汽车电器模块一

汽车电器与电子控制技术（一）1概述陈述学习本课程的现实意义课程结构（八个模块）现代汽车电器检测诊断的新理念汽车电器维修中常用的诊断仪器工具现代汽车维修制度的变革（I/M制）11/28/2023华新现代职业学院2现代汽车电器检测诊断的新理念智能诊断数据养护预防性维护的汽车健康意识扎实的理论功底丰富的技术资料实用的检测仪器11/28/2023华新现代职业学院3汽车电器维修中常用的诊断仪器工具示波器解码器脉冲宽度检测仪汽车专用信号发生器传感器检测仪执行器检测仪红外测温仪手动真空泵钳形电流表数字万用表电路检修专用线组蓄电池内阻检测仪11/28/2023华新现代职业学院4汽车电器维修中常用的诊断仪器工具常用工具：11/28/2023华新现代职业学院5现代汽车维修制度的变革（I/M制）时间：上世纪末由美国引入核心：检查（Inspection）；

维护（Maintenance）内容：由“预防为主、强制保养、定期维护、计划修理”的修理制度改为“预防为主、定期检测、强制维护、视情维修、换件为主”的维修制度；意义：开辟汽车检测诊断新时代，一些新的维修理念开始普及，如：不解体检测维护、数据诊断、预防性维护等。11/28/2023华新现代职业学院6模块一汽车电源系统蓄电池发电机与调节器电源配电电路11/28/2023华新现代职业学院7一、什么是蓄电池？蓄电池是一种电化学装置，它能把化学能转变成电能。11/28/2023华新现代职业学院8蓄电池的功能及时提供发动机起动时所需能量（-30℃--70℃）；允许照明系统随时使用；在发动机不工作时，保证电气设备工作；可以吸收系统的电压波动；为车用电子设备提供不间断电源。11/28/2023华新现代职业学院9蓄电池的构造1、电极桩2、起动电缆3、单体电池4、极板联条5、外壳6、电解液加液口7、隔板11/28/2023华新现代职业学院10蓄电池的型号蓄电池的规格型号按照原机械工业部部颁标准JB2599－85的规定，铅蓄电地产品型号分为三段。Ⅰ--串联的单格电池数。如3，6，分别为3个单格(6V)和6个单格11/28/2023华新现代职业学院11蓄电池的型号Ⅱ--蓄电池的类型和特征，由两个汉字拼音字母组成。第一个字母为：Q—起动用蓄电池；

M—摩托车用蓄电池；第二个字母为特征代号：

A—干荷电；H—湿荷电；W—免维护；

S—少维护；F—防酸式；M—密闭式；

B—半密闭；Y—液密式；Q—气密式；

I—激活式；D—带液式；J—胶质式；无字母为干封式。11/28/2023华新现代职业学院12蓄电池的型号Ⅲ--蓄电池的额定容量

A、额定容量—我国规定用20h放电率的容量表示。单位为Ah。

B、特征性能—Q—高起动率

S—塑料外壳

D—低温起动性能好11/28/2023华新现代职业学院13蓄电池的型号示例1：6-QA-100即是6个单格电池额定电压12伏额定容量100Ah起动型干荷蓄电池11/28/2023华新现代职业学院14蓄电池的型号示例2：6-Q-105即是6个单格电池额定电压12伏额定容量105Ah起动型蓄电池11/28/2023华新现代职业学院15蓄电池的型号示例3：6-QAW-100即是6个单格电池额定电压12伏额定容量100Ah起动型干荷电免维护蓄电池11/28/2023华新现代职业学院16铅蓄电池的工作原理蓄电池充、放电过程是由蓄电池内部正、负极板的活性物质与电解液之间的电化学反应来完成的。该反应是一个可逆过程：正极电解液负极正极电解液负极11/28/2023华新现代职业学院17铅蓄电池的工作原理1.电动势的建立正、负极板浸入电解液后产生电动势。负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+Pb-2e→Pb2+电子留在负极板上，使负极板具有负电位，为-0.1V。11/28/2023华新现代职业学院18铅蓄电池的工作原理11/28/2023华新现代职业学院19铅蓄电池的工作原理正极板：PbO2溶于电解液PbO2+2H2O→Pb(OH)4

Pb(OH)4→Pb4++4OH-

OH-留在电解液中，Pb4+

沉附在正极板表面,使正极板有+2.0V在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为：E=2.0－(－0.1)=2.1V11/28/2023华新现代职业学院20铅蓄电池的工作原理2.蓄电池的放电（1）概念将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。（2）化学反应如果将蓄电池与外电路的负荷接通，电子e从负极板经过外电路的负荷流往正极板，使正极板的电位下降，从而破坏了原有的平衡状态，发生电化学反应。11/28/2023华新现代职业学院21铅蓄电池的工作原理11/28/2023华新现代职业学院22铅蓄电池的工作原理（3）结论

①电极间接用电器时，负极板电子转移到正极板，补充了正极板电子，使反应持续进行。

②生成的PbSO4分别附着在正负极板上。

③正负极板上的活性物质逐步转变为PbSO4而不断被消耗。

④电解液中的H2SO4不断地被消耗而变成水，电解液密度变小。因此，测量电解液密度可以检验蓄电池放电程度。

⑤从理论上说，蓄电池这种放电过程将会使极板上所有物质全部转变为硫酸铅，但实际转化的只有20-30%。因此，采用薄型、多孔性极板可提高容量。11/28/2023华新现代职业学院23铅蓄电池的工作原理蓄电池电压主要取决于蓄电池电极间的化学势差；蓄电池输出电流的总数量主要取决于极板的尺寸和数量。11/28/2023华新现代职业学院24铅蓄电池的工作原理3.蓄电池的充电(1)概念：将电能转换成蓄电池化学能的过程称为充电过程。它是放电反应的逆过程。充电时蓄电池的正负两极接通直流电源。11/28/2023华新现代职业学院25铅蓄电池的工作原理(2)化学反应当电源电压高于蓄电池的电动势E时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的负极流出，也就是电子由正极板经外电路流往负极板。这时正负极板发生的化学反应正好与放电过程相反。11/28/2023华新现代职业学院26铅蓄电池的工作原理11/28/2023华新现代职业学院27铅蓄电池的工作原理(3)结论在外界电场作用下，电解液中的H2O与负极PbSO4均被电离，Pb2+被负极吸引并从负极上得到充电电源送来的电子，还原成Pb附着在负极板上，形成海绵状Pb，O2-被吸引在正极板周围，正极板上PbSO4电离出来的Pb2+在极板周围电场作用下失去两个电子变成Pb4+

，与O2-结合成PbO2附着在正极板表面。SO42-与H2O离解出的H+结合成H2SO4，留在电解液中。这样，正极板上PbSO4被逐步转变成PbO2，负极板上的PbSO4被逐步转变成海绵状Pb，生成的H2SO4使电解液密度增大，蓄电池恢复到放电前的状态。11/28/2023华新现代职业学院28铅蓄电池的工作原理(4)水的分解反应充电过程中，电解液的相对密度将升到最大值，并会引起水的分解：

H2SO4≒2H++SO42-负极上的反应：2H++2e→H2↑正极上的反应：2SO42-+2H2O-4e→2H2SO4+O2↑蓄电池总的反应：H2SO4+2H2O→H2SO4+2H2↑+O2↑可见：反应的实际是分解水：

2H2O→2H2↑+O2↑11/28/2023华新现代职业学院29铅蓄电池的工作原理4.蓄电池充放电过程结论(1)蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。(2)蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。(3)在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。(4)充电后期，会因电解水产生气体，应注意排气畅通，以防爆炸。11/28/2023华新现代职业学院30铅蓄电池的工作特性静止电动势Ej

内电阻RO

充、放电特性蓄电池的容量11/28/2023华新现代职业学院31铅蓄电池的工作特性1、静止电动势（Ej）公式1)当温度为25℃时：

Ej=0.85+S25（V）式中：Ej—静止电动势(V)0.84—温度换算系数

S25--25℃时的电解液密度(g/cm3)汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.13-1.29g/cm3之间，因此Ej=1.98～2.14（V）间变化。11/28/2023华新现代职业学院32铅蓄电池的工作特性2)当温度不为25℃时，密度修正为：

S25=Stβ(25-t)式中：St—实测密度(g/cm3)β—密度的温度换算系数。数值为0.00075g/cm3.含义为：电解液温升1℃，密度下降0.00075g/cm3.t—实测温度(℃)11/28/2023华新现代职业学院33铅蓄电池的工作特性2、蓄电池的内电阻（RO）(1)组成电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条与极柱接触电阻等。(2)影响因素

1)放电程度放电程度越高，PbSO4越多，极板电阻越大。

2)隔板电阻与材料木质隔板多孔性差，其电阻比橡胶和塑料隔板电阻大。11/28/2023华新现代职业学院34铅蓄电池的工作特性3)联条电阻与联条形式：传统的外露式联条比内部穿壁式、跨越式联条电阻大。4)电解液密度：电解液密度一般为1.2g/cm3时，电阻最小，过低（H+和SO42-少）或过高（粘度大）内阻均增加。5)电液温度：温度低，粘度大，电解液电阻大。(3)结论：铅酸蓄电池内阻一般很小，故可提供大电流，适于作起动电源。11/28/2023华新现代职业学院35铅蓄电池的工作特性3、蓄电池的充、放电特性1）充电特性：11/28/2023华新现代职业学院36铅蓄电池的工作特性2）放电特性放电电流/A0.05C200.1C200.25C201C203C20连续放电时间20h10h3h30min5min单格电池终止电压/V1.751.701.651.551.5011/28/2023华新现代职业学院37铅蓄电池的工作特性4、蓄电池的容量1）.概念：充足电的蓄电池按一定大小的电流连续放电时，其端电压降至放电终止电压为止所输出的电量。2）.标示与单位：蓄电池的容量用C表示，单位为安时（A·h）。当电池以恒定电流值放电时，其容量等于放电电流和连续放电时间的乘积，即：C=Iftf3）.作用：蓄电池容量用以表示其对外供电能力，衡量蓄电池性能的优劣及选用蓄电池的重要指标。

4）.分类：额定容量、起动容量、储备容量等。11/28/2023华新现代职业学院38铅蓄电池的工作特性5）.20h率额定容量：

国标GB5008.1-91《起动用铅蓄电池技术条件》规定：将完全充足电的新蓄电池在电解液温度为25±5℃条件下，以20h放电率（放电电流为0.05C20）连续放至单池平均电压降到1.75V时为止，蓄电池输出的电量称为额定容量。额定容量用C20表示。6）.影响因素：其大小受放电温度、放电电流、放电终止电压影响。11/28/2023华新现代职业学院39铅蓄电池的工作特性7）.实例：实际测量蓄电池容量时，其规定条件下的放电时间等于或超过20小时为合格。例：6-Q-105型蓄电池，在电解液平均温度为25℃时，以5.25A电流连续放电20h后，端电压为10.50V（即单体电压降到1.75V），则其20h率额定容量为：

C20=5.25A×20h=105A·h。11/28/2023华新现代职业学院40铅蓄电池的工作特性8）储备容量：指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25℃±0.02℃条件下，以25A电流恒流放电至单格电池平均电压降到1.75V时，放电所持续的时间，用Cmin表示，单位为min。说明汽车在充电系统失效时，电池仍能持续提供25A电流的能力。例如：切诺基213用的58-390或58-475型蓄电池储备容量分别为75min和82min。11/28/2023华新现代职业学院41使用条件对蓄电池容量的影响1）放电电流：放电电流越大，容量越低；11/28/2023华新现代职业学院42使用条件对蓄电池容量的影响2）电解液温度由于电解液温度对蓄电池容量影响较大，因此，冬季在寒冷地区使用蓄电池时，应特别注意蓄电池的保温。11/28/2023华新现代职业学院43使用条件对蓄电池容量的影响3）电解液相对密度※一般电解液密度为1.24-1.30g/cm311/28/2023华新现代职业学院44与蓄电池相关的安全注意事项！1、电解液腐蚀性极强，如果皮肤接触了酸液，要立即用苏打水冲洗，酸液溅到眼睛里要立即用凉水或医用冲眼器冲洗，然后请医生处置；2、连接蓄电池电缆时要注意极性，不要接反；3、拆蓄电池电缆时要先拆负极（搭铁）电缆；4、接蓄电池电缆时要后接负极（搭铁）电缆；5、拆蓄电池前要询问客户相关密码信息；6、蓄电池的拆装操作中，禁止佩戴首饰或手表。11/28/2023华新现代职业学院45铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（一）要加注符合《蓄电池用硫酸》标准的硫酸和纯水配制的电解液；不要加注工业硫酸配制的电解液工业硫酸中含有的杂质：铁Fe电极电位0.772V对正负放电锰Mn对正负极都产生自放电砷As对负极板有害负极自放电铜Cu对负极板有害负极自放电11/28/2023华新现代职业学院46铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（二）要保证蓄电池用水符合《铅酸蓄电池用水》标准的要求；不要使用不符合标准要求的水电阻率≥10万欧*cm（25℃）原水中含有大量的杂质，可在水中分离出阳离子和阴离子纯水：将杂质离子含量控制在一定限度的水。11/28/2023华新现代职业学院47铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（三）要提高汽车发动机一次起动成功率，严格控制起动时间；不要在汽车起动点火、压燃、供给等系统存在故障的情况下连续起动，尽量避免低温起动启动电流：汽油机200~600A

柴油机800~1000A启动时间：汽油机＜5S

柴油机＜10S11/28/2023华新现代职业学院48铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（四）要按技术规范严格控制汽车充电电压；不要过电压充电充电方法：1、分阶段恒流充电，常用于室内充电；2、恒压充电法，汽车上普遍采用的方法；3、脉冲快速充电法。恒压充电的优点：1、蓄电池基本充足时，发电机会自动停止充电；2、充电时间短，充电电流较大，一般3-4h基本充足。关键点：充电电压的选择。恒压值增高10%~15%时，蓄电池寿命将缩短2/3。恒压充电值：2.4V/格；12V蓄电池为14V，24V蓄电池为28V。11/28/2023华新现代职业学院49铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（五）要定期对蓄电池进行补充充电，必要时还应进行锻炼循环充电和预防硫化过充电；不要使蓄电池长期因充电不足而产生极板硫化补充充电何时止？“三稳定”法来判断：1）气泡均匀稳定；2）单格电压达2.6~2.8V且3h稳定不变；3）电解液相对密度达1.28且3h稳定不变。锻炼循环充电：防止未参加化学反应的活性物质收缩。3个月一次。补充电充满后，以20h放电率*放完电，立即用补充充电法充满即可。预防硫化过充电：防止充电不及时造成极板硫化。3个月一次。补充电充满后，间隔一小时再把电流减半再充电。反复几次，直至电解液一充即沸为止。11/28/2023华新现代职业学院50铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（六）要对使用中的蓄电池放电状态进行经常性检测，如发现容量不足应及时对蓄电池进行补充充电；不要使蓄电池处于亏电状态下使用11/28/2023华新现代职业学院51传统的蓄电池技术状态检测方法1、从电解液的密度变化来判断电池的放电状态；*11/28/2023华新现代职业学院52电解液密度对容量的影响密度与容量的关系电解液密度ρ↑电动势E↑，电液渗透能力↑，参加反应的活性物质↑→C20↑；ρ过高，粘度↑，内阻↑，极板硫化↑→C20↓。实践证明：电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量。即使是冬季使用的电解液，在不使其结冰的前提下，也应尽可能采用稍低密度的电解液。※一般电解液密度为1.24-1.30g/cm311/28/2023华新现代职业学院53电解液密度与相对应的放电状态放电状态(%)1007550250电解液相对密度(g/cm3)1.271.231.191.151.1111/28/2023华新现代职业学院54传统的蓄电池技术状态检测方法2、从检测大电流放电时端电压变化来判断技术状态11/28/2023华新现代职业学院55传统的蓄电池技术状态检测方法3、通过充放电来检测蓄电池的技术状态单格电池端电压(V)放电程度/%1.7—1.801.6—1.7251.5—1.6501.4—1.5751.3—1.410011/28/2023华新现代职业学院56传统的蓄电池技术状态检测方法4、用万用表测量蓄电池的开路电压最常见的检测方法：≥12V表明蓄电池正常；＜12V蓄电池容量下降，需要进行补充充电。11/28/2023华新现代职业学院57电导仪与蓄电池测试仪汽车电池和充电系统测试的绝佳利器11/28/2023华新现代职业学院58铅蓄电池的健康判定铅蓄电池的最大特点：随着电池的使用，电池逐渐老化，当电池容量降低到原本额定值80%的时候的时候，电池的容量可能呈“跳水式”下降。这时候，尽管该电池可能仍然能够提供一定的能量，但随时可能报废。国内外电池行业，都把80%的电池容量作为铅酸蓄电池的一个临界点，也就是说，当电池容量降低到其原额定容量的80%的时候，这个电池就需要更换了。11/28/2023华新现代职业学院59传统的电池健康状况判定法传统办法是通过放电来检测电池目前的实际容量，从而判定电池的健康状况；对于12V汽车电池来说，国际电池协会（BCI)规定，在常温下以1/2的额定冷起动电流值（CCA）进行放电15秒，如果电池电压为9.6V以上，这个电池就通过了放电试验，是一个健康的电池。11/28/2023华新现代职业学院60传统检测法的不足被测试的电池必须满充，至少应有12.4V；对同一个电池，无法连续重复测量，得到相同的结果；测试过程发出大量的热，无法连续测量多个电池；测试过程要求测试者训练有素，富有责任心。一个小的疏忽对测试结论都会产生影响。11/28/2023华新现代职业学院61电导仪的检测原理电池老化的主要原因是电池极板表面发生硫化、腐蚀、活性材料脱落，无法再进行有效的化学反应；电导仪的工作原理就是通过测量极板表面的情况，由此判定其化学反应能力，并通过极板变化来推断电池容量的变化，从而判定电池的健康状况。11/28/2023华新现代职业学院62电导仪如何判定电池健康大量实验数据表明，电导值与电池容量呈很好的线性关系。就是说，对于同一电池，随着使用后电池容量的下降，该电池的电导值也会下降。这样一个线性关系正是电导仪能够正确判定电池健康情况的基础；电导仪所做的测量工作就是：以电池目前测到的实际电导值与电池完好时的标准电导值进行比较，如果差异达到一定程度，就可以判定该电池需要更换了。11/28/2023华新现代职业学院63电导仪给汽车电池测试带来的变化再被测电池不满充的情况下，电导仪也能给出正确的测试结果，使得电池的测试更加快捷、方便；可连续、重复、多次测量。由于测试过程不放电，不发热，使得该仪表对于同一电池可以连续反复测量，使测试工作更加安全、轻松；测试结果清楚明了。仪器自动给出测试结果，不受操作者人为因素的影响，结果更可靠。11/28/2023华新现代职业学院64铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（七）要对长期闲置的蓄电池（包括备用和停用车辆）保持足电状态。每两个月进行一次补充充电；不要在蓄电池在亏电状态下长期闲置补充充电是防止极板硫化的产生；闲置时间超过了3个月的电池应进行一次充放电循环锻炼。11/28/2023华新现代职业学院65铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（八）要经常检查电解液的液面高度，如低于规定高度应及时添加蓄电池用水；不要让液面高度低于规定液面高度在10—15nn为宜；11/28/2023华新现代职业学院66铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（九）要保证蓄电池在汽车上固定牢靠，对蓄电池的拆装搬运做到轻拿轻放；不要敲打桩头和在地上拖拽蓄电池11/28/2023华新现代职业学院67铅酸蓄电池使用维护之

十要十不要（十）要保持壳体表面与桩头的清洁，保持加液盖通气孔畅通；不要在壳体表面放置任何金属物件和用短路划火法检查蓄电池的容量11/28/2023华新现代职业学院68新型蓄电池之免维护蓄电池一、免维护蓄电池11/28/2023华新现代职业学院69新型蓄电池之免维护蓄电池1.结构材料特点①池壳内装有集气室，以收集水蒸气或硫酸蒸气将其冷凝回收，避免水份和硫酸蒸发。②薄壁聚丙烯外壳，取消底部凸筋，降低极板组高度，可增加上部储液量。11/28/2023华新现代职业学院70新型蓄电池之免维护蓄电池③袋式微孔聚氯乙烯隔板，避免活性物质脱落。④栅架采用铅-钙-锡合金或铅-低锑(锑量为2%--3%)，消除或减轻锑的副作用。11/28/2023华新现代职业学院71新型蓄电池之免维护蓄电池⑤内装温度补偿型密度计，便于监视储电量和液面高度。当密度计指示器表面呈绿色时，表明存电充足；绿色面积很小或为黑色时，需补充充电；呈黄色时，表明液面过低，蓄电池已不能继续使用，应查外壳有无裂纹。11/28/2023华新现代职业学院72新型蓄电池之免维护蓄电池2.免维护蓄电池的优点①在规定的条件下，使用过程中不需补加蒸馏水(时间可达三四年，行驶里程可达：市区8万公里，长途40—48万公里)。②自放电少，仅为普通蓄电池的1/6—1/8。故两年内可湿式储藏。③内阻小，具有较高的放电电压和较好的常温和低温起动性能。④耐过充电性能好，相同条件下其过充电流小，充满后可接近零，即基本上不电解水。⑤极柱无腐蚀或腐蚀极轻。⑥耐热、耐振性能好，寿命长(其使用寿命一般为四年，是普通蓄电池的两倍多)。11/28/2023华新现代职业学院73新型蓄电池之干荷电池二、干式荷电铅蓄电池(极板在完全干燥状态下能长期—一般为2年—保存化成过程中所得到的电量)1.干荷电池的优点其工作原理、工作特性与普通蓄电池相同，但制造工艺不同，其属于干封带电蓄电池。新电池按规定加足电解液后静置20—30min即可使用，不用初充电；其储存期比普通蓄电池长1年。11/28/2023华新现代职业学院74新型蓄电池—干荷电池2.干荷电池的材料与制造工艺特点①在负极板的铅膏中加入了适量的松香、油酸、脂肪酸等防氧化剂，使每粒活性物质表面有保护膜，提高憎水性，防止铅氧化。②在极板化成时，适当延长化成时间或反复充电、放电深化办法，使活性物质达到最大限度的转化。③负极板化成后需经严格的水洗与浸渍，除去残存在负极板上的硫酸，防止海绵状铅硫化和干燥后贮存期发生“回潮”。④对负极板严格地干燥处理。单格电池电阻≮5000Ω。11/28/2023华新现代职业学院75新型蓄电池之电动汽车蓄电池三、电动汽车蓄电池1.电动汽车对蓄电池的要求：使用寿命长；比容量高；使用持续里程长；质量小；充、放电性能好。2.燃油汽车用起动型蓄电池的缺点：质量大、比容量小，比容量仅为40W·h/g左右，且需经常充电，不符合电动汽车对动力源的要求。3.目前正在研制的新型高能电池：钠硫电池、燃料电池、锌空气电池、锂合金电池、氢镍电池等。下面仅介绍钠硫电池。11/28/2023华新现代职业学院76新型蓄电池之电动汽车蓄电池4.钠-硫电池（1）结构阴极—熔融钠阳极—熔融硫电解质—β-氧化铝(NaAL11O17)（2）原理阴极：钠失去电子成离子阳极：钠离子与硫反应生成硫化钠

2Na+S≒Na2S11/28/2023华新现代职业学院77新型蓄电池之电动汽车蓄电池4.钠-硫电池（3）优点钠硫电池是一种新型高能电池，其理论比容量可高达760W·h/g，目前实际上已达到300W·h/g，而且充足电后持续里程长，使用寿命长。11/28/2023华新现代职业学院78本节课程结束同学们再见！11/28/2023华新现代职业学院79二、交流发电机与调节器汽车电源电路由蓄电池、发电机、调节器和配电部分组成；在汽车上，蓄电池与发电机并联连接，发电机是主电源，蓄电池是辅助电源；调节器是为发电机转速升到一定程度时，自动调节发电机输出电压，使其保持稳定，以满足用电设备的用电需求。11/28/2023华新现代职业学院80汽车电源系统基本结构示意：并联电路：11/28/2023华新现代职业学院81电源系统接线示意11/28/2023华新现代职业学院82发电机外观示意常见六种外观：11/28/2023华新现代职业学院83发电机的分类按照调节器是否单独安装分：

A.普通硅整流发电机：调节器单独安装，多用于中低档车型，如解放CA1092等。

B.整体式硅整流发电机：调节器安装于发电机内部，广泛用于中高档车型，如奥迪轿车。11/28/2023华新现代职业学院84发电机的分类

按整流器结构分为四类(1)六管交流发电机例JF1522A（CA141汽车用）(2)八管交流发电机例JFZ1542（天津夏利TJ7100汽车用）(3)九管交流发电机例（日本日产蓝鸟、德国奔驰Benz2026A汽车用）(4)十一管交流发电机例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳、日本丰田皇冠汽车用）11/28/2023华新现代职业学院85发电机的分类按磁场绕组搭铁形式分类（1）内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）（2）外搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。11/28/2023华新现代职业学院86发电机的分类按发电机结构分类：（1）普通交流发电机(使用时需要在发电机外配装电压调节器的发电机)例JF132（EQ140用）（2）整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个整体的发电机)例别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机（3）带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机)例JFZB292发电机。（4）无刷交流发电机(不需要电刷的发电机)例JFW1913（5）永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)

11/28/2023华新现代职业学院87交流发电机原理与结构11/28/2023华新现代职业学院88交流发电机原理与结构交流发电机一般由转子、定子、皮带轮、风扇、整流器、前后端盖和电刷组件等部分组成。交流发电机组件图见图11/28/2023华新现代职业学院89交流发电机原理与结构示意图：11/28/2023华新现代职业学院90交流发电机原理与结构一、转子1.功用：转子的功用是产生旋转磁场。2.组成：转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。11/28/2023华新现代职业学院91交流发电机原理与结构（1）转子轴上压装着两块低碳钢制成的爪极，两块爪极各有四至八个鸟嘴形磁极（国产多为六个）,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和导磁用的铁芯(磁轭)。（2）集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连，并与装在后端盖内的两个电刷相接触。11/28/2023华新现代职业学院92交流发电机原理与结构3.磁路磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭。11/28/2023华新现代职业学院93交流发电机原理与结构4.旋转磁场的产生当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。11/28/2023华新现代职业学院94交流发电机原理与结构二、定子（电枢）1.功用：定子是用来产生交流电的。2.组成：定子由定子铁芯和定子绕组组成。11/28/2023华新现代职业学院95交流发电机原理与结构（1）定子铁芯由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁芯的槽中。（2）定子绕组

1）三相绕组采用星形接法或三角形接法，都能产生三相交流电。

2）三相绕组必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。11/28/2023华新现代职业学院96交流发电机原理与结构1.线圈个数、每个线圈的匝数、线圈大小相等；2.三相绕组的首端U、V、W在定子槽内的排列必须间隔120°（电角度，相位差单位。1°＝（π/180)rad11/28/2023华新现代职业学院97交流发电机原理与结构3）定子三相绕组的不同接法特点①星形接法—发电机低速充电性能好；桑塔纳、奥迪等大多数轿车发电机采用。③三角形接法—适于大功率发电机采用。神龙富康、北京切诺基等车发电机采用。11/28/2023华新现代职业学院98交流发电机原理与结构定子绕组

(1)每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。(2)每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。(3)三相绕组的始边应相互间隔2π+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）。11/28/2023华新现代职业学院99交流发电机原理与结构三、整流器1.作用：将定子绕组的三相交流电变为直流电。2.组成：6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路。3.结构：6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。11/28/2023华新现代职业学院100硅整流二极管硅整流二极管外形及符号11/28/2023华新现代职业学院101硅整流二极管总成示意11/28/2023华新现代职业学院102整流器电路11/28/2023华新现代职业学院103整流管的安装

将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。正整流板与外壳绝缘，在正整流板上有一个输出接线柱B作为发电机的输出端。负整流板直接搭铁。负整流板一定和壳体相连接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等见图11/28/2023华新现代职业学院104交流发电机原理与结构四、端盖1.分类：前端盖和后端盖.2.作用：固定转子、定子、整流器和电刷组件。3.材料：一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。11/28/2023华新现代职业学院105交流发电机原理与结构4.电刷组件：装在后端盖上，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。5.电刷作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。11/28/2023华新现代职业学院106交流发电机原理与结构五、带轮与风扇(1)带轮：

1)作用：通过皮带将发动机的动力传给发电机。

2)材料、类型与定位方法：由铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，与风扇共用一个半圆键和转子轴连接，用弹簧垫片和螺母紧固。(2)风扇：

1)作用：在发电机工作时强制进行抽风冷却。

2)材料：一般用1.5mm钢板冲制或用铝合金压铸。11/28/2023华新现代职业学院107交流发电机原理与结构六、交流发电机的型号根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机型号组成如下：1.产品代号产品代号用中文字母表示，例：JF——普通交流发电机JFZ——整体式（调节器内置）交流发电机JFB——带泵的交流发电机JFW——无刷交流发电机11/28/2023华新现代职业学院108交流发电机原理与结构2.电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，1表示12V系统2表示24V系统6表示6V系统3.电流等级代号电流等级代号用一位阿拉伯数字表示，1表示电流≤19A

6表示≥60—69A2表示电流≥20—29A

7表示≥70—79A3表示电流≥30—39A

8表示≥80—89A4表示电流≥40—49A

9表示≥90A5表示电流≥50—59A11/28/2023华新现代职业学院109交流发电机原理与结构4.设计序号按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。5.变形代号交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，Y表示调整臂位于右边；Z表示调整臂位于左边；调整臂在中间时不加标记。6.举例：桑塔纳、奥迪100型轿车所用的交流发电机代号为JFZ1913Z型，其含义为：电压等级为12V，输出电流大于90A，第十三代设计，调整臂位于左边的整体式交流发电机。11/28/2023华新现代职业学院110与电源电路相关的案例例一：五十铃充电系统故障检修一例11/28/2023华新现代职业学院111与电源电路相关的案例说明：装在元件板上的整流二极管脱落，有一个断路，导致中点电压过高，达到50V，烧坏调节器内部的磁场继电器线圈。虽充电指示灯指示充电，但电枢输出电压为零，压根就没充电。11/28/2023华新现代职业学院112交流发电机的工作特性交流发电机的工作特点：转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化比约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有：A.输出特性B.空载特性C.外特性其中以输出特性最为重要。11/28/2023华新现代职业学院113交流发电机的工作特性一、输出特性1.概念：在发电机端电压U不变（对12V系列的交流发电机规定为14V，对24V系列的定为28V）时，输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，I＝f（n）的函数关系。11/28/2023华新现代职业学院114交流发电机的工作特性2.空载转速n1（1）发电机转速小于一定值n1时，对外输出电流为零。（2）当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速n1，称为空载转速。（3）空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。11/28/2023华新现代职业学院115交流发电机的工作特性3.最大电流Imax发电机输出电流能力随转速的升高而增大，但曲线越来越平坦，当转速达到一定值时，无论转速增加多少电流都不再增加，即一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。由此可见，交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。11/28/2023华新现代职业学院116交流发电机的工作特性交流发电机定子绕组具有一定的阻抗Z，它由绕组的电阻r及感抗XL两部分组成，且XL＝2лfL

f=pn/60由于XL与n成正比，故发电机定子绕组的阻抗Z随发电机的转速升高而增加。高速时，由于R与XL相比可忽略不计，故阻抗Z约等于XL，定子阻抗Z与转速n成正比，其值较大，可产生较大的内压降。定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会使感应电动势下降。两者共同作用的结果，当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减小或转速的增加而增大。11/28/2023华新现代职业学院117交流发电机的工作特性结论交流发电机电压（输出）一定时，发电机电流存在最大值。（无论转速多高）即发电机功率存在最大值。只要限制发电机输出电压即可限制发电机输出功率。限制输出电压后，发电机转速增加，不会出现由于电流过高，烧坏发电机的情况。如果发电机电压过高通常损坏用电设备。例子：11/28/2023华新现代职业学院118与电源电路相关的案例例二：现代途胜车充电不当引起的电路故障11/28/2023华新现代职业学院119与电源电路相关的案例说明：这是一起典型的人为操作不当引起的故障，在对蓄电池充电时，由于没有事先断开蓄电池和轿车电路的连接，充电过程中电压过高导致电流过大，或者不稳定，造成了鼓风机继电器的损坏和相关熔丝的熔断，幸运的是没有造成其它控制单元的损坏。由此可见，在电路的维修工作中，即使是进行一些非常基本的操作，也一定要严格遵守操作规程，只有这样，才能避免发生很多不必要的维修故障。11/28/2023华新现代职业学院120交流发电机的工作特性4.额定转速n2与额定电流IA（1）额定转速：发电机达到额定电流时的转速称为额定转速（满载转速）。（2）额定电流：发电机额定电流一般为最大电流的70%--75%。（3）意义：发电机出厂时，通过试验，规定了空载转速与额定转速。在使用过程中，可通过检测这两个数据来判断发电机性能的好坏。11/28/2023华新现代职业学院121交流发电机的工作特性二、空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即I＝0时，U=f（n）的曲线，如图。空载特性可判断发电机低速充电性能好坏，也可看出发电机输出电压是随发电机转速升高而增加。11/28/2023华新现代职业学院122交流发电机的工作特性三、外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n=常数时，U=f（I）的曲线。11/28/2023华新现代职业学院123交流发电机的工作特性从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。也可以看出：发电机输出电压随转速变化情况。11/28/2023华新现代职业学院124与电源电路相关的案例例三：06款皇冠轿车发电机故障一例故障现象：ACC档，听收音机，约半小时就没电了。不听收音机，直接锁车没事，一个多月一次。检测过程：故障时，蓄电池电压8V，无法启动，用其它电池启动后，测充电电压为14V，正常。ACC时收音机放电电流与正常值差别不大。诊断陷入困境。原因：只测充电电压了，没测充电电流，汽车发动机启动瞬间，电流为8.5A，几分钟后稳定在7A左右，过一会慢慢下降，40分钟后下降到0.5A左右来回变化，加油时电流也不会上升。故障所在。数据：查阅维修手册，关于充电电流的描述是“在怠速状态下，发电机的发电电流不应低于10A，在发电机的输出线上量取电流”。实测值与要求值相差较大，发电机故障。11/28/2023华新现代职业学院125本节课程结束同学们再见！11/28/2023华新现代职业学院126交流发电机的调节器一、电压调节器的工作原理1.电压调节器的功用在发电机转速变化时，自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。2.电压调节器的工作原理由交流发电机的工作原理可知：交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值为

Eφ==CeФn（V）Eφ—感应电动势（V）；Ce—电机结构常数；Ф—每极磁通（Wb）；n—转速（r/min）11/28/2023华新现代职业学院127交流发电机的调节器这里Ce为发电机的结构常数，n为转子转速，Ф为转子的磁极磁通，也就是说发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。当转速升高时，Eφ增大，输出端电压UB升高，当转速升高到一定值时（空载转速以上），输出端电压达到极限，要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通Ф来实现。又磁极磁通Ф与励磁电流If成正比，减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。11/28/2023华新现代职业学院128交流发电机的调节器二、电压调节器的分类分类：A.按工作原理可分为：触点式电压调节器晶体管调节器集成电路调节器电脑控制调节器B.按搭铁极性可分为：内搭铁、外搭铁，分别配内搭铁发电机和外搭铁发电机。原理：以转速为基础，通过改变励磁电流，来维持发电机的输出电压保持恒定。11/28/2023华新现代职业学院129交流发电机的调节器1.触点式电压调节器（1）特点：触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短。（2）分类：触点式电压调节器按触点数(按级)和功能分类：

1）按级分：单级触点式、双级触点式

2）按功能分：单联触点式、双联触点式（3）调节电压方法：通过触点开闭，使磁场电路的电阻值改变从而调节磁场电流大小改变发电机输出电压。11/28/2023华新现代职业学院130交流发电机的调节器2.晶体管调节器（1）优点：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。（2）调节电压方法：利用功率管的开关特性，使磁场电流接通与切断来调节磁场电流大小进而改变发电机输出电压。11/28/2023华新现代职业学院131交流发电机的调节器3.集成电路调节器特点：除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳、奥迪等中高档轿车车型上。三、选用1.晶体管调节器：最好使用汽车说明书中指定的调节器，若采用其他型号的调节器代替，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，搭铁形式也应相同，否则发电机可能由于励磁电路不同而不能正常工作。2.集成电路调节器：必须是专用的，不能被替代。11/28/2023华新现代职业学院132交流发电机的调节器4.电脑控制调节器现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。11/28/2023华新现代职业学院133交流发电机的调节器电子式电压调节器包括晶体管(分立元件)电压调节器、集成电路电压调节器等两种。晶体管调节器有多种型式，其电路各不相同，但一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。这里向大家介绍电子调节器的基本电路，实际电路要复杂的多，但工作原理可用基本电路工作原理去理解。一、晶体管调节器为了更好地学习晶体管调节器原理，我们首先复习一下晶体管知识。11/28/2023华新现代职业学院134交流发电机的调节器一、晶体管调节器内搭铁式电子调节器基本电路1.组成：VT2—大功率晶体管；VT1—小功率晶体管；VS—稳压管；R1、R2—分压器；R3为VT1的负载电阻。11/28/2023华新现代职业学院135交流发电机的调节器2.工作过程：（1）他励：点火开关S闭合后，蓄电池的电压就加到分压器的A、C两端，其电压小于发电机输出电压调整值，故UAB小于VS的反向击穿电压，VS截止，VT1的基极电流Ib1等于零，VT1截止，而VT2导通饱和，产生励磁电流(他励)。励磁电路为：蓄电池正极→点火开关S→调节器“+”接线柱→VT2→调节器“F”接线柱→发电机“F”接线柱→励磁绕组→蓄电池负极(搭铁)。11/28/2023华新现代职业学院136交流发电机的调节器（3）节压：随着转速变化，当发电机输出电压高于调整值时，UAB升至VS反向击穿电压，VS导通，VT1导通，VT2截止，切断励磁电路，发电机输出电压下降；当输出电压低于调整值时，UAB低于VS反向击穿电压，VS截止，VT1截止，VT2导通，接通励磁电路，发电机输出电压上升。如此反复。11/28/2023华新现代职业学院137交流发电机的调节器内搭铁式电子调节器基本电路。11/28/2023华新现代职业学院138交流发电机的调节器二、JFT106型调节器（外搭铁型晶体管调节器）1.性能：调节电压为13.8V—14.6V，可与14V、750W的外搭铁式九管交流发电机或14V、功率＜1000W的外搭铁式六管交流发电机配套使用。11/28/2023华新现代职业学院139交流发电机的调节器二、JFT106型调节器（外搭铁型晶体管调节器）2.电路连接：“+”—接点火开关S来的火线；“F”—接发电机的“F2”接线柱；“-”—搭铁。11/28/2023华新现代职业学院140交流发电机的调节器3.工作过程：1)接通电源开关S，蓄电池经点火开关S给晶体管调节器提供电流。2)首先经R5、二极管VD2和R7向晶体管VT2、晶体管VT3提供偏流，使VT3导通。励磁电路为(他励)：蓄电池正极→点火开关S→发电机励磁绕组→VT3→蓄电池负极(搭铁)。

3)发动机起动后，励磁方法由他励变为自励，励磁电路为：发电机正极→点火开关S→发电机励磁绕组→VT3→蓄电池负极(搭铁)。4)当发电机输出电压达调整值时，R1端电压反向击穿稳压管VS1使VT1导通，VT2和VT3截止，励磁电流迅速下降，发电机输出电压亦随之下降。5)当发电机的输出电压下降，R1的端电压小于VS1的反向击穿电压时，VS1截止，VT1截止，VT2和VT3导通，发电机的输出电压又上升。当发电机的输出电压达到调整值时，VS1又被反向击穿，VT1导通，VT2、VT3截止，发电机的输出电压又下降。如此反复，控制发电机的输出电压保持在规定调整值上。11/28/2023华新现代职业学院141交流发电机的调节器4.其他元件的作用：R3＝1.3～13kΩ，为调节电阻。选择合理，可提高调节器的稳定性。C1、C2为滤波电容器，可使VS1两端的电压平滑过渡，减小发电机输出电压脉动影响，降低晶体管的工作频率和减小损耗。VD1、VD2为温度补偿二极管，可减少温度对晶体管工作特性的影响。VD3为续流二极管，可将VT3由导通进入截止时，在励磁绕组中产生的瞬时过电压短路，以保护VT3。R6为限制VS1的击穿电流，保护VS1，同时又是VT1的偏压电阻。R4为正反馈电阻，用以提高晶体管的转换速度，减少损耗。11/28/2023华新现代职业学院142交流发电机的调节器三、集成电路调节器（IC调节器）是根据使用要求，将电路中的若干元件集成在同一基片上，制成一个独立的电子芯片。集成电路调节器装于发电机内部，构成整体式交流发电机。发电机外部有2个或3个接线柱。集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的工作原理完全一样，都通过稳压管感应发电机的输出电压信号，利用三极管的开关特性控制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持恒定。集成电路调节器通常与整体式发电机相配。集成电路调节器，根据分压器R1、R2检测点位置不同可分为“发电机电压检测电路”和“蓄电池电压检测电路”两种型式。1.发电机电压检测电路2.蓄电池电压检测法11/28/2023华新现代职业学院143交流发电机的调节器四、集成电路调节器实例11/28/2023华新现代职业学院144交流发电机的调节器（2）自励：发动机起动后，发电机的输出电压将高于蓄电池的电压，发电机的励磁电流由他励转变为自励。励磁电路为：发电机正极+点火开关S+调节器“+”接线柱+VT：+调节器“F”接线柱+发电机“F”接线柱+励磁绕组+蓄电池负极(搭铁)。11/28/2023华新现代职业学院145充电指示灯的控制电路目前国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯(属于报警装置)，用来监测充电系统的工作情况。一般情况下，当接通点火开关时，充电指示灯亮，而当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭(只有极个别的车型例外，如天津大发)。因此，当发动机正常工作时，充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障。提醒驾驶员注意及时维修。11/28/2023华新现代职业学院146充电指示灯的控制电路一、利用中性点电压，通过起动复合继电器控制充电指示灯（东风EQ1092、解放CA1092均采用此方式）

1.当点火开关接通时，充电指示灯亮，其电路为：蓄电池正极→点火开关S→充电指示灯→起动复合继电器的接线柱L→保护继电器的常闭触点S2→磁轭→起动复合继电器的接线柱E→搭铁。11/28/2023华新现代职业学院147充电指示灯的控制电路2.当发动机起动后，发电机开始正常发电，因发电机中性点接线柱N有电压输出，这时，起动组合继电器上的磁化线圈X2有电流通过，其电