新能源汽车技术02-掌握新能源汽车的技术基础

任务二掌握新能源汽车的技术基础2.1汽车电工电子基础知识2.1.1电压电压也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。可以将电压与水塔中所形成的水压做一个比较，来说明这个原理。水塔顶部(相当于12V)与低部或地面(相当于0V)之间的势差导致形成水压电压电源始终具有带有不同电荷的两极。一侧是缺少电子的正极。另一侧是电子过剩的负极。在负极与正极之间有一种电子补偿趋势，即两极连接起来时电子由负极流向正极。这种电子补偿趋势称作电压。公式符号：电压的公式符号是大写的U。计量单位：电压U的计量单位是1伏特（V）。测量电压:用电压表测量电压。测量电学参数（电压、电流、电阻）时通常使用一个数字万用表。电压表始终与用电器、元件或电压电源并联在一起。1.直流电：电压值和极性保持不变的电压称为直流电。2.交流电：数值大小和极性不断变化的电压和电流称为交流电电压（u）随时间（t）变化的情况普锐斯HV蓄电池DC201V奥迪Q5HV蓄电池DC266V宝马F04HV蓄电池DC120V宝马E72HV蓄电池DC120V2.1.2电流电流是指电荷载体（例如物质或真空中的自由电子或离子）的定向移动。公式符号：电流强度的公式符号是大写的I。计量单位：电流强度I的计量单位是1安培（A）。测量电流：电流表始终与用电器串联在一起。为此必须断开电路导线，以将电流表加入电路中。测量时电流必须流经电流表。电流表内阻应尽可能低，以免影响电路使用电流夹钳测量：另外一种测量电流的方法是使用电流钳。如果待测电流强度10A，那么用电流夹钳测量电流的优势非常突出。另一个优点是测量电流强度时无需打开电路。2.1.3电流密度电流密度表示一个导体内电子挤压在一起时的紧密程度。电子越多且越紧密的聚集在一起，电子撞击原子的频率就越高、强度就越大。相撞时释放出热能。导体的温度升高。该过程可能会持续进行，直至导体赤热或燃烧。导体温度升高不仅受电流强度I的影响，而且还受到导线横截面的影响。电流密度J由这两个因素决定。一个导体内的电流挤压密度越大，受热程度就越大。导线最大允许通过的电流:导线横截面积最大允许电流0.75mm²13A1.0mm²16A1.5mm²20A2.5mm²27A4mm²36A电容器的结构两金属极板绝缘物质(电介质)在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质),就构成了最简单的电容器,叫平行板电容器.两个金属板叫电容器的极板.强调：任意两个彼此绝缘又相隔很近的导体,都可以看成是一个电容器.2.1.4电容器电容器的充电++++-----Q+QU把电容器的两个极板和电池的正负极相连,两个极板就分别带上了等量的异种电荷,这个过程叫充电.充电过程中电路中有短暂的充电电流.强调：一个极板上所带电量的绝对值叫电容器的电量Q.充了电的电容,两极板间就有电场,电势差U.从电源获得的电能储存在电场中,这种能量叫电场能.电容器有储存电荷和电场能的本领.电容器的充放电++++-----Q+QU电容器的放电把充电后的电容器两极板接通,两极板上的电荷中和,电容器不再带电,这个过程叫放电.并有短暂的放电电流.放电后,两极板就不再有电场和电势差,电场能转化为其它形式的能.思考：圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC1.水位升高相同高度h，试比较A、B、C的储水量2如何反映水杯的储水本领？hQ深度水量S截面积电容++++-----Q+QU讨论对同一电容器:带电量Q大电势差U大Q/U不变对不同电容器:增加相同电量增加相同电势差ΔQ/ΔU不变1.电容电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器的电容或者电容器增加的电量ΔQ与两极板间增加的电势差ΔU的比值,叫电容器的电容这个比值就表征了电容器储存电荷的特性Q/U或ΔQ/ΔU是不同的4.注意C=Q/U是比值定义式C与Q、U无关.C由电容器本身结构性质决定,反映了电容器容纳电荷本领。2.公式UQCUQC或3.单位1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF电容的极性2.1.5电磁感应线圈在机动车电气系统内用途广泛，例如用作点火线圈，用于继电器和电机内。线圈是指缠绕在一个固体上的导线。但不一定要有这个固体。它主要用于固定较细的导线。将电导体缠绕成一个线圈时，就会在线圈内部形成磁力线。磁力线平行分布且密度相同。这种磁场称为均匀磁场。磁力线离开的地方为北极N，进入的地方为南极S。电导体或线圈在磁场中移动时，导体或线圈内就会产生一个电压。磁场强度改变时，导体或线圈内也会产生电压。该过程称为电磁感应，产生的电压称为感应电压。在车辆上使用的感应式传感器就是根据感应原理工作。2.1.6电阻自由电荷载体与原子相撞，因此电子流动受到干扰。这种效应称作电阻。公式符号：电阻的公式符号是大写的R。计量单位：电阻的计量单位是欧姆，符号是希腊字母。电路符号：电阻按阻值来分可分为固定阻值电阻和可变电阻。可变电阻器可以改变一个电路的电阻值。最常见的可变电阻类型分别是可变阻器、电电位计和热敏电阻器。变阻器其中一个接线端接在电阻的固定端上，另一端接在称为滑动触头的可移动的接触器上。汽车上最常见的变阻器是前照灯开关，改变电阻器上滑动触头的位置，阻值会增加（灯变暗）或减小（灯变亮），以此来控制电流强度。2.1.7欧姆定律2.1.8电功率2.1.9电位器电阻的阻值可以变的电阻器称为可变电阻器，也称为电位器。适用于阻值经常调整且要求阻值稳定可靠的场合。在电路原理图中，用字母“RP”“VR”“W”表示。节气门位置传感器最初的汽油发动机是靠加速踏板拉动一根加速钢索来打开节气门的，完全松开加速踏板，节气门关闭，发动机以怠速运转。踩下加速踏板，钢索拉动节气门打开，发动机转速就提高。加速踏板通过钢索跟节气门保持着一定的比例，踩下加速踏板距离越大节气门就打开越多。这种纯机械控制方式有他的不足之处，就是控制不够精确，而且机械部件存在着磨损，发卡，松紧度有余量，信息难以分享等缺点2.1.10非电气变量的电气信号随着汽车电子学领域技术的不断进步，最近几年，非电气变量的电气测量已发展成为测量技术的一个重要领域。测量传感器可将物理和化学变量，即非电气变量，例如温度、压力、速度或磁场强度转变为电气信号。物理变量电气变量温度电阻光强度（发光度）电压转速电压磁通（量）密度电阻压力电流氧浓度电压热敏电阻器汽车电子系统中用于测量温度。这种电阻器可分为：-NTC热敏电阻器-PTC热敏电阻器1.NTC电阻的工作原理当温度升高时，电子运动使电阻降低，并容易形成较大的电流。在车辆内，NTC热敏电阻器用于测量温度，例如冷却液、进气、车内和车外温度。NTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。2.PTC热敏电阻器PTC热敏电阻器的阻值随温度升高而增加。因此，这种热敏电阻器的温度系数称为正温度系数。这表示，该电阻器在低温条件下比高温条件下能够更有效地导电。PTC热敏电阻器用作空调系统内风扇电机的过载保护装置，也用来控制车外后视镜内的加热电流。光敏电阻器：就是对光反应敏感的电阻器，就是电阻率随入射光的强弱（光子的多少）而变化的电阻器，是根据半导体光电效应原理制成的一种特殊电阻。材料主要有：硒、硫化镉、硫化铝、砷化镓、硅等。受光照后，其阻值会变小，无光时，电阻值很大。符号：3.光敏电阻主要参数的定义：（1）.亮电阻：在室温和一定光照条件下得的稳定电阻称为亮电阻或亮阻。通常在几千欧姆以下暗电阻：在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值被称为暗电阻。通常1-100M之间暗阻越大越好，亮阻越小越好。（2）.响应时间：它表示器件对光照反应速度的大小。主要参数的定义：响应时间越小越好，越小说明光敏电阻器反应迅速及动态特性好。（3）.额定功率光敏电阻的亮电流与外电压的乘积称为光敏电阻器的额定功率。光敏电阻器的额定功率有5-300mV多种规格。（4）.最大工作电压光敏电阻在额定功率下，两端允许承受的最高电压。最大工作电压一般在几十伏至几百伏。（5）.温度系数：温度变化1C,亮电阻的相对变化主要参数的定义：应用举例：◆根据光敏电阻的亮电阻阻值大小拨至合适的档位（通常在20K或者200K均可）测量时，可以先测量光敏电阻器在有光照射时的电阻值，然后用一块遮光的厚纸片将光敏电阻器覆盖严密，若光敏电阻是正常的，则就会因无光照而阻值剧增。◆若光敏电阻变质或损坏，则阻值会变化很小或者不变。在有光时，若测得光敏电阻阻值为零或无穷大，则判定该产品损坏。光敏电阻器的检测：压力的分类(1).绝对压力(2).环境大气压力(3).表压力(4).真空度(5).差压上述各种压力的相互关系见图。压力的概念：垂直作用在物体表面上的力叫做压力。压强的概念：单位面积上的所受的压力。压力传感器1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×105Pa=10.336m水柱1公斤＝1公斤力/cm2=105Pa=1bar真空开关——检测空气滤清器是否堵塞原理：如果空气滤清器堵塞，A腔与B腔形成压力差，则膜片向负压侧运动，使开关闭合。半导体压力传感器•电阻应变效应导体或半导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，称为电阻应变效应。设有一根长度为L，截面积为S，电阻率为ρ的电阻丝，未受力时的电阻值为：受拉力后：长度增加，截面积变小，阻值增大半导体压力传感器它由压力转换元件和对输出信号进行放大的混合集成电路等构成。轮胎模拟压力传感器用于监控轮胎充气压力。