科技改變生活 · 科技引領未來
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現代汽車電氣系統概論（一）汽車電氣系統的組成傳統汽車電氣系統；現代汽車電氣系統;1.傳統汽車電氣系統（1）汽車電源蓄電池、發電機、電壓調節器（2）配電裝置中央接線盒（繼電器、熔斷器）、控制開關、插接器及連接導線等。（3）檢測及報警裝置各種儀
現代汽車電氣系統概論
（一）汽車電氣系統的組成
傳統汽車電氣系統；
現代汽車電氣系統;
1.傳統汽車電氣系統
（1）汽車電源
蓄電池、發電機、電壓調節器
（2）配電裝置
中央接線盒（繼電器、熔斷器）、控制開關、插接器及連接導線等。
（3）檢測及報警裝置
各種儀表、燈光報警、音響報警等。
（4）用電設備
起動系統；點火系統；照明與信號系統；儀表、報警與電子顯示系統；安全與舒適系統等。
2.現代汽車電氣系統
現代汽車電氣系統是在傳統汽車電氣系統的基礎上改進發展—主要增設電子控制裝置
（1）發動機電控燃油噴射
（2）制動防抱死ABS、驅動防滑ASR
（3）電控自動變速器ECT
（4）電控動力轉向
（5）電控懸架
（6）安全氣囊
（7）巡航控制……
二、汽車電氣系統的特點
低壓： 12V （14V～15V）
24V （28V～30V）
直流；
單線（或單、雙線并存）；
負極搭鐵；
汽 車電源系統
一、汽車電源系統的組成
二、對汽車電源系統的要求
1.蓄電池主要作用？
—起動發動機（俗稱起動電源）；
要求：
短時（5～10S）向起動機連續供給大電流；
容量大—維持供電時間長；
內阻小—消耗電能少；
強度好、壽命長、價格低；
★主要要求：容量大，內阻小；
2.發電機主要作用？
發動機只要怠速以上運轉，必須向汽車用電設備供電，并向蓄電池充電；
要求：
正常發電，且穩定；
低速供電性能好；
體積小，重量輕，故障率低，壽命長；
★主要要求：低速供電性能好；
3.電壓調節器作用？
根據發電機轉速的不斷變化，調節發電機電壓并使其穩定在某一值，保護用電設備不燒壞，蓄電池不過充電；
要求：
工作性能可靠，調節電壓精度高，體積小，壽命長；
★主要要求：調節電壓精度高;
三、汽車電源系統的現狀與發展
（一）蓄電池
廣泛采用鉛酸蓄電池；
（二）發電機
6管、8管、9管、11管；
有電刷、無電刷；電勵磁；
內搭鐵、外搭鐵；負極搭鐵；
廣泛采用：11管、有電刷、電勵磁、外搭鐵、負極搭鐵；
（三）電壓調節器
機械觸點式—電子分離元件式—集成電路式—微機控制式
（四）未來汽車電源電壓
從現代汽車普遍采用的12V（或24V）電源電壓，將提高到42V。以使發電機能提供更大的極限功率，減小傳輸導線直徑和提高信號傳輸質量。工作更加穩定、安全、可靠。
蓄電池
什么叫蓄電池？工作機理是什么？
化學能→←電能
一、蓄電池的分類
鉛酸蓄電池：
普通型、干荷電、免維護；
★汽車上廣泛采用：
干荷電或免維護鉛酸蓄電池；
二、蓄電池功用
（一）供電
1.起動發動機時，向起動系統和點火系統供電；
2.發電機電壓低于蓄電池電壓或不發電時，向用電設備供電；
3.用電設備過多，發電機供電過載時，協助發電機供電（機會太少）；
（二）儲電
發電機發電電能過剩時，蓄電池將過剩電能儲存起來—充電；
電路中出現瞬時過電壓，由蓄電池吸收（相當一個大容量的電容器），保護電子元件及電器裝置免受其害；
蓄電池的構造與型號
一、蓄電池的構造 ：極板、隔板、電解液、外殼、極柱。
（一）極板
柵架：鉛銻合金澆注而成；
活性物質：二氧化鉛和純鉛；
正極板：
二氧化鉛Pb2
深棕色
負極板：
海綿狀純鉛Pb
青灰色
1、每對正、負極板組組裝成一個單格；
單格電壓多少伏？
單格電壓2V
2、6個單格串聯組成一個蓄電池
蓄電池電壓多少伏?
蓄電池電壓12V
3、各單格間用不同的連接方式串聯連接；
4、 容量按單格正極板片數計算；
（每片15Ah或12.5Ah）
5、單格串聯，電壓、容量如何變化？
提高電壓，單格容量就是整個蓄電池容量；
6、蓄電池并聯，電壓、容量如何變化？
提高容量，輸出額定電壓不變；
（二）隔板
材料：微孔橡膠；微孔塑料；
安裝：有槽一面垂直靠向正極板；
理由：
氣泡順槽上升；
脫落物質順槽下沉；
減少被正極板氧化面積；
保證正極板處具有充足電解液；
（三）電解液
專用硫酸和蒸餾水配置而成；
電解液密度：25℃，1.27～1.30g/cm3 ；
電解液液面：高出極板 10～15mm；
注意：使用中的蓄電池電解液液面降低，是由于水的蒸發和電解引起的，應及時補加蒸餾水。
（四）外殼
塑料（聚丙烯）制成，并分割成6 個互不連通的單格，單格間穿壁連接。
每個單格上均設有加液口和旋塞，旋塞上的通氣孔應保持暢通。
殼體正面標有型號標志和液面高度標志線（min、Max或最高、最低）
（五）極柱
每個蓄電池上均設有 “+”、“-”兩個極柱；
二、常用蓄電池
（一）普通型—需初充電
結構特點：
極板形成處理不徹底（表面氧化鉛）；
鉛銻合金柵架（自放電）；
極板物質中未加抗氧化劑、普通干燥；
正常使用壽命 2年；
（二）干荷電—無需初充電
結構特點：
（加電解液靜置30min即可使用）
1.負極板鉛膏中加入抗氧化劑；
（油酸、硬脂酸）
2.對負極板進行深度充放電處理；
3.極板在惰性氣體或真空中干燥；
4.存儲期2年；
（三）免維護—無需初充電
結構特點：
鉛鈣合金作柵架（析水性差）；
袋裝隔板、無沉淀池；
旋塞上加裝氧化鉛過濾器，防酸氣外溢；
旋塞上設置催化劑（鈀），對氫、氧進行還原。
壽命4年，使用中無需補加蒸餾水；
無加液口，電解液密度檢測由內部設置的密度計通過蓄電池蓋上設置的監視孔的顏色來判斷：
綠色—蓄電池技術狀況好，可繼續使用；
深綠色或黑色—電解液密度偏低，應對蓄電池補充充電；
淺黃色或無色—電解液密度過低，蓄電池必須更換；
三、蓄電池型號
蓄電池的工作原理
一、電動勢的產生
將 PbO2 和 Pb同時放入稀硫酸溶液中，將產生不同的電極電位：
PbO2 →2V
Pb →0.1V
E=U=2.1V
說明2點：
1.PbO2 和 Pb產生電位的正、負、是由金屬材料性質決定的；
2.PbO2 和 Pb產生電位的高、低，與溶液的接觸面積無關；
二、蓄電池放電和充電中物質變化結果
正極板：PbO2放電→←充電PbSO4；
負極板：Pb放電→←充電PbSO4 ；
電解液：H2SO4放電→←充電H2O；
綜合方程式：PbO2+Pb+2H2SO4→←2PbSO4+2H2O
說明2點：
蓄電池工作中，電解液密度會變化，可利用測量密度的變化確定充、放電程度。
充電后期，充電電流會電解水，應正確實施充電。
蓄電池的工作特性
一、蓄電池的工作參數
（一）電解液密度ρ
使用范圍：25℃，1.27～1.30g/cm3
注意：溫度不同時的密度換算公式
ρ25℃=ρt+ 0.0007（T-25）
（二）內阻“Ri”
Ri = R液+ R極+ R隔
R液—取決于電解液溫度和密度；
R極—取決于蓄電池充、放電程度；
R隔—取決于隔板的材料、孔率、孔經；
（三）電動勢“E”
E = 0.85+ρ25℃
E與U之間關系：
蓄電池不工作：U = E
蓄電池工作：放電，U=E-If×Rn；充電，U=E+Ic×Rn
(四)蓄電池容量
在規定條件下，蓄電池所能放出的電量。
1、額定容量 C20
充足電的新蓄電池；
電解液溫度25±5℃；
20小時放電率連續放電；
蓄電池電壓下降到10.5V停止放電；
C20 = 放電電流（A）×放電時間（h）
單位：安培×小時→安時（Ah）
說明：
(1)額定容量 C20由結構（設計）決定，每片正極板為15安.時（薄形極板12.5安.時），與使用條件無關。
(2)改變放電條件，只影響使用容量，不影響額定容量。
(3)額定容量是檢驗蓄電池技術性能的主要指標。
2.儲備容量 Cr
充足電的新蓄電池；
電解液溫度25±5℃；
25A電流連續放電；
蓄電池電壓下降到10.5V停止放電；
所能維持的放電時間；
單位：分鐘（min）
3.影響容量的因素
容量的大小，取決于極板物質利用率。
影響極板物質利用率的因素有：
(1)結構因素--極板表面積
尺寸大、片數多、多孔性好，極板物質利用率高，容量就大。
(2)使用因素-使用條件
a.放電電流
放電電流越大，硫酸鉛形成越迅速，孔隙越容易堵塞，極板物質利用率下降；
內阻增加，內壓降增大，端電壓降低；
放電電流增大，容量減小；
b.電解液溫度
電解液溫度低，粘度大，滲透性差，極板物質利用率下降；
內阻增加，內壓降增大，端電壓降低；
溫度降低，容量減小；
c.電解液密度
電解液密度大，粘度大，滲透性差，極板物質利用率下降；
內阻增加，內壓降增大，端電壓降低；
電解液密度過高、過低，容量均減小；
二、放電特性
（一）定義
恒流放電過程中，放電電壓、電解液密度隨放電時間的變化規律。
（二）特性曲線及分析
因為： If =（1/20）C20 = 常數
所以： If隨放電時間的變化，直線平行。
1、電解液密度的變化
因為： If = 1/20C20 = 常數
單位時間內消耗H2SO4和生成H2O數量相等；
所以 ： 電解液密度隨時間的增長而均勻下降。
放電前：1.29 ；放電后：1.13；
2.靜止電動勢E的變化
因為：E=0.85+25℃電解液密度
所以： E隨電解液密度的變化而變化。
放電前：1.29，E=2.14V； 放電后：1.13，E=1.98V
3.放電電壓Uf的變化
放電：
Uf = E-IfRn
Uf的具體變化過程：
（三）放電特性曲線的應用
1、可確定蓄電池放電終了
蓄電池電壓下降到終止電壓；
（不同放電率，終止電壓不同）
20小時放電率：Uf=10.5V
電解液密度下降到最小許可值；
（依放電前密度決定）
放電前：密度為1.29g/Cm3
放電后：密度為1.13g/Cm3
2、依據電解液密度的變化，可以判定蓄電池放電程度；
放電100%，密度下降0.16；
密度下降0.01，放電6.25%；
3、盡量避免低溫放電或大電流放電；
低溫內阻大，內壓降大；
硫酸鉛形成迅速，物質利用率低；
4、檢查蓄電池技術狀態，必須在放電狀態下進行。
利用蓄電池診斷儀（高率放電計）；
就車使用起動機；
三、充電特性
（一）定義
被選定的恒流充電過程中，充電電壓UC、電解液密度隨充電時間的變化規律。
（二）特性曲線及分析
（充電是放電的逆過程）
Uf的具體變化過程：
（三）充電特性曲線的應用
1、可確定蓄電池充電終了
端電壓上升到最大值，2～3小時不再增大；
電解液密度上升到最大值，2～3小時不再增加；
電解液沸騰；
2、為實際恒流充電提供了理論依據
充電要分兩個階段進行（如何劃分？）
14.4V以前為第一階段；
14.4V以后為第二階段；
3、為定電壓充電提供了理論依據
單格充電電壓按2.4V計算，為什么？
隨著充電時間增長，充電電流為什么會減小？
蓄電池常見故障及預防
一、硫化
極板表面生成粗結晶、大顆粒 PbSO4 。
特點：
維持放電時間短；
初充電電壓高；
溫度高；電解液出現氣泡；
1、原因
PbSO4再結晶；
極板存在PbSO4長期放置；
溫度反復變化；
電解液液面過低；
2、預防
蓄電池定期充電；
及時補加蒸餾水；
發現故障及時處理；
二、極板物質脫落過多
特點：
充、放電時間短，且電解液渾濁；
1、原因
充電時間過長；充電電流過大；拆裝敲打；固定不牢。
2、預防
及時正確充電；正確使用起動機；不能敲打振動。
三、自行放電
特點：
放電速度快，每晝夜容量降低＞0.7%。
1、原因
蓄電池內部混入有害雜質；蓄電池表面過臟；極板物質脫落過多；隔板、隔壁破裂。
2、預防
電解液純度達到95%以上；表面清潔、干燥。
堅持就是力量，在枯燥無味中保有有艱苦奮斗的精神尤為重要，因為人在勞累到極端狀態時，是靠慣性讓自己保持繼續前進的姿勢，沒有不勞而獲的餡餅，即使有你也不敢吃，所以還是靠自己自力更生、豐衣足食才是最好的心態。
馬書遠