阶段进行（如何划分？）

14.4V以前为第一阶段；

14.4V以后为第二阶段；

充电为什么要分两个阶段？

3、为定电压充电提供了理论依据

单格充电电压按2.4V计算，为什么？

随着充电时间增长，充电电流为什么会减小？

蓄电池常见故障及预防

一、硫化

极板表面生成粗结晶、大颗粒 PbSO4 。

特点：

维持放电时间短；

初充电电压高；

温度高；电解液出现气泡；

1、原因

PbSO4再结晶；

极板存在PbSO4长期放置；

温度反复变化；

电解液液面过低；

2、预防

蓄电池定期充电；

及时补加蒸馏水；

发现故障及时处理；

二、极板物质脱落过多

特点：

充、放电时间短，且电解液浑浊；

1、原因

充电时间过长；充电电流过大；拆装敲打；固定不牢。

2、预防

及时正确充电；正确使用起动机；不能敲打振动。

三、自行放电

特点：

放电速度快，每昼夜容量降低＞0.7%。

1、原因

蓄电池内部混入有害杂质；蓄电池表面过脏；极板物质脱落过多；隔板、隔壁破裂。

2、预防

电解液纯度达到95%以上；表面清洁、干燥。

坚持就是力量，在枯燥无味中保有有艰苦奋斗的精神尤为重要，因为人在劳累到极端状态时，是靠惯性让自己保持继续前进的姿势，没有不劳而获的馅饼，即使有你也不敢吃，所以还是靠自己自力更生、丰衣足食才是最好的心态。