汽车电器与电子控制系统_第1章

哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]汽车电器与电子控制系统主讲:季海成哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]课程总体介绍•1.汽车电器与电子控制系统的组成、构造、原理、特性、使用和维护等知识。•2.本课程共80学时，理论课60学时，实验课20学时。成绩=卷面（70%）+平时（30%）哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]主要参考教材：•李涵武.汽车电器与电子技术.哈尔滨工业大学出版社•冯渊.汽车电器与电子控制技术.机械工业出版社哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]点火线圈蓄电池转向灯雾灯散热器风扇交流发电机起动机保险丝盒可加热的后风窗仪表板指示器开关喇叭加热装置尾灯电动后视镜汽车电器哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]第1章车载电源•1.1概述•1.2蓄电池•1.3交流发电机及调节器哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]1.1概述（1）低压：汽车电源的额定电压主要有12、24V二种，42V系统研发后期。（2）直流：主要由起动机的电能来源——蓄电池的充电来考虑的。（3）单线制：用汽车底盘、发动机等金属机体作为另一公共“导线”。（4）负极搭铁：汽车电器系统已统一定为负极搭铁。1.特点哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]2.汽车电源的组成哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]3.蓄电池在下列情况下工作：（1）起动时供电（2）发电不足时供电（3）电网过载时供电（4）充电（5）吸收瞬变过电压，稳定电网电压蓄电池的种类很多，在汽车上广泛采用铅酸蓄电池。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]1.2蓄电池蓄电池一般由6个单格电池串联而成，每个单格电池电压为2V一.铅蓄电池构造哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（1）蓄电池的结构•哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（2）极板和极板组极板是蓄电池的核心部分，极板分为正极板和负极板两种。极板由栅架和活性物质组成。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（3）隔板为了减少蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近，但为了避免彼此接触而短路，正负极板之间要用隔板隔开。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（4）电解液电解液是硫酸的水溶液，由纯硫酸和蒸馏水按一定比例配置而成，密度一1.24g/cm3_1.30g/cm3哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（5）壳体哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（6）蓄电池的规格型号串联单格数－电池类型和特征－额定容量哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]二.蓄电池工作原理4PbOHPbOHPbOHPbOHPbO44422)()(2（1）电动势的建立哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail](2)蓄电池放电过程OHPbSOPbSOSOHPbPbO24442222哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail](3)蓄电池充电过程OHPbSOPbSOSOHPbPbO24442222哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]三.蓄电池工作特性1、静止电动势静止电动势Ej是蓄电池在静止状态下（不充电、不放电）正负极板的电位差（即开路电压），其大小取决于电解液的相对密度和温度。Ej=0.84+r25C，r25C=rt+(t–25)2、内电阻蓄电池的内电阻包括极板、隔板、电解液、铅连接条的内阻。铅蓄电池的内电阻一般很小，这样可以获得较大的放电电流。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]3、蓄电池放电特性•以20h的放电率恒流If放电，其端电压Uf、电动势E、电解液密度r的变化规律。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]4、蓄电池充电特性•以20h的充电率恒流Ic放电，其充电电压Uc、电动势E、电解液密度r的变化规律。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]四.蓄电池容量1.铅蓄电池的容量：蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电能力，一只完全充足电的蓄电池所能够输出的电量称为蓄电池的容量，单位：A·h。C=If·t（1）额定容量：是指完全充足的蓄电池在电解液平均温度在30C情况下，以20h放电率放电至单格电压降至1.75V时所输出的电量。例如：6-Q-105型蓄电池在电解液30C以5.25A放电电流，连续放电20h，单格电压降至1.75V，它的额定容量：Q=5.2520=105A·h哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]•起动容量：它表示蓄电池在发动机起动时的供电能力，一般分为常温起动容量和低温起动容量两种。•(2)储备容量Cm指完全充足电的蓄电池，在25oC时以25A电流连续放电到单格电池降到1.75V持续的时间，单位为min。3.1333.2081777820mCC哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]2.影响蓄电池容量的因素（1）极板的构造等制造因素（2）放电电流放电电流越大，容量越小。必须严格控制起动时间，每次起动的时间不得超过5S，而且相临两次起动应有15S的休息。（3）电解液的温度电解液的温度越低，电解液的粘度越大，电解液的渗透能力下降，同时，电解液的电离程度也降低，致使蓄电池的容量降低。（4）电解液的密度电解液密度适中时，蓄电池的容量最大。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]五.蓄电池充电1.充电方法（1）定流充电哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]充电：第一阶段是从接上电源到单格电压上升至2.4V时，并且开始冒出气泡。第二阶段是将第一阶段充电电流减半，单隔上升到2.7V。一直至充足为止。采用定流充电的优点是：适应性广，可任选充电电流大小，有利于延长蓄电池寿命；缺点是需经常调节充电电流，同时充电时间长。一般使用于新电池充电和修复后的电池充电。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（2）定压充电哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]定压充电的优点是：充电时间短，充电过程中不需要有人照管，车上充电。缺点是：不适合初充电和去硫化充电；采用定压充电：对于12V的蓄电池，电源电压调在15V左右。充电电流随蓄电池电动势的升高而逐渐减小。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]（3）快速脉冲充电充电电流大于当时可接受电流，过充电现象。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]极化在充电后期的化学反应过程中，电池两极之间的电位差会高于两极活性物质的平衡电极电位(每单格为2.1V)，这种现象称为“极化”。极化是阻碍蓄电池充电过程中电化学反应正常进行的主要因素，也影响充电接受能力。产生极化的原因有：欧姆极化；浓差极化；电化学极化。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]2.充电种类及规范（1）初充电初充电的程序如下：配制或选择电解液；加注电解液；开始充电；调节电解液相对密度；进行1～2次充放电循环。（2）补充充电。（3）锻炼循环充电。（4）去硫化充电。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]六.蓄电池故障普通铅蓄电池正常使用时，寿命可达两年。•1.极板硫化•极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象称为“硫化”。这种粗晶粒硫酸铅导电性能很差，孔隙变小，阻碍反应。严重硫化后，在充电时电压上升快。“沸腾”早。密度达不到规定值。放电时，电压急剧下降。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]•硫化原因：•1）长期充不足电或放电后未及时充电，温度变化硫酸铅发生结晶现象。•2）电解液液面过低。•3）过放电或小电流深度放电，硫酸铅深入到极板内层，充电不能恢复。•4）电解液不纯，相对密度过高和气温剧烈变化等。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]•2、自行放电•无负载状态下，电量自行消失的现象。•原因：1）电解液不纯。•2）电池顶部不清洁、存有电解液•3）正、负极板短路。•预防：配制电解液用的硫酸及蒸馏水。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]•3、活性物质脱落•正极板上的二氧化铅脱落。混浊并呈褐色。充电时自底部上升、电压上升过快、沸腾过早、密度上升缓慢；放电时，电压下降过快、容量下降。•措施：避免过充电和大电流长时间充、放电；避免振动；车上安装牢固。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]七.蓄电池维护为了使铅蓄电池经常处于完好状态延长其使用寿命，保养工作：1、大电流放电时间不宜过长，使用起动机，不超过5s，相邻15s。2、尽量避免蓄电池过放电和长期处于欠充电状态下工作。24h内充电。3、冬季使用铅蓄电池：保温。保持充足电状态，以免结冰。在不结冰的前提下，尽可能采用偏低的电解液相对密度，加蒸馏水时只能在充电前进行。冷车起动前，注意发动机的预热。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]1、电解液液面高度的检查汽车每行驶1000km，或冬季10-15天，夏季5-6天哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]2、蓄电池的放电程度检查用吸式密度计测量电解液密度,每减少0.01，相当于蓄电池放电6％,还要检测电解液的温度。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]模拟接入起动机负荷，判断蓄电池的放电程度和起动能力。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]通过观察孔观察蓄电池容量哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]1.3交流发电机及调节器•一.交流发电机结构•在发电机正常工况下，汽车的用电设备主要靠发电机供电；•蓄电池存电不足时，发电机是蓄电池的充电电源。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]1.转子总成转子是交流发电机的磁场部分，工作中产生旋转磁场，它主要由转子轴、滑环、爪极、磁轭、磁场绕组等组成。如图所示。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]2.定子总成定子的作用是产生三相交变电动势。它由定子铁芯和三相电枢绕组组成，如图所示。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]三相绕组线圈绕法应遵循原则（1）每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数完全相等，线圈节距相等。（2）每个线圈的两个有效边应相隔180电角度。线圈的节距=极距。（3）三相绕组首端应相隔120电角度；•线圈节距：每个线圈的两个有效边间隔的定子槽数。•磁极极距：相邻的异性磁极间隔的定子槽数。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]3.整流器由六只硅二极管组成桥式全波整流电路。哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]4.前后端盖•交流发电机的前后端盖均由铝合金铸造而成，漏磁少、重量轻、散热性能好。•在后端盖上装有电刷、电刷架及电刷弹簧，如图所示。•交流发电机磁场绕组的搭铁形式有内搭铁和外搭铁。a)外装式；b)内装式哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]5.型号哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]二.交流发电机原理哈尔滨华德学院汽车工程系[e-mail]1.电动势产生当通电的转子旋转时，磁力线和三相绕组有相对运动，在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位相差120电角度的正弦交流电动势eA、eB、eC，其瞬时值方程式为：)sin(2tEeA)120sin(