汽车电气设备构造与维修课件

汽车电气设备构造与维修第一章电源系电源系系统：向车上用电设备或控制装配供电，满足汽车的需要。它的组成：发电机：由发动机带动，把机械能→电能→整流→调压→[供电（设备）储存（电池）调节器：避免因发动机转速过高产生电压过大。（调节励磁电流）维持恒定电压输出。蓄电池：化学能《=》电能[提供能量：起动时。储存能量：正常行驶]电流表：用来指示蓄电池充电或放电电流的大小。（注意连接方法）第一节蓄电池的构造与型号概述铅酸蓄电池。由负极板，正极板和电解液（纯HSO4+蒸馏水）。分为普通型、干荷电型和免维护型等。作用与特点提供大电流；供电；储存电能；电容器。单格电压高；内阻小；性能可靠；价廉。蓄电池的基本组成第一节铅酸蓄电池蓄电池基本结构极板（组）栅架活性物质正极：PbO2负极：Pb隔板外壳连条电解液:H2SO4+H2O盖、极桩、封口料、注液口干荷电蓄电池：在干燥、保存期内使用，加入适当密度的电解质。静置30min，调整电解液密度、高度，可使用，不必初充电。便于运输保管、且不须初充电。当储存超过保存期时，因部分极板已氧化，使用前应充电5-10H才可使用。免维护蓄电池：结构特点超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发；装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。栅架改进合金材料减少自放电、电解现象并减小内阻带密度计，不同颜色判断电池存电量：绿色，深绿色，浅黄色。性能特点免维护或极少维护寿命长(8年以上）内阻小，起动性能好国产蓄电池规格型号按照标准JB/T2599-1993的规定，蓄电池产品型号共分为三段，五个含义。1、串联单格电池的数，用阿拉伯数字表示。其UN为它的2倍。2、电池的用途。Q：起动用蓄电池。3、蓄电池的特征代号。无符号：普通式铅蓄电池。A：干荷蓄电池。4、放电额定容量，我国用20H放电率额定是表示（A.H）。5、特殊性能，D：低温起动性能好。例：6-QA-60，6—Q—105D第三节蓄电池的工作原理与工作特性工作原理静态时（充好电）正极：Pb4+负极：2e电解液：H2SO4+H2O正、负极电位差：2.1v12v蓄电池电压：11.7v-12.6v电解液密度：1.1-1.27工作原理(续）放电时正极：PbO2+H2SO4+2H++2e-→PbSO4+2H2O负极：Pb+SO42-→PbSO4+2e-电解液：H2SO4减少，H2O增加，密度↓总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O工作原理（续）充电时正极：PbO2负极：Pb电解液：H2SO4增加，H2O减少，密度↑总反应：2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4过充电：H2O分解为H2和O2电动势与内阻1、静止电动势：在静止状态下，极板间电位差，其值取决于电解液的密度和温度。经验公式：EJ=0.85＋P25℃P25℃：25℃时的电解液密度。P25℃=PT＋0.0075（T－25）PT：测量的电解液密度。2、内阻：极板电阻、隔极电阻、电解液电阻、联条和极柱电阻等内阻。大小与电解液的密度和温度有关。P↓，电阻↑；P↑↑，电阻↑；T↓↓，电阻↑；极板面积越大越薄，极板电阻↓；放电结束时，电阻↑蓄电池在良好技术状态下。内阻和很小{40℃R0=0.01Ω－20℃R0=0.019Ω满足起动机工作要求（大电流）。对于完全充电的蓄电池在T=20℃时，内阻PO可用经验公式得到PO=Цe/1.71Qe（Цe：额定电压Qe额定容量）工作特性静态电动势范围：1.95V~2.1V电解液密度范围：1.1~1.29充电特性（图）条件：恒定电流电压与电动势的关系：U=E0+IR电压的变化密度的变化充电特性放电特性（图）条件：恒定电流电压与电动势的关系：U=E0－IR电压的变化密度的变化终止电压：与放电率有关（图）第四节蓄电池的容量与影响因素蓄电池的容量容量概念容量（安时）=放电电流（安）×放电时间（小时）即C=If×tf(Ah)20h放电率额定容量(Ah)有关规定：GB5008.1--1991举例：6—Q—105（20h*5.25A=105Ah)储备容量（min)影响容量的因素极板结构电解液：温度，密度放电电流（下表）放电电流（A）6.7512.671400放电时间（h）201010.083(5min)终止电压（v）1.751.71.61.5实际容量（Ah)1351267133.3实际容量与放电电流间的关系（标称容量：135Ah）第五节蓄电池的充电方法充电设备:硅整流、可控硅、快速充电机充电方法按过程分类定流充电特点与连接定压充电特点与连接快速充电问题的提出原理方法（图）与注意第五节蓄电池的充电方法充电方法（续）按作业分类初充电补充充电*（条件、步骤、要求）防硫化充电（间歇过充电）锻炼循环充电（大充大放）去硫充电（水冲洗）第六节蓄电池的正确使用与维护使用与技术状态检查使用要求——大电流放电时间、充电电压、过放电状态、电解液密度。检查——液面高度、密度、放电程度使用维护安装牢固——接触电阻影响保持清洁——漏电问题检查溶液密度——补充蒸馏水第七节蓄电池的常见故障常见故障容量降低现象：起动时运转无力原因：新蓄电池初充电不足溶液密度不对过度放电，活性物质脱落长期不用，极板硫化第七节蓄电池的常见故障常见故障（续）自行放电现象：每日放电原因电解液不纯局部有短路充电困难现象：充不上电原因内部有短路或极板变形免维护（MF）蓄电池结构特点隔板超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板减小极板短路和活性物质脱落孔塞通气孔设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发通气孔中装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。栅架改进合金材料（铅钙合金取代铅锑合金）减少自放电、电解现象并减小内阻性能特点免维护或极少维护寿命长(8年以上）内阻小，起动性能好胶体蓄电池特点胶体电解液，不易流动和蒸发，水分损失极少自放点率极小，可充电后长期存储（1-2年）、便于启用放电特性好比能量特别是比功率要比常规铅酸蓄电池大20%以上寿命比一般蓄电池长一倍左右也是免维护应用电动汽车、电动自行车、UPS电源等硷性蓄电池结构特点电解液为硷性溶液主要种类镉镍（Cd-Ni)蓄电池正极：Ni(OH)3负极：Cd电解液：KOH铁镍(Fe-Ni)蓄电池银锌(Ag-Zn)蓄电池镍氢（Ni-H)蓄电池性能特点能量密度高少维护、寿命长（可长达10～20年）荷电保持能力强价格高燃料电池（FC）燃料电池结构原理正极：O2（或空气）负极：H2（或其它燃料如甲醇）电解液：KOH（或高分子电解质膜）反应过程：2H2+O2→2H2O（在催化剂作用下）(与电解水的过程相反)氢氧燃料电池在催化剂的作用下，在电解液中使氢失去电子，氧得到电子，并与氢离子和电子结合生成水。电子通过外电路的移动形成电流。氢气作为“燃料”，氧气作为氧化剂。氢和氧通过电化学反应释放出电能。氢-空气燃料电池结构负极：氢气正极：空气电解质薄膜甲醇燃料电池甲醇分解氢离子+氧+电子燃料电池的特点及应用燃料电池与普通电池的区别普通电池只是一个有限的电能输出和储存装置。燃料电池则不同，参与反应的化学物质氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供。只要能保证氢氧反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。从这个意义上说，燃料电池是一个氢氧发电装置。燃料电池特点能量密度更高无环境污染燃料电池的应用纯电动汽车（EV）、航天方面三菱公司的燃料电池汽车氢燃料箱燃料电池系统丰田燃料电池汽车氢燃料箱燃料电池汽车独立轮毂电机燃料电池组蓄电池思考题与练习题1、说明蓄电池正、负极板的主要材料，以及电解液的主要成分。2、分别说明蓄电池在充、放电过程中正、负极板各自生成什么物质？充、放电过程中溶液的密度有什么变化？3、说明定流充电与定压充电各自的优缺点。4、某蓄电池使用中发现容量降低、起动无力，分析可能的故障原因。蓄电池思考题与练习题（续）5、国产6-Q-135型蓄电池额定容量是多少？若以20h放电率放电，其放电电流是多少？若以135A电流放电，能否连续放电1小时？6、说明蓄电池使用维护中需要注意的主要问题。7、说明免维护蓄电池的优点。第九节交流发电机构造及类型概述发电机的作用——提供电源发电机的种类——直流与交流使用交流发电机的优点——结构简单、价廉、变压、便于维护。汽车发电机的种类1、按总体结构分类有刷发电机（普通--JF132、整体式--CS121、带真空助力泵--JFZB292）无刷发电机—JFW1913永磁发电机—JFW17122、按搭铁方式分类——内、外搭铁3、按整流管数目分类——六管、八管、九管、十一管等第九节交流发电机构造及类型普通交流发电机的构造（图）转子作用：产生磁场结构：爪极磁场线圈定子作用：产生交流电（交流电压、电流）结构：铁心电枢绕组•绕组结构及连接第九节交流发电机构造及类型交流发电机构造第九节交流发电机构造及类型交流发电机的构造（续）整流器作用接法：三相桥式（图）端盖与电刷电刷的作用：向转子线圈引进磁场电流国产交流发电机型号系列按QC/T73—1993规定：产品代号、电压等级、电流等级、设计序号、变形代号JF系列—JF1512JFZ1813Z第十节交流发电机的工作原理及特性交流发电机的工作原理两个基本关系f=p·n/60E=Ce·n·Φm整流原理（图）整流电压平均值U与线电压UL、相电压Uφ的关系U=3/π×ULm=3√2/π×UL=1.35UL=2.34Uφ其中：U=整流电压平均值，ULm=线电压幅值，UL=线电压有效值，Uφ=相电压有效值整流管选择ID=1/3·IUDRM=√2·UL≈U（实际远大于此值）第十节交流发电机的工作原理及特性交流发电机的工作原理（续）整流管连接第十节交流发电机的工作原理及特性交流发电机的工作原理（续）中性点电压问题UN（平均）=U/2中性点电压波形（图），三谐波发电原理中点二极管电路（图）发电机的激磁问题自激问题它激问题中性点电压第十节交流发电机的工作原理及特性交流发电机的特性空载特性（图）I=0,U=f(n)它激阶段自激阶段外特性（图）n=const,U=f(I)U下降的原因阻抗压降电枢反应第十节交流发电机的工作原理及特性第十节交流发电机的工作原理及特性交流发电机的特性（续）输出特性（图）nn1（空载转速）:I=0，不能带负载。n1nn2（满载转速）：随着转速增加，带负载能力增强；n=n2时，I=额定电流。nn2：转速增加，I增长有限（限流能力）。I≤Imax第十节交流发电机的工作原理及特性其它车用交流发电机无刷电机爪极式（图）永磁式（图）带励磁机式（图）第十一节交流发电机电压调节器的原理及类型电压调节器概述调节器的作用—稳定发电机的输出电压调节器调压原理—调节励磁电流，使输出电压稳定调节器的种类机械（电磁）振动式•单级式(FT111),双级式(FT61)•单联式(FT61),双联式(FT61A)电子式晶体管式(FT106),IC式(JFT152)搭铁方式调节器的接线（图）内搭铁式外搭铁式第二章交流发电机及调节器电磁振动式调节器基本结构与工作原理（图）存在问题——触点电火花，惯性和磁滞性引起振动频率低特性的改善提高振动频率—铁心结构温度补偿问题—补偿电阻带双极的调节器磁场线圈调节器线圈电磁振动式调节器（FT61）双极振动式调节器基本原理（图）特点：加速电阻使振动频率提高第二章交流发电机及调节器电磁振动式调节器（续）实用线路国产FT61型双级振动式调节器（图）带充电指示灯的线路LA