汽车电气设备构造与检修课件：电源系统检修

汽车电气设备构造与检修

电源系统检修

电源系统检修学习目标☞知识目标

1．了解充电指示灯的作用及工作原理；

2．掌握迈腾B8车型电源系统组成和工作原理；

3．掌握迈腾B8车型电源系统工作原理和控制过程。☞技能目标

1．能使用专用工具检查电源系统技术状态；

2．能排除迈腾B8车型充电指示灯常亮故障。建议课时4课时。

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一、理论知识准备

1．充电指示灯的作用

汽车的充电系统都会在仪表盘上配有充电指示灯，它一般有两个作用：

（1）指示发电机是否有故障。

（2）警告驾驶员停车后关闭点火开关。

2．充电指示灯的工作原理

在发动机起动期间，发电机电压UD+<蓄电池电压时，整流二极管截止，发电机不能对外输出，由蓄电池供给磁场电流。路径为：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器→磁场绕组→搭铁→蓄电池－。充电指示灯亮。

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当发动机转速升高到怠速及以上时，发电机应能正常发电并对外输出，此时，发电机电压>蓄电池电压，发电机自励。UB＝UD+，充电指示灯两端压降为零，灯熄灭，若没有熄灭，说明发电机有故障或充电指示灯电路有搭铁，如图2-61所示。

充电指示灯不仅可指示发电机的工作情况，而且可在发动机停车后发亮（因发电机不再发电，蓄电池电压>UD+），提醒驾驶员及时关闭点火开关。图2-61交流发电机充电指示灯工作原理图

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3．瞬变过电压保护电路

半导体元件对瞬变电压比较敏感，当瞬变电压达到某一值时，就会使半导体元件损坏。交流发电机的励磁电流及转速都很高，产生的瞬变能量也很大，因此现代汽车都有过电压保护电路，以保护半导体元件。

1）瞬变过电压的产生及危害

（1）抛负载瞬变。

发电机在向外供电时，若突然断开负载，则定子绕组中的电流突然减小，产生很高的自感电势。如果此时蓄电池并联在发电机电路中，这种瞬变能量可由蓄电池吸收，因此不会产生很高的瞬时尖峰电压。但如果发电机正在向蓄电池充电和供电给其他负载时，发电机与蓄电池之间连接突然中断或者不带蓄电池的情况下，突然断开负载，发电机会产生很高的瞬时过电压。抛开负载越大，发电机转速越高，切断负载的速度越快，所产生的瞬变电压的幅值就越大，衰减的时间也越长。所以发电机与蓄电池连线一定要牢固。

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（2）切断电感负载瞬变。

切断电感负载瞬变具有一个大的负向峰值，接着是一个较小的被减幅了的正向峰值。如果在点火系统电路中，当初级电路断开时，初级电路中产生电压衰减振荡，振荡电路中产生的电压与断路瞬间流经点火线圈的电流与外部阻抗有关。在正常情况下，点火系产生的振荡瞬时高电压由蓄电池吸收，如果发动机脱开蓄电池继续运转，则点火系的电源直接由发电机供给，这个浪涌电压就作用到晶体管调节器上，容易使其损坏。

（3）磁场衰减瞬变。

发电机励磁绕组由于点火开关转到断开位置而与蓄电池突然中断时，就会产生负脉冲电压，幅值可高达50～100V，由于励磁电路时间常数大，发电机端子上在较长时间内（衰减时间可达到200ms）保持危险电压。

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2）瞬变过电压保护方法

防止因过电压而损坏半导体元件的方法有两种：一是提高半导体元件的承受能力，把电子设备中各元件承受的电压选择为高于电系中可能产生的瞬变高电压，并考虑温度的影响因素，这种方法的优点是可不增加系统中元件的数量，但成本高。另一种方法是增加过电压保护装置，吸收各种瞬变过电压能量，以保护电子元件。这种保护可以是局部保护，也可以整体集中保护。常用方法有稳压管保护、晶闸管过压保护等几种。

下面介绍稳压管保护的方法。

采用稳压管保护电路是目前应用最广泛的一种，其典型线路如图2-62所示。在交流发电机励磁二极管输出端与搭铁之间接一个稳压二极管VD。在正常情况下，这个稳压管是不导通的，当出现瞬变过电压时，该稳压管导通，电压只能升到VD的击穿电压。

电源系统检修图2-62稳压管过电压保护电路

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4．迈腾B8车型电源系统组成

如图2-63所示，迈腾B8车型电源系统由蓄电池、发电机CX1、蓄电池监控单元J367以及发电指示灯K2（充电指示灯，集成在仪表控制单元J285中）组成。其中，发电机CX1输出端通过熔断丝SA2与蓄电池正极相连，蓄电池负极通过车身与发电机负极形成回路。当汽车发动机正常工作时，带动发电机发电，向蓄电池充电，并向其他用电设备进行供电。如图2-64所示，发电机CX1，通过LIN线与数据总线J533进行数据通信，J533通过CAN线与发动机J623进行数据通信，同时通过CAN将发电机工作状态数据传输至仪表控制单元J285，J285控制发电机指示灯K2工作。

电源系统检修图2-63迈腾

B8车型电源系统电路图

电源系统检修图2-64迈腾电源系统连接

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二、任务实施

（一）蓄电池监控单元的更换

1．准备工作

（1）将实训车辆停放在检测区域。

（2）准备拆装工具、车辆挡块、翼子板布、三件套等教学用具。

2．技术要求与注意事项

拆装蓄电池监控单元前应查阅维修手册。

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3．操作步骤

（1）关闭点火开关。

（2）拆卸蓄电池，具体步骤参见蓄电池更换相关内容。

（3）拆下蓄电池监控单元J367（图2-65）上的电气插头。图2-65蓄电池监控单元1-蓄电池极柱固定螺母；2-蓄电池监控控制单元J367上的电气插头；3-蓄电池监控控制单元J367

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（4）使用拆装工具拆下搭铁线固定螺母（图2-66中搭铁线2）。

（5）使用拆装工具拆下蓄电池监控单元J367上的固定螺母。

（6）取下蓄电池监控单元J367。

（7）安装新的蓄电池监控单元，按照与拆装相反的顺序固定。图2-66拆卸蓄电池监控单元1-搭铁线固定螺母；2-搭铁线；3-J367固定螺母；4-蓄电池监控控制单元J367

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（二）发电机指示灯点亮故障的排除

下面以迈腾B82.0L车型发电机指示灯点亮故障为例，介绍发电机指示灯点亮故障的排除。

1．准备工作

（1）将实训车辆停放在检测区域。

（2）准备拆装工具、数字万用表、示波器、车辆挡块、翼子板布、三件套等教学用具。

2．技术要求与注意事项

不得在发动机正常工作时，断开蓄电池连接。蓄电池充电电压为12～14.8V。

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3．操作步骤

（1）起动发动机，检查仪表中发电机指示灯工作情况，如图2-67所示，发动机工作指示灯点亮。图2-67迈腾

B8发电机指示点亮

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（2）踩下加速踏板，将发动机转速提高至2500r/min，观察发电机指示灯工作情况，发电机工作指示灯依然点亮。

（3）打开发动机舱盖，铺设翼子板布和前格栅布。

（4）使用万用表，测试蓄电池正负极之间电压，电压为12.1V。

（5）使用万用表，测试发电机电压输出端电压，电压为12.1V。

（6）关闭点火开关，连接诊断仪，读取数组总线单元J533故障信息，故障提示U105200：发电机无通信（主动、静态）。

电源系统检修（7）打开点火开关，起动车辆，读取数组总线单元J533数据流，数据流显示如图2-68所示。图2-68发电机分析数据流（有故障时）

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（8）打开点火开关，起动车辆，使用示波器，测试发电机信号线（LIN，T2eh/1）端子波形，测试波形如图2-69所示，LIN正常波形应如图2-70所示，故判断发电机CX1至数据总线单元J533间LIN可能存在故障。图2-69发电机LIN故障波形图2-70发电机LIN正常波形

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（9）关闭点火开关，断开相应插接器，用万用表检查发电机至数据总线J533间LIN线路，测试发现线路中T2eh插接器至TML线束中插接器T14zb中存在断路（T2eh/1至T14zb/1），修复线路。

（10）打开点火开关，起动车辆，连接诊断仪，进入数据总线单元J533，读取发电机数据，如图2-71所示，发电机工作正常，充电正常，故障排除。图2-71发电机分析数据流（工作正常时）

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三、学习拓展

1．电源管理系统

随着汽车用电设备和控制单元的大量增加，对电能的需求也不断增加，汽车电源工作的稳定性和可靠性成为各个电气系统正常工作的重要基础。目前，许多车型中都应用了不同的电源管理系统，通过电源管理系统，针对车辆电气系统不同的工作状态和电能需求，来主动调整电源供给情况，以使各个电气系统都能较好地工作，给驾驶员带来更好的可靠性、安全性和舒适性。下面以一汽大众迈腾B8车型为例，介绍电源管理系统的组成和工作过程。如图2-72所示，迈腾B8车型电源管理系统主要由蓄电池、蓄电池监控控制单元J367、带调节器的交流发电机、数据总线J533（集成了车载电源控制单元J520）、车辆电气系统控制单元J519、发动机控制单元J623组成。

电源系统检修图2-72电源管理系统组成

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如图2-73所示，蓄电池监控控制单元J367安装在蓄电池的负极接线柱上，其内部结构见图2-74，J367内部包括微处理器、NTC电阻和分流器（低阻值高精度电阻）。NTC电阻主要通过测试蓄电池负极接线柱的温度来记录蓄电池的温度，通过检测蓄电池温度来进行充电电流的控制，防止蓄电池温度过高，析出气体；分流器主要用于测量蓄电池的充放电电流。J367在工作时，主要采集蓄电池的温度、蓄电池端电压、车载电源电压和充放电电流等信息，进行蓄电充电状态评估和蓄电池内部电阻测算。所有数据通过LIN总线输送至车载电源控制单元J520中。图2-73J367安装位置图

电源系统检修图2-74J367内部结构

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2．电源管理系统工作过程

当发动机输出功率要求较大时，蓄电池的技术状况较好时，电源管理系统会进入牵引模式，在这个模式下，交流发电机输出电压会降至12.2V，此电压低于正常蓄电池电压，此时交流发电机的输出电流也会降低，发电机工作强度降低，发动机负荷减少，燃油消耗量减少，二氧化氮的排放量也会减少。在牵引模式下，由发电机和蓄电池共同向其他用电设备供电，如图2-75所示。图2-75牵引模式

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当车辆靠惯性滑行时，与牵引模式相反，电源管理系统会进入给蓄电池充电（再生）模式，在这个模式下，交流发电机输出电压会增加至15V，此电压高于正常充电电压，发电机工作强度增加，发动机负荷增加。在蓄电池充电（再生）模式下，由发电机向其他用电设备供电，并向蓄电池充电，如图2-76所示。图2-76蓄电池充电（再生）模式

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四、评价与反馈

1．自我评价

（1）完成本学习后，回答以下问题：

①迈腾B8电源系统由哪些部件组成？________________________________________________________________。

②迈腾B8电源系统是如何工作的？________________________________________________________________。

（2）如何进行蓄电池监控单元的更换？________________________________________________________________。

（3）实训过程完成情况如何？________________________________________________________________。

（4）你认为自己的知识和技能还有哪些欠缺？________________________________________________________________。签名：______________年____月____日

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五、技能考核标准（表2-9）思考与练习

（一）填空题

1．交流发电机产生磁场的装置是________。

2．交流发电机用电压调节器式通过调整________来保证发电机输出电压的。

3．进入夏季，维护作业时应将蓄电池电解液密度________。

4．在蓄电池放电过程中，正极板活性物质由________变成________。

5．蓄电池使用过程的充电称为________。

6．从免维护蓄电池的玻璃观察孔看到绿色，说明________。

7．汽车上采用________的充电方法。

8．铅酸蓄电池额定容量与________有关。思考与练习

（二）判断题

1．当蓄电池液面降低时，在补充充电前应添加电解液至规定高度。（

）

2．蓄电池和发电机搭铁极性必须一致。（

）

3．蓄电池单格中正极板比负极板多一片。（

）

4．在配制电解液时，注意不能将浓硫酸倒入水中。（

）

5．充电指