汽车电气设备构造与维修

1. 汽车电气设备构造与维修

2. 第一章 电源系 电源系系统：向车上用电设备或控制装配供电，满足汽车的需要。它的组成： • 发电机：由发动机带动，把机械能→电能→整流→调压→[供电（设备）储存（电池） • 调节器：避免因发动机转速过高产生电压过大。（调节励磁电流）维持恒定电压输出。 • 蓄电池：化学能《=》电能[提供能量：起动时。储存能量：正常行驶] • 电流表：用来指示蓄电池充电或放电电流的大小。（注意连接方法）

3. 第一节 蓄电池的构造与型号 • 概述 铅酸蓄电池。由负极板，正极板和电解液（纯HSO4+蒸馏水）。分为普通型、干荷电型和免维护型等。 • 作用与特点 提供大电流；供电；储存电能；电容器。 单格电压高；内阻小；性能可靠；价廉。

4. 蓄电池的基本组成

5. 第一节 铅酸蓄电池 • 蓄电池基本结构 • 极板（组） • 栅架 • 活性物质 • 正极：PbO2 • 负极：Pb • 隔板 • 外壳 • 连条 • 电解液:H2SO4+H2O • 盖、极桩、封口料、注液口

6. 干荷电蓄电池： 在干燥、保存期内使用，加入适当密度的电解质。静置30min，调整电解液密度、高度，可使用，不必初充电。 便于运输保管、且不须初充电。 当储存超过保存期时，因部分极板已氧化，使用前应充电5-10H才可使用。 • 免维护蓄电池： 结构特点 • 超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板 • 设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发；装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。 • 栅架 改进合金材料减少自放电、电解现象并减小内阻 • 带密度计，不同颜色判断电池存电量：绿色，深绿色，浅黄色。 • 性能特点 • 免维护或极少维护 • 寿命长(8年以上） • 内阻小，起动性能好

7. 国产蓄电池规格型号 按照标准JB/T2599-1993的规定，蓄电池产品型号共分为三段，五个含义。 1、串联单格电池的数，用阿拉伯数字表示。其UN为它的2倍。 2、电池的用途。Q：起动用蓄电池。 3、蓄电池的特征代号。无符号：普通式铅蓄电池。A：干荷蓄电池。 4、放电额定容量，我国用20H放电率额定是表示（A.H）。 5、特殊性能，D：低温起动性能好。 • 例：6-QA-60，6—Q—105D

8. 第三节蓄电池的工作原理与工作特性 • 工作原理 • 静态时（充好电） • 正极：Pb4+ • 负极：2e • 电解液：H2SO4 +H2O • 正、负极电位差：2.1v • 12v蓄电池电压：11.7v-12.6v • 电解液密度：1.1-1.27

9. 工作原理(续） • 放电时 • 正极：PbO2+H2SO4+2H++2e- →PbSO4 +2H2O • 负极： Pb+SO42- →PbSO4+2e- • 电解液：H2SO4减少，H2O增加，密度↓ • 总反应： • PbO2+Pb+2H2SO42 PbSO4+2H2O

10. 工作原理（续） • 充电时 • 正极：PbO2 • 负极：Pb • 电解液：H2SO4增加，H2O减少，密度↑ • 总反应： • 2PbSO4+2H2O PbO2+ Pb +2H2SO4 • 过充电：H2O分解为H2和O2

11. 电动势与内阻 1、静止电动势：在静止状态下，极板间电位差，其值取决于电解液的密度和温度。 经验公式：EJ=0.85＋P25℃ P25℃：25℃时的电解液密度。P25℃=PT＋0.0075 （T－25）PT：测量的电解液密度。 2、内阻：极板电阻、隔极电阻、电解液电阻、联条和极柱电阻等内阻。大小与电解液的密度和温度有关。 P↓，电阻↑；P↑↑，电阻↑；T↓↓，电阻↑；极板面积越大越薄，极板电阻↓；放电结束时，电阻↑ • 蓄电池在良好技术状态下。内阻和很小{40℃ R0=0.01Ω －20℃ R0=0.019Ω 满足起动机工作要求（大电流）。 • 对于完全充电的蓄电池在T=20℃时，内阻PO可用经验公式得到PO=Цe/1.71Qe（Цe：额定电压Qe额定容量）

12. 工作特性 • 静态 • 电动势范围： 1.95V~2.1V • 电解液密度范围： 1.1~1.29 • 充电特性（图） • 条件：恒定电流 • 电压与电动势的关系：U = E0 + I R • 电压的变化 • 密度的变化

13. 充电特性

14. 放电特性（图） • 条件：恒定电流 • 电压与电动势的关系： U = E0－ I R • 电压的变化 • 密度的变化 • 终止电压：与放电率有关（图）

15. 第四节 蓄电池的容量与影响因素 • 蓄电池的容量 • 容量概念 容量（安时）=放电电流（安）×放电时间（小时） 即 C= If × tf (Ah) • 20h放电率额定容量(Ah) • 有关规定：GB5008.1--1991 • 举例 ：6—Q—105（20h*5.25A=105Ah) 储备容量（min)

16. 影响容量的因素 • 极板结构 • 电解液：温度，密度 • 放电电流（下表） 实际容量与放电电流间的关系 （标称容量：135Ah）

18. 第五节 蓄电池的充电方法 • 充电设备:硅整流、可控硅、快速充电机 • 充电方法 • 按过程分类 • 定流充电 • 特点与连接 • 定压充电 • 特点与连接 • 快速充电 • 问题的提出 • 原理 • 方法（图）与注意

19. 第五节 蓄电池的充电方法 • 充电方法（续） • 按作业分类 • 初充电 • 补充充电*（条件、步骤、要求） • 防硫化充电（间歇过充电） • 锻炼循环充电（大充大放） • 去硫充电（水冲洗）

20. 第六节 蓄电池的正确使用与维护 • 使用与技术状态检查 使用要求——大电流放电时间、充电电压、过放电状态、电解液密度。 检查——液面高度、密度、放电程度 • 使用维护 • 安装牢固——接触电阻影响 • 保持清洁——漏电问题 • 检查溶液密度——补充蒸馏水

21. 第七节 蓄电池的常见故障 • 常见故障 • 容量降低 • 现象：起动时运转无力 • 原因： • 新蓄电池初充电不足 • 溶液密度不对 • 过度放电，活性物质脱落 • 长期不用，极板硫化

22. 第七节 蓄电池的常见故障 • 常见故障（续） • 自行放电 • 现象：每日放电 • 原因 • 电解液不纯 • 局部有短路 • 充电困难 • 现象：充不上电 • 原因 • 内部有短路或极板变形

23. 免维护（MF）蓄电池 • 结构特点 • 隔板 • 超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板 • 减小极板短路和活性物质脱落 • 孔塞 • 通气孔设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发 • 通气孔中装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。 • 栅架 • 改进合金材料（铅钙合金取代铅锑合金）减少自放电、电解现象并减小内阻 • 性能特点 • 免维护或极少维护 • 寿命长(8年以上） • 内阻小，起动性能好

24. 胶体蓄电池 • 特点 • 胶体电解液，不易流动和蒸发，水分 损失极少 • 自放点率极小，可充电后长期存储 （1-2年）、便于启用 • 放电特性好 • 比能量特别是比功率要比常规铅酸蓄 电池大 20% 以上 • 寿命比一般蓄电池长一倍左右 • 也是免维护 • 应用 • 电动汽车、电动自行车、UPS电源等

25. 硷性蓄电池 • 结构特点 • 电解液为硷性溶液 • 主要种类 • 镉镍（Cd-Ni)蓄电池 • 正极：Ni(OH)3 • 负极：Cd • 电解液：KOH • 铁镍(Fe-Ni)蓄电池 • 银锌(Ag-Zn)蓄电池 • 镍氢（Ni-H)蓄电池 • 性能特点 • 能量密度高 • 少维护、寿命长（可长达10～20年） • 荷电保持能力强 • 价格高

26. 燃料电池（FC） • 燃料电池结构原理 • 正极：O2（或空气） • 负极：H2（或其它燃料如甲醇） • 电解液：KOH（或高分子电解质膜） • 反应过程： • 2H2+O2→2H2O（在催化剂作用下） (与电解水的过程相反)

27. 氢氧燃料电池 在催化剂的作用下，在电解液中使氢失去电子，氧得到电子，并与氢离子和电子结合生成水。电子通过外电路的移动形成电流。 氢气作为“燃料”，氧气作为氧化剂。氢和氧通过电化学反应释放出电能。

28. 氢-空气燃料电池 • 结构 • 负极：氢气 • 正极：空气 • 电解质薄膜

29. 甲醇燃料电池 氢离子+氧+电子 甲醇 分解

30. 燃料电池的特点及应用 • 燃料电池与普通电池的区别 • 普通电池只是一个有限的电能输出和储存装置。 • 燃料电池则不同，参与反应的化学物质氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供。 • 只要能保证氢氧反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。从这个意义上说，燃料电池是一个氢氧发电装置。 • 燃料电池特点 • 能量密度更高 • 无环境污染 • 燃料电池的应用 • 纯电动汽车（EV）、航天方面

31. 三菱公司的燃料电池汽车 氢燃料箱 燃料电池系统

32. 丰田燃料电池汽车 燃料电池汽车 独立轮毂电机 氢燃料箱 燃料电池组

33. 蓄电池 • 思考题与练习题 • 1、说明蓄电池正、负极板的主要材料，以及电解液的主要成分。 • 2、分别说明蓄电池在充、放电过程中正、负极板各自生成什么物质？充、放电过程中溶液的密度有什么变化？ • 3、说明定流充电与定压充电各自的优缺点。 • 4、某蓄电池使用中发现容量降低、起动无力，分析可能的故障原因。

34. 蓄电池 • 思考题与练习题（续） • 5、国产6-Q-135型蓄电池额定容量是多少？若以20h放电率放电，其放电电流是多少？若以135A电流放电，能否连续放电1小时？ • 6、说明蓄电池使用维护中需要注意的主要问题。 • 7、说明免维护蓄电池的优点。

35. 第九节 交流发电机构造及类型 • 概述 • 发电机的作用——提供电源 • 发电机的种类——直流与交流 • 使用交流发电机的优点——结构简单、价廉、变压、便于维护。 • 汽车发电机的种类 1、按总体结构分类 • 有刷发电机（普通--JF132、整体式--CS121、带真空助力泵--JFZB292） • 无刷发电机—JFW1913 • 永磁发电机—JFW1712

36. 2、按搭铁方式分类——内、外搭铁 • 3、按整流管数目分类——六管、八管、九管、十一管等

37. 第九节 交流发电机构造及类型 • 普通交流发电机的构造（图） • 转子 • 作用：产生磁场 • 结构： • 爪极 • 磁场线圈 • 定子 • 作用：产生交流电（交流电压、电流） • 结构： • 铁心 • 电枢绕组 • 绕组结构及连接

38. 第九节 交流发电机构造及类型 • 交流发电机构造

39. 第九节 交流发电机构造及类型 • 交流发电机的构造（续） • 整流器 • 作用 • 接法：三相桥式（图） • 端盖与电刷 • 电刷的作用：向转子线圈引进磁场电流 • 国产交流发电机型号系列 按QC/T73—1993规定：产品代号、电压等级、电流等级、设计序号、变形代号 • JF系列—JF1512 JFZ1813Z

40. 第十节交流发电机的工作原理及特性 • 交流发电机的工作原理 • 两个基本关系 • f = p·n /60 • E = Ce· n· Φm • 整流原理（图） • 整流电压平均值U与线电压UL、相电压Uφ的关系 U =3/π×ULm= 3√2 /π×UL=1.35 UL = 2.34 Uφ 其中：U=整流电压平均值，ULm=线电压幅值， UL=线电压有效值，Uφ=相电压有效值 • 整流管选择 • ID = 1/3 ·I • UDRM = √2 ·UL ≈ U（实际远大于此值）

41. 第十节交流发电机的工作原理及特性 • 交流发电机的工作原理（续）

42. 整流管连接

43. 第十节交流发电机的工作原理及特性 • 交流发电机的工作原理（续） • 中性点电压问题 • UN （平均） = U/2 • 中性点电压波形（图）， • 三谐波发电原理 • 中点二极管电路（图） • 发电机的激磁问题 • 自激问题 • 它激问题

44. 中性点电压

45. 第十节交流发电机的工作原理及特性 • 交流发电机的特性 • 空载特性（图） • I = 0, U = f ( n ) • 它激阶段 • 自激阶段 • 外特性（图） • n = const, U = f ( I ) • U下降的原因 • 阻抗压降 • 电枢反应

46. 第十节交流发电机的工作原理及特性

47. 第十节交流发电机的工作原理及特性 • 交流发电机的特性（续） • 输出特性（图） • n<n1（空载转速）: I = 0，不能带负载。 • n1<n<n2（满载转速）：随着转速增加，带负载能力增强；n=n2时，I=额定电流。 • n>n2：转速增加，I增长有限（限流能力）。I≤Imax

49. 第十节交流发电机的工作原理及特性 • 其它车用交流发电机 • 无刷电机 • 爪极式（图） • 永磁式（图） • 带励磁机式（图）