汽车常规电器

汽车电子技术 汽车电器的分类 电源 电源包括蓄电池 发电机及其调节器 配电装置 包括中央接线盒 电路开关 保险装置 插接件和导线 用电设备 起动系统 点火系统 照明设备 信号装置 辅助电器 检测装置 用来监视发动机和其他装置的工作情况的监测仪表 电子控制装置 主要指由微机控制的装置 用来提高汽车的动力性 经济性 安全性 实现排气净化和操纵自动化 第2讲汽车常规电器 汽车电系组成与特点蓄电池工作原理电池充电方式 1 汽车电系与蓄电池 1 1汽车电源系统 组成发电机 主电源 用于汽车工作时向汽车电器供电 由交流发电机 整流器 调压器组成 辅助电源 蓄电池 储存电能 辅助供电 1 1汽车电源系统 特点 低压汽车电系的额定电压有12V 24V两种 直流近年来 有向43V发展趋势 单线制负极搭铁GB2261 71 汽车拖拉机用电设备技术条件 规定负极搭铁 1 1汽车电源系统 发展趋势 目前电源不能适应电子技术发展的需要 发动机技术 用电设备功率 汽车电子技术 42V电源对汽车的影响 起动发电一体化 减少发动机额外负担 电子伺服各方便 电子装置小型化 安全问题 现有电器的兼容 14V 42V混合电源 传统的电器或中小功率为14V供电 电子伺服系统或大功率为42V供电 采用DC DC变压 双电池组 1 功用启动电源发动机起动时 向起动机和点火系统供电备用电源 协助供电发电机不发电或电压较低 发电机超载时的情况下 协助发电机供电 储存电能滤波稳压电控发动机不允许脱开蓄电池运转 化学反应方程 1 2蓄电池及工作原理 1 2蓄电池及工作原理 工作原理 放电过程正极放电化学反应负极放电化学反应 1 2蓄电池及工作原理 充电过程正极放电化学反应负极放电化学反应 1 3蓄电池工作特性 静止电动势指蓄电池不充电也不放电时 正负极板之间的电位差 它的大小与电解液的相对密度和温度有关 密度温度系数 取0 00075 电解液密度一般在1 12 1 30之间波动 因此 蓄电池的静止电动势也相应地变化在1 97V一2 15V之间 1 3蓄电池工作特性 内阻反映了蓄电池的带负载能力 由极板电阻 电解液电阻 隔板电阻 铅连接条和极柱电阻组成 起动型铅蓄电池的内阻是很小 单体电池的内阻约为0 011 完全充足电的蓄电池在温度为20 时内阻 可按下述经验公式计算其近似值 1 3蓄电池工作特性 放电特性指蓄电池在恒流放电过程中 蓄电池的端电压U和电解液相对密度 等参数随时间而变化的规律 放电特点 电解液的相对密度沿直线下降 端电压 总是小于其电动势 放电开始时 其端电压从2 1V迅速下降 放电过程中 端电压缓慢地下降 接近放电终了时 电压迅速下降 放电终了的特征 电解液相对密度降低到最小许可值 约1 1 单体电池的端电压降至放电终止电压 1 3蓄电池工作特性 充电特性以恒定的电流给完全放电的蓄电池充电 电池的端电压 电解液密度 温度随时间的变化关系 充电特点电解液密度直线上升 端电压开始时蓄电池的端电压U便迅速上升 总是大于蓄电池的电动势充电过程中 端电压逐渐增高 充电接近终了时 端电压将达到2 3 2 4V 蓄电池充电终了的特征 蓄电池内产生大量气泡 端电压和电解液相对密度均上升至最大值 且2 3h内不再增加 1 4蓄电池容量及影响因素 蓄电池的容量指在规定的放电条件下 完全充足电的蓄电池所能提供的电量 与放电电流 放电持续时间及电解液温度有关 额定容量 起动容量 储备容量影响因素产品结构对蓄电池容量的影响极板上活性物质的数量 极板的厚度活性物质的孔率活性物质的真实表面积极板中心距使用条件对蓄电池容量的影响 1 4蓄电池容量及影响因素 使用条件对蓄电池容量的影响放电电流 大电流放电时 极板表面活性物质的孔隙会很快被生成的硫酸铅所堵塞 使极板内层的活性物质不能参加化学反应 因此 放电电流增大 蓄电池的容量减小 1 4蓄电池容量及影响因素 使用条件对蓄电池容量的影响电解液温度 温度降低时 电解液的粘度增加 渗入极板内部困难 同时电解液电阻也增大 使蓄电池内阻增加 电动势消耗在内阻上的压降增大 蓄电池端电压降低 容量因此减小 1 4蓄电池容量及影响因素 使用条件对蓄电池容量的影响电解液密度 电解液密度增加 提高电解液的渗透速度 电动势增大 内阻减小 蓄电池的容量增大 密度过大 电解液粘度增大 渗透速度减低 内阻和极板硫化增加 1 5蓄电池充放电特性 充电充电种类初充电 充电电流小 时间长 电化学反应充分补充充电 预防硫化过充电 锻炼循环充电 去硫充电 均衡充电充电方法恒流充电 恒压充电 脉冲充电充电接受能力 蓄电池能够接受的充电电流是随时间而衰减的指数曲线 遵循这条曲线进行充电 电池则处于最佳接受状态 超过这条曲线只会导致水的分解并不能提高充电速率 若低于这条曲线 则会使充电时间延长 1 5蓄电池充放电特性 恒流充电充电电流保持一定 充电电压逐步提高 有较大的适应性 可对各种状态和情况的蓄电池进行充电 定压充电充电过程中 电源电压始终保持不变 开始电流很大 此后随着蓄电池电动势互的增大 充电电流逐渐减小 1 5蓄电池充放电特性 快速充电脉冲快速充电的控制方式很多 去极化基本原理相同 优缺点 充电时间大为缩短可以增加蓄电池的容量具有显著的去硫化作用 脉冲充电机控制电路复杂 价格高于普通充电机 充电时对电池寿命有影响 主要内容 发电机结构发电机工作原理发电机工作特性电压调节器 2 充电系 2 1发电机功用与分类 车用发电机功用 发电机是汽车电系的主要电源 由发动机驱动 对除起动机以外的所有用电设备供电 并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能 有直流发电机和交流发电机两大类 车用交流发电机的分类 按总体结构分 普通发电机 整体式发电机 带泵发电机 无刷发电机 永磁发电机 按磁场绕组搭铁方式分 内搭铁式 外搭铁式 按装用的二极管数量分 六管交流发电机 八管交流发电机 九管交流发电机 十一管交流发电机 2 2发电机的构造 2 3发电机的工作原理 实际上是由三相同步交流发电机和六只硅二极管构成的三相桥式全波整流器所组成 交流电的产生每相绕组电动势的有效值为 不同接法激磁方式低速时 他激 高速时 自激 2 4发电机的特性 外特性转速一定时 发电机的端电压与输出电流的关系 即n 常数时 U f I 的曲线 发电机高转速下抛负载 端电压会急剧升高 输出特性也称负载特性 是指发电机向负载供电时 保待发电机输出电压一定 发电机的输出电流与转速之间的关系 即U 常数时 I f n 的曲线 空载特性指发电机空载时 发电机的电压与转速之间的关系 即I 0时 U f n 的曲线 可判断发电机低速充电性能好坏 2 5发电机性能的改善 中性点 2 5发电机性能的改善 采用星形接法时 中性点对地直流电压为输出电压的一半 中高速时 有中性点二极管的交流发电机其输出电流可增加10 15 2 6电压调节器 电压调节器工作原理自动调节发电机的磁场电流便可使发电机输出电压保持恒定 以防止发电机输出电压过高而烧坏用电设备和蓄电池过充电 现代汽车已广泛使用交流发电机和集成电路调节器装在一起的整体式交流发电机 有些利用微机控制交流发电机的输出电压 2 6电压调节器 双级磁振式电压调节器 2 6电压调节器 晶体管调节器的基本原理晶体管调节器是利用晶体三极管的开关特性 将晶体三极管串联在发电机的磁场电路中 根据发电机输出电压的高低 控制晶体三极管的导通和截止 调节发电机的磁场电流 使发电机输出电压稳定在某一规定的范围之内 有内搭铁与外搭铁两类 电路 电压信号的检测电路 信号放大 控制电路功率开关三极管 2 6电压调节器 集成电路调节器特点 体积小 重量轻 调节精度高 耐振 耐高温 寿命更长 性能十分可靠 集成电路调节器的基本工作原理与晶体管调节器完全一样 同样也有内搭铁和外搭铁之分 且以外搭铁居多 集成电路调节器电压检测可分为发电机电压检测法和蓄电池电压检测法两种 采用发电机电压检测时 发电机的引出线可以少一根 缺点是在蓄电池的充电电压将会偏低 使蓄电池充电不足 采用蓄电池电压检测时 如果采样断线 发电机电压将会失控 2 7汽车电系过电压的保护电路 汽车电系中的过电压可分为瞬变性过电压和非瞬变性过电压两大类 1 瞬变过电压蓄电池由于某种原因从电路中卸除 感性元件通断电时产生的 正向瞬变过电压 峰值可达120V 升压时间为100us 反向瞬变过电压 峰值可达126V 衰减时间达200ms 2 非瞬变性过电压是由于调节器失控造成的发电机电压过高现象 非瞬变性过电压危害性尽管很大 但易于发现 一般都能及时查明并予以排除 而瞬变过电压则往往被忽视 但危害性却是不可低估的 第2讲汽车常规电器第34页 起动系统主要由蓄电池 点火开关 起动继电器 起动机等组成 起动机结构直流电动机起动系基本组成 3 起动系 3 1起动机结构 起动机一般由三部分组成 电动机 产生转矩 传动机构 在发动机起动时 使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环 将起动机转矩传给发动机曲轴 而在发动机起动后 使驱动齿轮打滑与飞轮齿环自动脱开 操纵机构 用来控制电动机运转 控制传动机构的啮合与分离 3 2直流电动机 并激式电动机电磁转矩只与电枢电流成正比 串激电动机电磁转矩在磁路未饱和时与电枢电流的平方成正比 起动的瞬间 n 0 故反电动势E 0 此时电枢电流将达最大值 称为制动电流 产生最大扭矩 称为制动扭矩 从而使发电机易于起动 这是起动机采用串激电动机的主要原因 串激直流电动机具有软的机械特性 即轻载时转速高 重载时转速低 使起动安全可靠 但在轻载时转速很高 易飞车 因此对于功率较大的串激直流电动机不允许在轻载或空载下运行 3 3起动系基本组成 按其安装位置和用途不同 可分为照明装置和信号系统 由车灯总开关和专用开关控制 照明装置主要有 前照灯 雾灯 牌照灯 仪表灯 顶灯 信号系统主要有 转向信号灯 示宽灯 制动灯 尾灯 倒车灯 指示灯 以及喇叭等 4 灯光与信号系统 4 1前照灯 对前照灯的照明要求前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明 使驾驶员能看清车前100m内路面上的障碍物 随着汽车行驶速度的提高 对汽车前照灯的照明距离也相应要求越来越远 现代高速汽车其照明距离应达到200m 250m 为了避免前照灯的眩目作用 保证汽车夜间行车安全 一般在汽车上都采用双丝灯泡的前照灯 远光灯丝功率较大 位于反射镜的焦点 近光灯丝功率较小 位于焦点上方 或前方 使车前50m内的路面也照得十分清晰 国内外生产的双丝灯泡的前照灯 按近光的配光不同 分为对称形和非对称形两种不同的配光制 4 1前照灯 4 1前照灯 前照灯控制电路 4 1前照灯 控制单元水平传感器 前轴 水平传感器 后轴 大灯照程控制电机 左侧 大