汽车电气系统的组成与特点

1、一、汽车电气系统的组成现代汽车所装备的电气系统，按其用途可大致归纳并划分为下面四部分：1电源系统电源系统包括蓄电池、发电机及其调节器。前两者是并联工 作，发电机是主电源，蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器 的作用是在发电机转速升高时，自动调节发电机的输出电压使 之保持稳定。2用电系统汽车上用电系统大致可分为以下几类：(1) 起动系：主要机件是启动机，其任务是起动发动机。(2) 点火系：它是汽油发动机的组成部分，包括电子点火系 统或传统点火系统的全部组件。其任务是产生高压电火花，按 发动机的工作顺序点燃气缸内的可燃混合气。(3) 照明系统：包括车内外各种照明灯以及保证夜间安全行 车所必须的灯光，

2、其中以前照明灯最为重要。军用车辆还增设 了防空照明。(4) 信号系统：包括电喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种信号灯 等，主要用来保证安全行车所必要的信号。(5) 电子控制系统：主要指由微机控制的装置，包括：电子 控制点火装置、电子控制燃油喷射装置、电子控制防抱死制动 装置、电子控制自动变速装置等，分别用来提高汽车的动力 性、经济性、安全性、排气净化和操纵自动化等性能。(6) 辅助电器：包括电动刮水器、低温起动预热装置、空调 器、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器 等。辅助电器有日益增多的趋势，主要向舒适、娱乐、保障安 全方面发展。3检测系统包括各种检测仪表如电压表、电流表、水温表、油压

3、表、燃 油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯，用来监测发 动机和其它装置的工作情况。4配电系统配电系统包括中央接线盒、电路开关、保险装置、插接件和 导线等，以保证线路工作的可靠性和安全性。二、汽车电气系统电系的特点 汽车电气系统具有以下四个特点： 1低压汽车电系的额定电压有 12 伏( V)、 24V 两种，汽油车普遍 采用 12V 电系，而柴油车多采用 24V 电系。电器产品额定运行 端电压，对发电装置 12V电系为14V ;对24V电系为28V。对 用电设备电压在0.91.25倍额定电压范围内变动时应能正常工 作。2直流汽车电系采用直流是因为起动发动机的启动机，为直流串激 式电动机，

4、其工作时必须由蓄电池供电，而蓄电池消耗电能后 又必须用直流电来充电。3单线制是指从电源到用电设备只用一根电线连接，而另一根导线则 由金属部分如车体、发动机等代替作为电器回路的接线方式， 具有节省导线、简化线路、方便安装检修、电器元件不需与车 体绝缘等优点而得到广泛采用。但在个别情况下，也采用双线 制。4负极搭铁采用单线制时，蓄电池的负极必须用导线接到车体上，称为 负极搭铁，这是国家标准规定的，也是交流发电机正常工作的 必要条件。第二节蓄电池的构造与识别一、蓄电池的与类型（一） 功用蓄电池是一种可逆的低压直流电源， 是汽车电源的重要组成 部分。蓄电池既能将化学能转换为电能， 也能将电能转换为化学

5、 能。它的作用是：1起动发动机时， 供给起动机大电流， 故称为起动型蓄电 池。2在发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。3当用电设备短时间耗电超过发电机供电能力时， 协助发 电机向用电设备供电。4蓄电池存电不足， 而发电机负载又较小时， 它可将发电 机的电能转变为化学能储存起来 （即充电 ）。另外，蓄电池相当于一个大电容器， 它可随时将发电机产生 的过电压吸收掉，起到保护晶体管、延长其使用寿命的作用。（二）类型按其外部结构可分为： 橡胶槽和塑料槽蓄电池。 按其性能可 分为：湿荷电、干荷电和免维护蓄电池等。目前汽车上广泛采用 干荷电、免维护塑料槽的铅酸蓄电池。二、蓄电池的结构和识别铅酸蓄

6、电池的构造如 图 4-1 所示。它主要有极板、隔板、电 解液和外壳等部分组成。1极板 极板分正极板和负极板，每片极板均由栅架和活性物质构 成。制成正极板上的活性物质为二氧化铅，呈棕红色；负极板上 的活性物质为海绵状纯铅，呈青灰色。为了增大蓄电池的容量， 需要把正、 负极板分别焊成极板组， 且负极板组比正极板组多一 片。图 4-1 干荷电蓄电池的结构1-外壳 2-正极板 3- 加液孔螺塞 4-电池盖 5-负极柱 6- 负极板组7-正极板组8-隔板9-负极板10-正极板2. 隔板隔板通常用木质、微孔橡胶、微孔塑料或玻璃纤维制成。隔 板安装在正负极板之间，防止正负极板相碰而短路。隔板一面制 有沟槽，

7、装配时有沟槽面应竖直面向正极板。3. 电解液电解液由纯净硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。其密度大小可用密度计测量，一般为 1.231.30g/cm3之间。4. 外壳蓄电池外壳用橡胶或塑料制成整体，用以储存电解液和支承极板。相邻两单格之间有隔壁，把每个外壳分成三个或六个单格。5. 极柱与穿壁式联条每个单格电池都有正、负两个极柱，分别连接正、负极板组， 连接正极板组的叫正极柱， 连接负极板组的叫负极柱。 正极柱接 起动机开关接柱，负极柱接车架（接铁）。穿壁式联条用来连接相邻单格电池的正、 负极柱，使单格电 池相互串联成多伏的电池。 如一只12V的蓄电池由6个单格电池 串联而成。三、蓄电池的型号标志

8、根据原机械工业部标准 JB2599-1985铅蓄电池产品型号编 制方法规定，蓄电池型号由三部分组成，各部分之间用破折号分开，其内容及排列如下:(2) 电池类型。根据蓄电池主要用途划分。启动型蓄电池用“Q'表示，代号“ Q'是汉字“起”的第一个拼音字母。(3) 电池特征。为附加部分，仅在同类用途的产品具有某种特征，而在型号中又必须加以区别时采用。如用干荷电蓄电池， 则用汉字“干”的第二个拼音字母“ A”表示；如为无需(免)维 护蓄电池，则用“无”字的第一个拼音字母“W来表示。当产品同时具有两种特征时，原则上应按 表4-1顺序用两个代号并列 表示。(4) 额定容量。是指20h率额定

9、容量，用阿拉伯数字表示， 单位为安培 小时(A h)，在型号中可略去不写。蓄电池容量通常以正极板的片数 n来估算，每片标准正极板 额定容量Cs为15Ah，则蓄电池额定容量 C20=Csn。(5) 特殊性能。在产品具有某些特殊性能时， 可用相应的代号 加在型号末尾表示。如“ G'表示薄型极板的高启动率电池，“ S” 表示采用工程塑料外壳与热封合工艺的蓄电池。表4-1蓄电池产品特征代号序号产品特征代号序号产品特征代号1干荷电A7半密封式B2湿荷电H8液密式Y3免维护W9气密式Q4少维护S10激活式I5防酸式F11带液式D6密封式M12胶质电解液式J例1:东风EQ2102型越野汽车用6-QW

10、-180型蓄电池：表示由6个单格电池组成，额定电压为12V，额定容量为180Ah的启动型免维护蓄电池。例2:解放CQ1121J载货汽车用6-QAW-180型蓄电池：表 示由6个单格电池组成，额定电压为 12V，额定容量为180Ah 的启动型干荷电免维护蓄电池。例3:北京BJ2020型吉普车用6-QA-60型蓄电池：表示由6 个单格电池组成，额定电压为12V，额定容量为60Ah的启动型 干荷电蓄电池。四、铅酸蓄电池工作原理铅酸蓄电池的充、放电是由正极板上的活性物质二氧化铅（PbQ）和负极板上的活性物质海绵状的纯铅（Pb）与电解液中 的硫酸（HSQ）发生化学反应来完成的。（一）电动势的建立当正、负

11、极板浸入电解液后，在单格蓄电池的正负极柱间产生电动势。在正极板处，少量PbQ溶入电解液，与水（HC）生 成Pb(OH 4,再分解成四价铅离子(Pb4+)和氢氧根离子(0H)。即：PbO2 + 2战0一 Pb (OH ) 4Pb (OH) 4= Pb4+ 4OH -Pb4+沉附于极板的表面，OH留在电解液中，使正极板相对于 电解液具有正电位。当达到平衡时，约为+2.0V。在负极板处金属铅受到两方面的作用，一方面它有溶解于电 解液的倾向，因而有少量铅进入溶解，生成二价铅离子(Pb2+ )，在极板上留下两个电子(2e)，使极板带负电；另一方面， 由于正、负电荷的吸引，Pb2+有沉附于极板表面的倾向。

12、当两者达到平衡时，溶解便停止，负极板相对于电解液具有负电 位，约为0.1V。因此，在外电路未接通，反应达到相对平衡状态时，蓄电池 的电动势为：2.0 ( 0.1 ) = 2.1V这是单格蓄电池正负极间的电动势，对于6个单格串联而成的一块蓄电池，则其电动势为 2.1 X 6 = 12.6V。(二) 放电过程将蓄电池的化学能转换为电能的过程称为放电过程，如图4-2a所示。图4-2蓄电池充放电过程(a)放电过程(b)放电终了(c)充电过程蓄电池接上负载，在电动势的作用下，电流从正极经过负载 流向负极（即电子从负极流向正极），使正极电位降低，负极电 位升高，破坏了原有的平衡。电解液中H2SQ的电离过程

13、为：H2SO4U 2H + + SO4_在正极板处，卩以+与电子结合变成P6 +, Pb2+与电解液中的硫 酸根离子（SO）结合生成PbSO沉附于极板上，即：Pb4+ 2e f Pb2+; Pb2+ + SO4_f PbSO4。在负极板处，Pb2+与电解液中的SO -结合也生成PbSO沉附 于负极板上，而极板上的金属铅继续溶解，生成Pb2+和电子，即：Pb- 2ef Pb2+; Pb2+ + SO4PbSQ。在电解液中， H-和OH结合生成水，即：4H " + 4OH-f2出0。如果电路不中断，上述的化学反应继续进行，使正极板上的PbQ和负极板上的Pb都逐渐转变为PbSO,电解液中的

14、H2SO含 量逐渐减少而水含量增多，故电解液的相对密度下降。同时因PbSO的导电性比PbO和Pb差，随其含量的逐渐增加其内阻增 大，使供电能力下降。蓄电池在放电过程中总的化学反应方程式为：PbQ + 2H2SQ+ Pb= 2PbSO+ 2H2O（三）充电过程将电能转换成蓄电池的化学能的过程称为充电过程，如图4-2c所示。充电时，蓄电池应接直流电源，蓄电池的正极接电 源正极，蓄电池负极接到电源负极。当电源电压高于蓄电池的电动势时，在电场力作用下，电流 从蓄电池的正极流入，负极流出 (即驱使电子从正极经外电路流 入负极)。这时在正负极发生的化学反应正好与放电过程相反。在电场力的作用下，正、负极板上

15、的硫酸铅和电解液中的水 均发生电离。即：PbS04二 Pb2+ + S02_;出0二 H+ OH-在正极板处，Pb2+失去两个电子2e变成Pb4+,与电解液中的 0H结合生成Pb (OH 4。它又分解为PbO和HO, PbQ附着在正 极板上，即：Pb2+-2e Pb4+; Pb4+ + 40H JPb(OH)4; Pb(OH) 4二 PbO2+ H2O o在负极板处，Pb2+在电场力的作用下获得两个电子 2e变成金 属铅，并附着在负极板上。即：Pb2+ + 2» Pbo在电解液中，冈和S04 -结合生成PbSO,即：2H- + S04-H2SO40可见，在充电过程中，正、负极板上的PbSO将逐渐恢复为PbQ