汽车电工电子技术（第3版）课件：汽车电源电路

汽车电工电子技术（第3版）汽车电源电路任务1汽车用蓄电池4了解汽车用蓄电池的作用和特点；掌握汽车用蓄电池的结构；掌握蓄电池的工作原理；技能目标：能够对蓄电池进行充电；能够对蓄电池进行正确检查；能够对蓄电池的常见故障进行检修。知识目标51蓄电池的结构

2蓄电池的种类与型号3蓄电池的工作特点4影响蓄电池容量的因素

1蓄电池的结构

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车用12V铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图所示，主要由极板、隔板、电解液和外壳等组成。图

蓄电池的构造1-负极柱2-加液孔3-正极柱4-电解液面标志5-负极板6-正极板7-正极板组8-极板连条9-负极板组10-隔板11-单格电池71.极板

蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。2.隔板

插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。3.电解液

在蓄电池的化学反应中起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。电解液由纯硫酸(H2SO4)与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.24～1.30g/cm3。4.壳体

用于盛放电解液和极板组，多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成。8（1）蓄电池的种类

铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。（2）蓄电池的型号

铅蓄电池产品型号分为三段，其排列及其含义如下：

第1部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字组成，其标准电压是这个数字的2倍。

第2部分表示蓄电池的类型和特征，用汉语拼音字母表示。

2蓄电池的种类与型号

表1铅蓄电池特征代号特征代号蓄电池特征特征代号蓄电池特征特征代号蓄电池特征A干荷电J胶体电解液D带液式H湿荷电M密封式Y液密式W免维护B半密封式Q气密式S少维护F防酸式I激活式

第1部分字母表示蓄电池的类型，如“Q”表示起动用铅蓄电池；第2部分为蓄电池的特征代号，如“A”表示干荷电式，具有两种特征时按表1顺序将两个代号并列标志，各代号具体含义见表1.第3部分表示蓄电池的额定容量，我国目前规定采用20h放电率的容量安培小时数A·h。

此外，有的蓄电池在额定容量后面用一个字母表示其具有的特殊性能，如：Q—高起动率；S—塑料槽；D—低温起动性能好。103蓄电池的工作特点1.铅蓄电池的放电

当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电。蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。

放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb都与电解液中的H2SO4发生反应，生成硫酸铅(PbSO4)，沉附在正、负极板上。此时电解液中的H2SO4不断减少，密度也随之下降。11

蓄电池放电终了的特征是：（1）单格电池电压降到放电终止电压；（2）电解液密度降到最小许可值。

放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电流越大

，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。122.铅蓄电池的充电

充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，从负极流出，这一过程称为充电。

充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4不断增多，密度上升。

当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生的O2从电解液中逸出，负极板附近产生的H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。13蓄电池充足电的标志是：（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态；（2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在2～3h内保持不变。144影响蓄电池容量的因素蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力。（1）额定容量

额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一。以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为(25±5)℃，相对密度为(1.28±00.1)g/cm3(25℃)的条件下，连续放电到规定的单格终止电压1.75V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。（2）额定储备容量

指充足电的蓄电池在电解液温度为25℃的条件下，以25A电流放电到单格终止电压1.75V时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min。15影响蓄电池容量的因素：（1）结构因素

蓄电池极板的表面积越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越多，容量就越大。（2）使用因素①放电电流。放电电流越大，蓄电池的容量就越小。②电解液温度。放电电流一定的条件下，温度降低则容量减小。③电解液密度。电解液密度过大将导致黏度增加，内阻增大，蓄电池容量降低。165蓄电池的充电方法

蓄电池的充电方法主要有恒压充电、恒流充电和脉冲快速充电三种。

目前汽车广泛应用的蓄电池类型是干荷电蓄电池和免维护蓄电池，首次使用均无需充电，实际上，初充电工作已由生产厂家在出厂前完成。用户只需进行放电后的补充充电即可。放电后的蓄电池必须及时充电，否则影响蓄电池的寿命和电源系的正常工作。补充充电一般分为两种。一种是汽车运行过程中的补充充电，采用恒压充电的方法。另一种是在修理厂进行的补充充电采用恒流充电或脉冲充电方法。176蓄电池的维护与检修1．蓄电池的维护

用万用表直接检查蓄电池起动时的放电电压，可以判断蓄电池的放电程度。用万用表测量蓄电池两端电压（或汽车线路电压），起动发动机，观察起动瞬间万用表的读数。如果高于10V，表示放电程度符合要求。如果电压在7-10V之间表示蓄电池放电过度（亏电），可能影响正常起动，须及时补充充电。如果电压在7V以下表示蓄电池已经损坏需要更换或维修。有些车辆如切诺基，带有电压表可以随时判断蓄电池的工作状况。182．蓄电池的常见故障（1）极板硫化

蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上会逐渐生成一层白色粗晶粒的硫酸铅，在正常充电时不能转化为二氧化铅和海绵状铅，这种现象称为“硫酸铅硬化”，简称“硫化”。

这种粗而坚硬的硫酸铅晶体导电性差、体积大，会堵塞活性物质的细孔，起动时不能供给大的起动电流，以致不能起动发动机。（2）自行放电

充足电的蓄电池，放置不用会逐渐失去电量，这种现象称为蓄电池的“自行放电”。若一昼夜容量损失不超过0.7％时，属于正常自行放电。铅蓄电池的正常自行放电是由蓄电池本身因素所造成的一种不可避免的现象。19（3）极板短路

极板短路的故障现象为：开路电压较低，大电流放电时端电压迅速下降，甚至到零；充电过程中，电压与电解液相对密度上升缓慢，甚至保持很低的数值就不再上升了，充电末期气泡很少，但电解液温度却迅速升高。（4）极板活性物质大量脱落

活性物质脱落一般多发生在正极板上，其特征为：电解液中有沉淀物，充电时电解液有褐色物质自底部上升；电压上升快，电解液沸腾现象比正常蓄电池出现的早；充电时间大大缩短，放电容量却明显下降。20小组活动:1.查找国产汽车用蓄电池资料，列举至少三个国产品牌车用蓄电池。2.列举蓄电池的种类。任务2交流电路的认识22理解正弦交流电的三要素；理解三相交流电的产生原理；理解三相交流电的两种接法；技能目标能够正确操作示波器并找到正弦交流电波形；能够做单相照明电路的安装和检查；能够解决三相负载（三相交流电动机）的星形、三角形接法的问题。知识目标231正弦交流电

2认识三相交流电1正弦交流电24正弦交流电电路，是指含有正弦电源（激励）而且电路各部分所产生的电压和电流（响应）均按正弦规律变化的电路。交流发电机中所产生的电动势和正弦信号发生器所输出的信号电压，都是随时间按正弦规律变化的。它们是常用的正弦电源。角频率它在数值上等于单位时间内正弦函数辐角的增长值，称为角频率。

1.正弦交流电三要素幅值上式中Um是电压u的最大值，我们称之为幅值。初相位：正弦波的相位角或相位。：t=0时的相位，称为初相位或初相角。(-π，+π)总结由上述可知，角频率(或频率)、幅值、初相位是确定一个正弦量的三个要素。电路中所谓求某一个正弦电量，也就是求出它的三要素而在正弦交流电路中，由于各正弦量的频率是相同的，往往只要求得幅值和初相位就可以了。最大值——反映了正弦交流电的变化范围；角频率——反映了正弦交流电的变化快慢；初相位——反映了正弦交流电的起始状态。292.电路元件在交流电路中的特性（1）电阻元件的交流电路特性30(2)电感元件的交流电路特性31(3)电容元件的交流电路特性1.三相交流电的产生三相交流电是由三相发电机产生的。图为三相发电机原理图，发电机的主要组成部分是电枢和磁极。322认识三相交流电3334这样三个大小相等、频率相同、相位互差的供电方式120°的电动势叫做三相对称电动势。352.三相交流电源星型接法36三角形接法3.三相交流电路的连接37任务3汽车交流发电机的检测39理解交流发电机的结构；理解交流发电机的工作原理；技能目标能够拆装交流发电机；能够检测交流发电机及其零件；能够对交流发电机进行故障诊断。知识目标401认识交流发电机

2车用交流发电机工作原理

3交流发电机的检测

（1）车用交流发电机的作用

在发动机正常运转时，向所用用电设备（起动机除外）供电，同时对蓄电池充电。1认识交流发电机永磁式励磁式无刷带泵普通硅整流整体式硅整流（2）车用交流发电的分类44（3）车用交流发电的结构交流发电机是由定子、转子、整流器、电刷、前后端盖、风扇及带轮等组成的。转子用来建立磁场，定子中产生的交变电动势，经过二极管整流器整流后输出直流电。45转子：转子由转子轴、励磁绕组、两块爪形磁极、滑环等组成。它的作用是当通过电刷给励磁绕组供电时，励磁绕组产生磁场。

交流发电机转子1-滑环；2.转子轴；3-磁爪；4-磁轭；5-磁场绕组46定子：定子又叫电枢，由铁心和三相绕组组成，其功用是产生感应电动势。定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。

图

交流发电机定子47整流器：大多由6个、9个、11个管硅二极管组成。安装二极管的散热板称为整流板（也称元件板），通常用合金制成以利散热。汽车用交流发电机都有两块整流板，安装三只正极管子的整流板（装在外侧）称为正整流板，安装三只负极管子的整流板（装在内侧）称为负整流板，两块板子绝缘地安装在一起，与后端盖用尼龙或其它绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上。图

交流发电机整流器a）负二极管b)正二极管48电磁感应如图所示为简化的交流发电机模型，交流发电机利用电磁感应原理产生的电流的。

图

简化交流发电机模型2车用交流发电机工作原理49正弦交流电原理501）在发电机内部有一个由发动机带动的转子（旋转磁场）；

2）磁场外有一个定子绕组,绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120度；

3）当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。发电机每相绕组所产生的电动势的有效值为：Eφ=4.44KƒNΦ(V)51523交流发电机的检测（1）检测转子

检测两滑环间的电阻用欧姆表可以检测两滑环之间的电阻,如图所示,一般范围在2～6Ω。当阻值读数低于技术要求值,则转子短路了；反之，则转子连接点被严重腐蚀或者开路。如果发现故障必须更换转子。检测两滑环间的电阻

检查转子滑环到转子轴之间的电阻53（2）检测励磁线圈的搭铁情况

用欧姆表分别连接每个滑环到转子轴之间,其阻值都应显示出无穷大,如果显示值很低,该励磁线圈搭铁了,必须更换转子。

（3）检测定子

在检测定子绕组前,须从二极管分开定子引线,检测定子绕组有无开路、搭铁。

54①检测是否开路。将欧姆表检测表笔接到每一对定子绕组引线测得阻值,阻值均应小于0.5Ω。如果欧姆表在任何一对引线之间读到无穷大则定子绕组开路，必须更换。②检测定子有无搭铁。将欧姆表接到定子引线和定子铁芯上如图,欧姆表对于三个定子绕组引线均应读无穷大。如果读数不是无穷大,则该定子搭铁短接,必须更换。任务4汽车整流电路的分析56理解汽车整流电路的结构；理解汽车整流电路的工作原理；技能目标能够搭建汽车整流电路；能够检测汽车整流电路；能够对汽车整流电路进行分析。知识目标57

汽车整流电路原理

整流电路是利用二极管的单向导电性将交流电转换成脉动直流电的电路。发电机整流电路由整流器、稳压器和滤波器三个部分组成。整流器是将交流电转换为直流电的核心部件，它包括多个二极管组成的整流桥，将交流电转换为单向的直流电。稳压器的作用是保持电压稳定，避免电压波动对汽车电器设备的损害。滤波器则是将直流电中的波动和杂散信号滤除，使电器设备得到稳定的电流供应。591.六管交流发电机整流原理六管交流发电机的整流装置实际是一个由六只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路，见图（a）。3个二极管VD1、VD3、VD5组成共阴极组接法，3个二极管VD4、VD6、VD2组成共阳极组接法。管子导通顺序为1-2.3-4-5-6，每个时刻有2个二极管同时导通，其中一个在共阴极组，一个在共阳极组，同时导通的两个管子总是将发电机的电压加在负荷两端。U=2.