汽车电气技术

绪论：汽车电器系统的组成1、供电装置2、用电设备3、检测装置4、配电装置1、汽车电源汽车上有两个电源：1）蓄电池：是汽车的辅助电源2）发电机：是汽车的主要电源蓄电池和发电机组成汽车电源（供电）系统2、用电设备1.起动系统：功用是启动发动机。

2.点火系统：功用是产生电火花，点燃混合气。

3.照明与信号系统: 为汽车提供各种用途的照明、信号等。

4.汽车信息显示系统：包括指示汽车工作状况的各种仪表、报警灯信息显示装置等。

5.辅助电器系统：空调、刮水器、收音机、电动座椅、电动门窗、防盗系统、汽车安全系统等。

6）电子控制系统：包括电子控制喷射系统；电子控制点火系统；自动变速器；制动防抱死；四论转向、电控悬架、巡航控制等3、检测装置包括各种检测仪表和检测传感器4、配电装置综合配电盒（箱）（中央配电盒）继电器、保险装置、插接器电路开关导线和线束等汽车电路线路图线束图原理图汽车电器系统的共同特点汽车电气系统的标称电压有12V、24V两种，目前汽油车普遍采用12V系统，而重型柴油车多采用24V系统。

对发电装置，12V系统的额定电压为14V，24V系统的额定电压为28V，低压系统的优点主要是：安全性好，蓄电池单格数少，对减少蓄电池质量和尺寸有利，白炽灯的灯丝较粗，寿命较长。

特点：单线制负极搭铁直流低压各电器并联第二章汽车供电系统本章主要内容1.蓄电池的分类与作用2.蓄电池的构造与型号，工作原理3.蓄电池的工作特性及使用与维护4.发电机的工作原理、构造及特性5.交流发电机的调节器6.交流发电机和调节器的检修及充电系统的检修和故障诊断第一节蓄电池的作用与分类汽车作为移动的机电一体化装备，其中很多部件需要电能。

一是从机械能转化而来，即发电机发电；主要电源。

二是从化学能转化而来，即蓄电池的放电，辅助电源蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化学能转变为电能对用电设备供电，也能将电能转变为化学能储存。

蓄电池（Battery）是汽车的辅助电源蓄电池与发电机组成了汽车电源系统。

汽车用(起动)蓄电池的主要功用1.发动机起动时，向起动机和点火系统供电；2.发动机不发电或电压较低，向用电设备供电；3.用电设备接入过多，发电机超载，协助发电机供电4.发电机端电压高于蓄电池的电动势时，将电能转换成化学能储存起来；5.在发动机转速和负载发生较大变化时，保持电网电压的相对稳定；（相当于一个容量很大的电容器）6.吸收电网中的瞬间过电压，保护用电设备；汽车对蓄电池的要求满足启动发动机要求，要求蓄电池要容量大，短时间内（3~5s ）可供给起动机强大的电流（汽油机，200A~600A ，柴油机1000A 以上），内阻小，构造简单，电压稳定，启动性能好。

汽车用蓄电池的分类电池是将化学能转换为电能的一种低压直流电源，通常称为化学电源，一般分为四大类：原电池 蓄电池 储备电池 连续电池电解液的不同，蓄电池分为酸性和碱性。

碱性蓄电池的电解液为化学纯净的NaOH 溶液或KOH 溶液。

酸性蓄电池的电解液为化学纯净的硫酸水溶液。

酸性蓄电池极板上的活性物质的主要成分是铅，称为铅酸蓄电池蓄电池的分类免维护蓄电池（也叫MF 蓄电池），它是在传统蓄电池基础上发展起来的新型蓄电池，在使用过程中无需添加蒸馏水，所谓的免维护主要就是指这一点。

此外蓄电池自放电少，耐过充电性能好，使用寿命长。

蓄电池制造好后，里面带电解液，充满电。

买回来可以直接用的。

蓄电池制造好后，里面不带电解液，极板上充好电，买回来之后，加注电解液后静置半小时就可以使用了。

蓄电池制造好后，里面不带电解液，使用时要加注电解液，并对其进行初充电，然后才能使用。

铅酸蓄电池普通干封 干荷电 湿荷电 免维护 电动车蓄电池蓄电池的特点内阻小，电压高而且稳定，还复系数高，成本低，易于满足汽车的需要，但比能低，可靠性较差，易于出现故障，需要经常维护，使用寿命较短。

蓄电池的性能指标电压 电动势 开路电压 额定电压：在一定标准规定条件下工作时应达到的电压。

工作电压终止电压：一定标准所规定的放电条件下放电时，其电压降逐渐降低，电池活性物质能再生的最低工作电压。

铅蓄电池以一定的放电率在25℃环境温度下放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终了电压。

大多数固定型电池规定终止电压为1.8V 。

终止电压值随放电速率而定。

通常，为使电池安全运行，小电流放电时，终止电压取值稍高，大电流放电时，终止电压取值稍低。

在研究电池容量时要规定统一的放电电流，常用n 小时率表示。

如果以电流I 放电，电池在n 小时内放出的电量为额定容量的话，这个放电率称为n 小时放电率。

蓄电池放电率:放电速率简称放电率，常用倍率和时率表示。

时率是以放电时间表示的放电速率，即以某电流放电至规定终止电压所经历的时间;倍率是指电池放电电流的数值为额定容量的倍数，例电池容量为40A.h ，若放电电流表示为1 CA 时，则此时放电电流实际为40A 。

2、容量指充足电的电池在给定的放电条件下（温度、放电电流）放电到终止电压时所放出的电量，单位（A h ） 蓄电池的容量反映蓄电池对外供电能力的大小。

是选用蓄电池的重要指标。

是蓄电池的主要性能参数。

充足电的蓄电池在给定的放电条件下（温度、放电电流、终止电压）所放出的电量，就是蓄电池的容量C 。

恒流放电时，它等于放电电流与放电时间的乘积。

即：蓄电池的容量 ff T I C =）放电时间（）放电电流（）蓄电池的容量（式中h T I h C f f ---A A.蓄电池的容量与放电电流、温度、电解液密度等因素有关，因此标称的蓄电池容量是在一定的标准规范下测得的。

20小时放电率额定容量C20定义一充全充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以20h放电率（If=0.05C），连续放电到单格电池电压降至1.75v蓄电池所输出的电量（A.h）。

（电量的量纲）是检验新蓄电池质量和衡量蓄电池能否继续使用的重要指标，新蓄电池达不到额定容量为不合格产品，旧的蓄电池的实际容量和其额定容量之差超过某一限值时，则应报废。

额定储备容量Cm定义一充全充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以25A电流放电到单格电池端电压将为1.75V 时所能维持的时间。

单位分钟。

（量纲是时间）说明当汽车充电系统失效时，蓄电池能够提供25A电流的能力。

起动容量常温起动容量电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V蓄电池为8V，6V蓄电池为4V）所放出的电量称为常温起动容量（持续时间应在5min以上）。

低温起动容量电解液在－18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V蓄电池为6V，6V蓄电池为3V）所放出的电量称为低温起动容量（持续时间应在2.5min以上3.电池能量电池能量指在按一定标准所规定的放电制度下电池对外作功时所输出的电能,单位为瓦特小时（W h）。

比能量电池单位质量所能输出的电能量（Wh/kg）。

能量密度电池单位体积所能输出的电能量（Wh/L）。

4.循环使用寿命(Cycle Life)电池的循环使用寿命指电池满充满放一次为一循环，按一定测试标准，当电池容量降到某一规定值（国际标准规定为80%额定值）以前，电池完成的充放电循环总次数。

使用寿命的概念是基于电池在每一个充放电循环中，其中的活性物质要发生一次深度的可逆性化学反应。

随着循环次数增加，电池中的化学活性物质会老化变质，其化学功能逐渐衰弱，使得充\放电的效率逐渐降低，直至电池功能丧失而报废。

使用寿命是衡量动力蓄电池品质的重要技术指标，也是经济指标第二节蓄电池的结构与型号组成：极板、隔板、外壳、电解液、连条和接线柱等组成。

极板是蓄电池的核心，由栅架和填充在其上的活性物质组成，充、放电过程中，电能和化学能的转换都是通过栅架上的活性物质和电解液的化学反应来实现的。

厚度：1.1-1.5mm.提高蓄电池的比容量，改善起动性能。

正极板：PbO2,深棕色，负极板: Pb，深灰色。

栅架的主要作用是容纳活性物质，并使极板成型，铅锑合金浇铸，锑：6%-8.5%，提高栅架的机械强度并改善浇铸性能。

但耐化学腐蚀性能差，锑易从正极板解析，引起电池自放电，减少寿命，因此栅架的生产向低锑甚至不含锑的铅钙合金方向发展。

极板组使每片正极板置于两片负极板之间，使之两面的放电均匀，正极板上的活性物质比较疏松，单面放电容易造成极板拱曲而使活性物质脱离。

为提高蓄电池容量，将正极板和负极板并联焊起来形成正极板组和负极板组。

将正负极板组相互嵌合，中间用隔板隔开，置入存有电解液的容器中，就构成了单格电池。

正极板比负极板少一片？为了减少蓄电池的内阻和尺寸，正负极板应尽可能的靠近，隔板可以防止相邻正、负极板接触而短路。

多孔性，以便电解液的渗透，化学性质稳定，良好的耐酸性和抗氧化性。

木质，微孔塑料、微孔橡胶（耐酸性和抗氧化性能好，价格低）带槽的一面朝向正极板，且沟槽必须与壳体的底部相垂直。

因为正极板在充放电过程中化学反应激烈，沟槽使电解液上下直通，充电生成的气体可沿沟槽上升，脱落的活性物质沿沟槽下沉。

电解液化学纯净的硫酸和蒸馏水按一定的比例配制。

纯度和密度对蓄电池的影响很大。

密度一般为1.24g/cm3~1.31g/cm3,密度应根据地区、气候条件和制造厂的要求确定。

不同气温下电解液密度的选壳体用于盛放电解液和极板组，有电池槽和电池盖组成，壳内用间壁分成3个或6个互不相通的单格壳底部的凸棱搁置极板组，凸棱间的凹槽可以积存从极板上脱落下来的活性物质，以避免沉积的活性物质连接正、负极板而造成短路。

单格电池的加液孔盖都设有一个通气的小孔，用于在蓄电池充电时及时排出因电解水而产生的氧气和氢气，以防止气体聚集使其内部压力升高，造成胀裂容器甚至产生爆炸事故。

第三节 蓄电池的工作原理蓄电池充放电过程中电能与化学能相互转换是依靠其正负极板上的活性物质和电解液中的化学反应来实现的。

蓄电池的化学反应是可逆的，一般认为1882年格拉斯敦和特拉普提出的双极（或双重）硫酸盐化理论（简称双硫化理论）能较准确的说明蓄电池中的化学反应过程。

双硫化理论蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质是海绵状的纯铅，电解液是硫酸的水溶液。

放电时，PbO2和Pb 都变成PbSO4，电解液中的硫酸减少，密度降低，充电时按相反方向变化，硫酸增加，密度增大。

Pb + PbO2 + 2H2SO4 ←→2PbSO4 + 2H2O电动势的建立正极板 负极板 静止电动势 在正极板附近，有少量的PbO2溶入电解液当中，和水反应生成Pb(OH)4,在分解成Pb4+和OH- ,Pb4+沉附于极板的倾向，大于溶解的倾向，因此沉附在极板上，使极板呈正电位，达到平衡时，约为+2.0V 。

负极板处，一方面它有溶解于电解液的倾向，有少量铅进入溶液，生成Pb++，在极板上留下两个电子，使极板带负电，另一方面，由于正、负电荷的相互吸引， Pb++有沉附于极板的倾向，当两者达到平衡时，溶解便停止，此时极板具有负电位。