学习目标2：正确认识汽车供电系统

1、学习目标2能够正确认识汽车供电系统4.2 汽车供电系统 汽车供电系统主要由蓄电池、发电机、电压调节器、充电指示灯、点火开关、导线和电缆等组成。蓄电池和发电机并联于汽车电路之中，发电机是主要电源，蓄电池是辅助电源，供电系统的组成如图所示。 在发动机起动时，蓄电池向起动机和点火系统供电。发动机起动后正常工作时，由发电机向用电设备供电，并向蓄电池充电。由于发电机是由发动机通过传动带驱动的，当发动机转速变化时，发电机输出的电压也会变化。为满足汽车用电设备及蓄电池充电恒定电压的要求，供电系统中设置了电压调节器，以保证发电机输出的电压稳定在一定范围内，防止因电压起伏过大而烧毁用电设备。充电状态指示灯用于指

2、示蓄电池的充放电情况。4.2.1 发电机 发电机是汽车用电设备的主要电源。汽车上所用的交流发电机按调节器是否单独安装可分为两大类：一类交流发电机的调节器单独安装，称为硅整流交流发电机；另一类交流发电机的调节器安装在发电机内部，称为整体式交流发电机。 硅整流三相交流发电机应用比较广泛，它以硅二极管为整流器，将交流电转变成直流电。 1发电机的结构 三相交流发电机的结构，如图所示。 （1）转子 交流发电机转子的作用产生磁场，由滑环、转子轴、爪极、磁扼、磁场绕组等部件组成，如图（a）所示。 转子轴上压装着两块爪极，爪极空腔内装有励磁绕组和磁轭。滑环（集电环）由两个彼此绝缘的铜环组成，压装在转子轴上并与

3、轴绝缘，两个滑环分别与励磁绕组的两端相连。 当给两滑环通入直流电时，励磁绕组中有电流通过，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，从而形成相互交错的磁极，如图（b）所示。当转子转动时，便产生旋转的磁场。 （2）定子 定子的作用是产生交流电，由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称嵌放在定子铁芯的槽内，如图所示。 三相绕组的连接方法有星形（Y形）连接和三角形（形）连接两种，如图所示。通常采用星形接法。 定子安装在转子的外面，与发电机的前后端盖固定在一起。当转子在内部转动时，引起定子绕组中磁通的变化，定子绕组中便产生交变的感应电

4、动势。 （3）整流器 整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，由整流板和整流二极管组成。整流二极管分为正极管和负极管两种，引出正极的为正极管，引出负极的为负极管，如图所示。 6管交流发电机的整流器由6只硅整流二极管分别压装或焊装在相互绝缘的两块整流板上。安装正极管的为正极板，带有输出端螺栓。安装负极管的为负极板，负极板和发电机外壳直接相连（搭铁），也可将发电机的后端盖直接作为负极板。 （4）端盖及电刷组件 端盖一般分为前端盖和后端盖两部分，主要作用是支承转子、定子、整流器和电刷等部件。端盖一般用铝合金等铸成，可有效的防止漏磁，并且散热性好。 电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷架

5、有外装式和内装式两种形式，外装式从发电机的外部拆下电刷弹簧盖板即可拆下电刷，如图（a）所示；内装式需拆开发电机后才能拆下电刷，如图（b）所示。内装式由于拆装检修不方便，因此现在很少采用。 电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组，两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。 （5）带轮及风扇 交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机转子轴和风扇一起旋转，风扇用于发电机的散热。 （6）电压调节器 由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动的，因此发电机转子的转速随发动机工况的不同，变化范围非常大，导致发电机的输出电压变化较大，无法满足汽车用电设备和蓄电池恒定电压的

6、工作要求。 电压调节器的作用是在发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持恒定。使其不会因电机转速高时电压过高，而烧坏用电设备或导致蓄电池过充电。也不会因发电机转速过低而电压不足，导致用电设备不能正常工作。电压调节器外形如图所示。 2交流发电机的型号 根据国家汽车行业标准QC/T73-1993汽车电气设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机型号由五部分组成。 （1）产品代号用字母表示： JF硅整流交流发电机；JFZ整体式交流发电机；JFW无刷交流发电机。 （2）电压等级代号用数字表示： 1表示12V系统；2表示24V系统；6表示6V系统。 （3）电流等级代号如表所示。表 交流发电机电流等级代号

7、电流等级代号123456789电流（A）19202930394049505960697079808990 （4）设计序号表示产品设计的先后顺序。 （5）交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看，Y右调整臂，Z左调整臂。若无字母，表示调整臂位于中间位置。 例如JFZ1913Z型交流发电机型号的含义为：整体式交流发电机、电压等级为12V、输出电流大于90A、第13次设计和调整臂位于左边。4.2.2 蓄电池 蓄电池是把化学能转化为电能，靠其内部的化学反应储存电能或向用电设备供电。是一个可逆的低压直流电源。 1蓄电池的作用汽车上有蓄电池和发电机两个直流电源，其中发电机是主电源，蓄电池是辅助电源

8、。两个直流电源的互补，可以有效地使用电设备在不同情况下都能正常工作。 蓄电池的作用有：发动机起动时，蓄电池向起动系、点火系统和燃油喷射系统等用电设备供电。当发动机低速运转时，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。当发动机中、高速运转时，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发动机的剩余电能储存起来。当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。蓄电池还能吸收电路中的瞬间过电压，保持汽车电气系统电压的稳定，保护电子元件。 2蓄电池的分类 目前燃油汽车上使用的蓄电池主要有铅酸蓄电池和镍碱蓄电池两大类。同时各国各国正在不断探索和研制电动汽车，其主要动力源为新型高能动力电池。

9、各种电池的优缺点如表所示。表 蓄电池的分类类型优点缺点适用车辆铅酸蓄电池结构简单、内阻小、电压稳定、可短时间提供强大的起动电流、价格便宜比容量小、使用寿命相对较短一般车辆镍碱蓄电池容量大、使用寿命长、维护方便、能承受大电流放电而不易损坏活性物质导电性差、价格较高使用时间长、可靠性能高的车辆动力电池比容量大、无污染、充放电性能好、使用寿命长结构复杂、成本较高电动汽车 铅酸蓄电池由于结构简单、内阻小和价格便宜等优点，应用比较广泛。铅酸蓄电池又可分为普通铅酸蓄电池、干荷电铅酸蓄电池、湿荷电铅酸蓄电池和免维护铅酸蓄电池等。各种铅酸蓄电池的特点如表所示。表 铅酸蓄电池的分类类型特点普通铅酸蓄电池新蓄电池

10、的极板不带点，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电时间较长，需要定期维护。干荷电铅酸蓄电池新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。在规定的保存期内，如需使用，按规定加入电解液后，静置2030min即可，需要定期维护。湿荷电铅酸蓄电池新蓄电池的极板处于已充电状态，电池内部有少量电解液。在规定的保存期内，如需使用，按规定加入电解液后，静置2030min即可，需要定期维护。免维护铅酸蓄电池使用中不需要维护，可用34年不需补加蒸馏水，极柱腐蚀极少，自放电少。 3蓄电池的结构 铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、极柱等组成，如图所示。 （1）极板 极板分为正极板和负极板，

11、均由栅架和活性物质组成，是蓄电池的核心部件。正极板的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈棕褐色。负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈深灰色。将活性物质做成膏状涂敷在栅架的空隙里并进行干燥，便制成极板。 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。将正负极板各一片浸入电解液中，可获得2V的电动势。为了增大蓄电池容量，通常把多片正负极板并联，用横板焊接成正负极板组，构成一个单格蓄电池，如图（a）所示。一个蓄电池通常由一个或几个单格电池串联而成。 栅架的作用是固结活性物质，一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐腐蚀性和一定的机械强度，如图（b）所示。为了减低蓄电池的内阻，改善

12、蓄电池的起动性能，有些蓄电池采用了放射形栅架。 （2）隔板 隔板在正、负极板间起绝缘作用，使蓄电池结构更为紧凑。隔板上有许多微孔，有利于电解液渗透。隔板一面平滑，另一面有凹槽。带沟槽的一面应朝向正极板，使正极板在充电、放电过程中电解液能顺利地上下流通。另外，当正极板上的活性物质脱落时，能沿隔板槽迅速沉至容器底部。 （3）电解液 电解液的作用是使离子间导电，并参与蓄电池的化学反应。电解液由纯硫酸（H2SO4）和蒸馏水按一定的比例配制而成，密度一般为1.241.30g/cm3。 电解液的密度和纯度对蓄电池的性能和使用寿命有很大的影响。电解液的密度越大，电解液越不容易结冰，并能提高蓄电池的容量。但密

13、度过大，则粘度增加，会降低蓄电池的容量，缩短蓄电池的使用寿命。 （4）壳体 蓄电池壳体的作用是盛放电解液和极板组，使铅蓄电池构成一个整体。多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，壳内由间壁分为3个或6个相互分离的单格，单格之间用铅质联条串联。 壳体底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路。壳体上部有电池盖密封，电池盖上有每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。蓄电池化学反应产生的气体可通过加液孔盖上的通风孔顺利排出。 （5）汇流排 汇流排的作用是将单格电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。汇流排一般由铅锑合金制成，有外露式、穿壁式和跨越式三种。 （6）接线柱 普通的铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱。一个为正接线柱，旁边标有+或P记号；另一个为负极接线柱，旁边标有-或N记