《汽车电气基础知识》电源系统

1、模块2、电源系统 知识目标： 1. 掌握汽车电源系统的功用与组成。 2. 正确描述蓄电池的基本结构和工作原理。 3. 掌握蓄电池的使用维护与常见故障诊断。 4. 掌握硅整流交流发电机的基本结构与工作原理。 5. 掌握发电机的检修与实验。 6. 掌握电压调节器的工作原理与检修。 7. 掌握汽车电源系常见故障的诊断方法。能力目标： 1. 能够检查、维护和更换蓄电池； 2. 能够对蓄电池进行补充充电； 3. 能够完成发电机的检查与更换； 4. 能够对电压调节器进行检修。 5. 能够分析电源系统电路。 6. 能够排除电源系统常见故障汽车电源系统包括蓄电池、发电机、电压调节器及指示装置等见图2-1。电源

2、系统电路如图2-2。蓄电池与发电机并联向用电设备供电。交流发电机与发电机调节器互相配合工作，其主要任务是对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。图2-1 汽车电源系统的组成1V带 2调整臂 3发电机 4仪表盘 5点火开关 6调节器 7蓄电池 8支架图2-2 汽车电源电路2.1 蓄电池构造与维修2.1.1 概述汽车蓄电池（俗称电瓶）是一种储能装置，是低压直流电源。它并不是直接储存电能，而是将电能转化成化学能储存起来，当蓄电池连接外部电路时，化学能才变成电能，从蓄电池的正极流出经导线到负荷，再经导线流回负极完成回路放电。当发动机运转时，使用小部分动力驱动发电机以产生电能，再充入蓄电池，把

3、电能变成化学能储存。现代汽车一般均使用电压12V的蓄电池，大型柴油车则常用两个12V蓄电池串联而成24V系统。1. 汽车用蓄电池 由于汽车用蓄电池内的极板(正、负极板)上活性物质的主要成分是铅，所以称为铅蓄电池。又因铅蓄电池主要是用来起动发动机，给起动机提供强大的电流，故将汽车用蓄电池称为起动型铅蓄电池。铅蓄电池结构简单、内阻小(约0.01)、起动性能好，价格低，在汽车上得到广泛的应用。2. 铅蓄电池的作用 蓄电池是一种可逆的低压直流电源，在汽车上与发电机并联供电。其作用是： （1）发动机起动时，向起动机、点火系及仪表等用电设备供电。 （2）在发电机不发电或电压较低的情况下，向用电设备供电。

4、（3）当发电机过载时(用电设备同时接入较多)，协助发电机供电。 （4）在发动机正常运行时，发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，它可将发电机的电能转变为化学能量储存起来，即充电。 （5）能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子器件。3. 铅蓄电池的分类 汽车用铅蓄电池按其结构特点不同可分为：普通蓄电池、干荷电式(A)、湿荷电式(H)、免维护式(W)和胶体型铅蓄电池等。 4. 铅蓄电池在汽车上的安装位置铅蓄电池在汽车上的安装位置根据汽车制造厂车型结构设计而定，一般轿车安装在发动机舱内，货车安装在车架中前部的左侧或右侧，客车多装在车厢底部。它们都用特制的金属框和防震垫固定。2.1.2 蓄电池的结构及型

5、号一、普通型蓄电池的结构普通型铅蓄电池一般由三只或六只单格电池串联而成，每单格的额定电压为2V，其结构如2-3所示。主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱等部件组成。图2-3普通铅蓄电池的结构1极板极板分正极板和负极板，它们都是由栅架和活性物质组成，其形状如图2-4所示。图2-4极板与极板组（1）栅架一般由铅锑合金铸造而成，有许多大小相等分布均匀的长方形空格，下部有凸筋，上部有板耳。（2）活性物质：正极板上的活性物质为Pb02，呈红棕色，负极板上的活性物质为海棉状的纯Pb，呈青灰色，正极板比负极板厚(正极板为2.2mm，负极板为1.8mm)，将正、负极板各一片浸入电解液中，就可获得约21

6、V的电动势，为了增大蓄电池的容量，可将正、负极板分别并联，用模板焊接成正、负极板组。将正负极板组相互交错嵌合， 中间插入隔板后装入电池单 格内，形成单格电池，在每 个单格电池中负极板总是比 正极板多一片。由于是并联， 两端电压仍为2V。如图2-5 所示。2隔板隔板比极板大。其作用是：使正、负极板尽量靠近而不致于短路，缩小蓄电池的体积，防止极板变形和活性物质脱落。 它是由微孔塑料制成，具有多孔性(有利于电解液渗透)和纵向沟槽(有利于电解液上、下流通、气泡沿槽上升，还能使脱落的活性物质沿槽下沉)。3电解液蓄电池中的电解液，俗称电水，电解液的作用是形成电离，促使极板上活性物质溶解和电离，产生可逆的电

7、化学反应。 它是由密度为1.84 g/cm3的纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，其相对密度一般为1.241.31 g/cm3 之间。电解液的密度高低对蓄电池的性能和寿命有很大的影响。使用中需要根据地区、气候条件和制造厂商的要求而定。电解液必须保持高出 极板1015mm，高度 不足时，添加蒸馏水 至外壳标示的最高线， 如图2-6所示。图2-6 整体式盖板蓄电池 配制电解液必须穿戴防护器具，将浓硫酸慢慢倒入水中，且均匀搅拌。绝不可将水倒入硫酸中，否则硫酸会飞溅伤人。由于电解液的纯度、多少、相对密度直接影响蓄电池的技术性能和使用寿命，所以对其有较严格的要求，具体要求如下： （1）电解液必须保证高度纯

8、洁。严禁用工业硫酸和一般水兑制。（2）电解液相对密度必须符合标准要求。不同环境温度下电解液相对密度如表2-1 表2-1不同温度下的电解液相对密度表使用地区最低气温（）冬季夏季-401.311.27-30-401.291.25-20-301.281.25-10-201.271.2401.251.234外壳 外壳是用来盛装电解液和极板组，使蓄电池构成一个整体。外壳的材料有硬橡胶和塑料两种。外壳为整体式结构，壳内由间壁分成三个或六个互不相通的单格，每个单格的盖子中间有加液孔，加液液孔平时用盖拧紧，盖的中心有通气孔，使蓄电池化学反应放出的气体随时逸出。蓄电池外壳耐酸、耐热 、耐振冲击。如图2-7所示。

9、 图2-7 蓄电池外壳 5联条联条的作用是将单体电池串联起来，提高整个极板电池的端电压。普通电池联条的串联方式一般是外露式，而新型蓄电池联条的串联方式是封闭式（穿壁式或跨越式）。如图2-8所示。图2-8 蓄电池单格连接方式6接线柱接线柱的形状有锥形、L形。接线柱有正接线柱和负接线柱，在正接线柱上或旁边有“+”或“P”或红色油漆，在负接线柱上或旁边有“”或“N”或其它颜色油漆。二、干式荷电铅蓄电池结构干式荷电铅蓄电池与普通蓄电池的区别是，极板组在干燥状态的条件下，能够较长时间地保存在制造过程中所得到的电荷。所以干式荷电铅蓄电池在规定的保存期内（两年）如使用，只要灌入符合规定密度的电解液，搁置15

10、20min，调整液面高度至规定标准后，不需要进行充电即可使用。干式荷电铅蓄电池主要是负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。负极板上的活性物质海绵状铅(Pb)，由于面积大，化学活性高，容易氧化，使用要在负极板的铅膏中加人松香、油酸、硬脂酸等放氧化剂，并且在化成过程中有一次深放电循环，或者反复的进行充电、放电、使活性物质达到深化。化成后的负极板，先用清水冲洗后，在放入放氧化剂（硼酸、水杨酸混合液）中进行浸渍处理，让负极板表面生成一层保护膜，并采用特殊干燥工艺，即制成干荷电极板。正极板的活性物质二氧化铅（PbO2）化学活性比较稳定，其荷电性能可以较长期的保持，现已大量应用在汽车上。 三、免维护蓄电池结构

11、1. 极板栅架采用铅钙锡合金材料制成，彻底消除锑的副作用极板栅架采用铅低锑合金（含锑2%3%）材料制作的蓄电池称为少维护蓄电池。锑的存在，不仅会在电化学反应中不断地从正极板析出并迁移到负极板表面为自放电创造条件，而且使蓄电池电动势降低，充电电流增大，水的电解速度加快。2. 采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既能避免活性物质脱落，又能防止极板短路。3. 通气孔塞采用新型安全通气装置，孔塞内装有氧化铝过滤器和催化剂钯。过滤器能防止水蒸气和硫酸气体通过，避免其与外部火花接触而发生爆炸，催化剂能促使氢氧离子结合生成水再回到池内而减少水耗。4. 外壳由聚丙烯塑料制成，槽底无筋条，极板组直接安放

12、在壳底上，使极板上部容积增大33%左右，电解液储存量增大。有些免维护蓄电池在内部装有一只指示荷电状况的相对密度计（比重计）如图2-9所示。从观察镜处看若绿色圆点明显说明蓄电池荷电状况良好，若模糊表示荷电不足，若透亮或黄色表示需换蓄电池。由于免维护蓄电池储存时间长，耐充电性能好，使用寿命长，约为普通蓄电池的4倍，故已在汽车上得到广泛应用。图2-9 免维护蓄电池内装式相对密度计1绿色(充电程度在65%以上)；2黑色(充电程度在65%以下)；3浅黄色(蓄电池有故障)；4蓄电池盖；5观察窗；6光学的荷电状况指示器；7绿色小球 四、铅蓄电池的型号按照机械工业部标准JB2599-85铅蓄电池产品型号的编制

13、方法铅蓄电池的型号由三部分组成。 串联单格电池数电池类型和特征额定容量和特殊性能 第一部分表示串联的电池数，用阿拉伯数字表示，蓄电池的标准电压是该数字的两倍。 第二部分表示电池类型和特征，用两个汉字拼音字母表示。第一个字母为Q表示启动型铅蓄电池；第二个字母表示电池结构特征。如： A干荷电式 B薄型极板 W免维护式 J胶体电解液 H湿荷电式 无字母干封式铅蓄电池 第三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（单位是A.h）。有时在额定容量后面用一个字母表示蓄电池的性能特征，如： G高启动率 S塑料槽 D低温启动性能好示例：东风EQ1090汽车用蓄电池 6-QA-105D 6

14、单格电池数； QA 蓄电池的主要用途和类型； 105 数字表示20h放电率额定容量；105Ah D 蓄电池的特殊性能2.1.3 铅蓄电池的工作原理及特性一、铅蓄电池的基本工作原理当蓄电池与外负载接通时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb与H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O。充电时，正、负极板上的PbSO4分别变成了Pb、PbO2和H2SO4。所以蓄电池是根据可逆的电化学反应的原理工作的。其化学反应式为： 二、铅蓄电池的放电和充电特性 1. 放电特性：是指蓄电池在恒定电流放电状态下，电解液相对密度、蓄电池的电压随放电时间变化的规律。如图2-10所示。第一阶段： 端电压由2.14V迅速下

15、降到2.1V左右。因为放电前渗入活性物质孔隙内部的H2SO4迅速变成水，而极板外部的H2SO4还未来得及向极板孔隙内渗透，极板内部电解液相对密度迅速下降，端电压迅速下降。第二阶段： 端电压由2.1V缓慢下降到1.85V。因为单位时间极板孔隙内部的消耗量与极板外进入极板孔隙的H2SO4量基本相等，处于一种动平衡状态。第三阶段： 端电压由1.85V迅速下降到1.75V。因为极板表面已形成大量PbSO4,堵塞了孔隙，渗透能力下降，极板内电解液相对密度迅速下降。此时应停止放电，否则端电压迅速变为零。图2-10 蓄电池放电特性 蓄电池放电终了的标志：（1）单格电压下降到放电终止电压（以20h放电率放电终

16、止电压为1.75V）。（2）电解液相对密度下降到最小许可值（约1.11g/cm2）允许放电终了电压与放电电流有关。启动型蓄电池放电率与终止电压的关系如表2-2。放电电流/A0.05C200.10C200.25C201.0C203.0C20放电时间20h10h3h25min5min单格电池终止电压/V1.751.701.651.551.50表2-2 蓄电池放电终止电压与放电电流的关系2. 充电特性： 是指蓄电池在恒定电流充电状态下，电解液相对密度、端电压随时间的变化规律。如图2-11所示 第一阶段：充电开始，端电压上升较快。因为极板内部的水迅速变为H2SO4，孔隙外部的水还未来得及渗入补充，极板

17、内部电解液相对密度迅速提高所致。 第二阶段：端电压上升较平稳，至单格电压2.4V。因为单位时间内极板内消耗的水与极板处渗入的水基本相等，处于动平衡状态。 第三阶段：端电压由2.4V迅速升至2.7V。因为电解液中的水开始电解，正极板上放O2，负极板上放H2电解液中冒气泡，出现电解液“沸腾”现象。 图2-11蓄电池充电特性 蓄电池充电终了的标志是：（1）端电压和电解液的相对密度上升到最大值，且23h不再变化。（2）电解液呈现“沸腾”现象。2.1.4 蓄电池容量及其影响因素蓄电池容量 蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力。一只完全充足电的蓄电池，在允许的放电范围内（包括放电温度、 放电电流、放电终

18、止电压）所输出的电量称之为蓄电池的容量。蓄电池容量指标：额定容量、储备容量、启动容量。1. 额定容量 C20 用20h放电率容量表示。单位：Ah 国标GB5008.1-91启动用铅蓄电池技术条件规定： 将充电的新蓄电池在电解液温度为255条件下，以20h放电率的放电电流连续放电至单池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为额定容量。记为C20。 例如，6QA60型蓄电池，在电解液初始温度为25时，以3 A的放电电流持续放电20 h，单格电压降到1.75 V，其额定容量C2032060 Ah。实际测量蓄电池放电时间超过20小时为合格。 2. 储备容量Cm 国标GB5008.1-91启动用铅蓄电池

19、技术条件规定： 蓄电池在252条件下，以25A恒流放电直至单池平均电压降到1.75V时的放电时间。符号为Cm，单位为min。3. 起动容量 常温起动容量: 电解液温度为25的情况下，以3倍额定容量的放电电流连续放电至规定的终止电压时（单格1.5V）所输出的电量。持续时间应在5min以上。低温起动容量: 电解液温度为-18的情况下，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压时（单格1V）所放出的电量。持续时间应在2.5min以上。二、蓄电池容量的影响因素结构因素的影响：活性物质的数量（极板的厚薄、面积）、活性物质的孔率、极板中心距、极板的结构、生产工艺等因素。 使用条件的影响：放电电流、电解液

20、的温度、密度、纯度 1. 产品结构因素对容量的影响 （1）活性物质越多，容量就越大。 （2）极板越厚，电解液向极板深处的扩散越困难，活性物质越不易参与反应。因此，减小极板厚度可以提高活性物质 的利用率。（3）活性物质的孔率，孔率即活性物质的孔隙多少。孔率越大，硫酸溶液扩散渗透越容易，则容量相应提高。但如果孔率过大，则单位面积活性物质的数量要减少，容量却反而会下降。（4）活性物质的真实表面积。活性物质的真实表面积包括活性物质与电解液直接接触的表面积和细孔内的表面积。极板的真实表面积要比极板的几何尺寸计算面积大得多(几百倍)，真实表面积大，容量可相应提高。（5）极板中心距。极板中心距小，可以减小蓄

21、电池的内电阻，所以，在保证有足够的硫酸量的前提下，缩小极板中心距可以提高蓄电池的容量。2. 使用因素对蓄电池的影响（1）放电电流 放电电流越大，铅蓄电池输出的容量越小。因为放电电流越大单位时间内消耗的电解液越多，极板表面迅速生成PbS04，堵塞孔隙，阻碍电解液向极板内渗透，使极板内电解液相对浓度下降，电压和容量减小。 在起动机动时，起动电流较大，必须控制起动时间，每次起动时间不得超过5s，再次起动应间隔15S以上。（2）电解液的温度 电解液温度降低，蓄电池输出容量减小。因为温度降低，电解液粘度增大，渗透能力减小，同时电解液电阻增大。在冬天往往导致点火困难，难以起动，因此冬季要注意对蓄电池的保温

22、工作。（3）电解液密度 适当增加电解液的密度,减小了电解液的内阻,其渗透能力有所提高,有利于增加蓄电池的容量。但密度过高时,由于电解液的粘度增加,其内阻也增加,渗透能力反而有所降低,引起蓄电池的容量下降。（4）电解液纯度的影响 电解液中的杂质会腐蚀极板上的栅架、沉附于极板上形成局部电池产生自放电。2.1.5 蓄电池充电种类和方法 一、蓄电池的充电种类1初充电： 新蓄电池(不包括干荷电式蓄电池)或更换极板的蓄电池使用前的首次充电称初充电。其方法如下： （1）按制造厂家说明书的规定，加入一定相对密度的电解液。加注时温度不得超过30；加注后，液面应高于极板顶部1015mm,， （2）加注电解液后，应

23、将铅蓄电池静置46h，待温度低于30后才充电。此时如果电解液渗入极板而使液面下降，应补充电解液。 （3）将蓄电池正极和负极分别与充电机的正极和负极相连接。 （4）充电过程一般分为两个阶段。第一阶段的充电电流均为额定容量的Qe15，充电到电解液中放出汽泡，单格电压为24V为止。然后将电流调为额定容量的Qe30转人第二阶段充电至沸腾，相对密度与端电压连续3h不变为止。全部充电时间4565h o （5）对新启用的蓄电池，在充足电后还应以20h的放电率放电，当容量达90%Qe后，改用补充充电的电流充足电即可使用。否则应再进行多次充放电循环，直至符合要求。2补充充电蓄电池每隔23个月或单格电池电压降至1

24、.79V以下、电解液密度下降到1.15g/cm3以下、冬季放电超过25%，夏季放电超过50%时需进行补充充电，其方法如下： （1）从汽车上拆下蓄电池，清除其上的脏污，疏通加液孔盖上的通气小孔，消除极柱和导线接头上的氧化物。 （2）检查电解液密度和液面高度，如密度不符合要求，用蒸馏水和密度为14gCm3的硫酸调配。 （3）将蓄电池的正、负极分别与充电机的正负极相连接，补充充电分两个阶段：第一阶段的充电电流约为Qe10充至单格电压为2324V；第二阶段的充电电流约为Qe20充至单格电压为2527V，电解液密度达到规定值，并且在23h内基本不变，电解液呈“沸腾状态，时间约为15h。 （4）将加液口盖

25、拧紧，擦净蓄电池表面，即可使用。3去硫化充电 当蓄电电池发生硫化故障后，内阻将显著增大，充电时温升也较快，硫化严重的铅蓄电池也就只能给予报废，硫化较轻的可以用去硫化充电法加以消除。 （1）首先倒出原有的电解液，并用蒸馏水清洗两次，然后加入足够的蒸馏水。 （2）接通充电电路，将电流调至初充电第二阶段电流值进行充电，当密度上升到1.15gcm3时倒出电解液，换加蒸馏水再时行充电，直至密度不再增加为止。 （3）调整相对密度至规定值，以20h率放电电流放电至单池电压降到1.75V时，再参照初充电方法进行充电。反复进行以上过程，直至输出容量达到额定容量的80%以上，即可使用。 4. 间歇过充电 间歇过充

26、电是避免使用中极板硫化的一种预防性充电。一般应每隔3个月进行一次。 充电方法是先按补充充电方式充足电，停歇1h后，再用第二阶段的充电电流进行过充电，直至电解液大量的冒气泡时，再停止1h，然后再恢复第二阶段充电。如此循环，直到一接通充电电源，蓄电池在12min内就出现大量气泡为止。5. 循环锻炼充电蓄电池在使用中常处于部分放电的状态，参加化学反应的活性物质有限，为迫使相当于额定容量的活性物质都能参加工作，以避免活性物质由于长期不参与化学反应而收缩，每隔一段时间（如：3个月）应对蓄电池进行一次循环锻炼充电。充电方法是:先用补充充电或间歇过充电将蓄电池充足电，然后以20h放电率放电至单格电池电压降为

27、1.75V为止，其容量降低不得大于额定容量的10%，否则应进行充、放电循环，直到容量达到额定容量的90%为止方可使用。 6. 均衡充电 蓄电池在使用过程中，由于制造、使用等因素，会出现各单格电池的端电压、电解液密度和容量等的差异，采用均衡充电的方法可消除这种差异。 具体方法： 先用正常的充电方法进行充电，待端电压稳定后，停止充电1h，改用20h率电流值进行充电，每充2h停1h，反复三次，直到蓄电池各单格一开始充电立即剧烈的产生气泡为止，最后调整各单格电池的电解液密度即可。二、蓄电池充电的方法1蓄电池充电时的注意事项（1）严格遵守各种充电方法的充电规范。（2）将充电机与蓄电池连接充电时，应将蓄电

28、池正负极对应的和充电机的正负极相连。（3）充电时，导线必须连接可靠，充电时先连牢电池线，再打开充电机电源开关。停止充电时应先切断电源，再拆下电池线。充电过程中，不要连接或断开充电机引线。（4）充电过程中。要密切观察各单格电池的电压和密度变化，及时判断其充电程度和技术状况。（5）在充电过程中，要密切观察各单格的温升情况。（6）配制和灌入电解液时，一定要严格遵守安全操作规则和器皿的使用规则。（7）充电场所要备用冷水和10苏打溶液或10氨水溶液。（8）室内充电，应打开蓄电池加液孔盖，使气体顺利溢出，以免发生事故。室内要安装通风装置，并要严禁明火。 2充电的一般方法和步骤 （1）按要求接好连线。充电机

29、的正、负极应与蓄电池的正负极相连接。 （2）对蓄电池进行外观检查，并将各单格电池上的盖子都拧下来。 （3）检查电解液液面的高度应符合要求。 （4）充电机开关处于断开时，应把电流调节旋钮旋至“0”处。 （5）把充电机的电源插头插到插座上。 （6）把电压调节旋钮旋向12V一侧，固定充电时电流。 （7）充电结束，需把电流调节旋钮置于“0”位置。 （8）拆下蓄电池的连接线。 （9）检查：连续3次以上测定电解液的密度，每次间隔lOmin，若每次测定都显示同一个密度值，即1.26g/cm3左右，则表示充电结束。3充电方法 蓄电池的充电方法有：定流充电、定压充电及快速脉冲充电。 （1）定流充电 在充电过程中

30、，保持充电电流恒定的充电叫定流充电。采用定流充电可将不同电压等级的蓄电池串在一起充电。如图2-12串联充电时，充电电流应按照容量最小的电池来选择，当小容量蓄电池充足后，应及时取掉，然后再继续给大容量蓄电池充电。 为缩短充电时间，充电过程通常分为两个阶段。如图2-13所示 第一阶段 采用较大的充电电流，蓄电池容量迅速得到恢复。当单格电池电压达到2.4V、电解开始水产生气泡时，转入第二阶段。 第二阶段 充电电流减小一半，直到电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在23h内不再上升，蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。 图2-12 串联定流充电图 2-13 定流充电方法 图2-14 并联定压充电 （2）定压

31、充电 在充电过程中，加在蓄电池两端的电压保持恒定的方法称为定压充电，采用定压充电，充电电压必须适当。过高不但充电初期充电电流过大，而且会发生过充电现象，过低，则充电不足，一般每个单格为25V即6V的蓄电池充电电压应为75V，12V蓄电池充电电压为15V。被充的多个蓄电池应并联，每条支路上蓄电池总电压必须相等，容量也应相同，如图2-14所示。 图2-15 快速脉冲充电（3）快速脉冲充电 常规充电，由于充电时间太长，给使用带来不便，用单纯加大电流充电时温升过快，会产生大量气泡，造成活性物质脱落，寿命下降。 所谓快速脉冲充电，就是先用较大电流(0.81Qe)进行定流充电，使蓄电池在较短的时间内充到额

32、定容量的5060，即当蓄电池单格电压升到24V开始冒泡时，在控制电路的作用下，开始进行脉冲充电。即先停止充电若干毫秒(约2540ms)接着再放电（反充电），使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流(脉冲深度为充电电流的153倍，脉冲宽度为1501000us)，接着停止放电(约25ms)，以后的充电过程一直按正脉冲充电停充负脉冲瞬时放电停充正脉冲充电的循环过程进行直至充足电。如图2-15所示。 三、充电设备 汽车上的充电设备为交流发电机。 充电专用设备：硅整流充电机、晶闸管整流充电机、智能充电机、快速充电机等。 硅整流充电设备型号：2.1.6 蓄电池的维护与使用一、蓄电池的维护 1蓄电池酸液腐蚀性很大

33、，不能让它溅到皮肤、眼睛或衣服上。若有此种情况马上用清水冲洗(在皮肤上可用碱水清洗)。 2连接蓄电池时，细心查明极性，正对正、负对负。 3拆开蓄电池电缆线时，始终先拆下负极电缆，连接时，始终最后连接负极电缆。 4避免在蓄电池附近出现明火或吸烟。 5对蓄电池充电时，遵照制造厂说明书。充电要在通风良好的地方进行。在充电机工作时，不要连接或脱开充电机引线。 6即使蓄电池电解液液位很低也不要添加电解液，只许加蒸馏水。 7在维护蓄电池时不要戴手饰或手表，更不要把工具放在蓄电池上。 8维护蓄电池时，要尽量佩戴护目镜或防护面罩。二、铅蓄电池的使用 1新蓄电池的使用应做好初充电。(干荷电式除外) 2防止蓄电池

34、长时间大电流放电。在使用起动机时，每次起动时间不应超过5S，一次起动不成功间隔15S后再启动。 3防止蓄电池过充电。过充电将导致电解液过量消耗，且易造成活性物质脱落。 4尽量避免蓄电池过放电和长期处于欠电状态下工作。 5在跨接起动时，关闭两部车上的点火开关和全部电器附件，将正极跨接线电缆的一端跨接到亏电蓄电池的正接线柱上，另一端连接到升压蓄电池的正接线柱上；将负极跨接线电缆的一端跨接到升压蓄电池的负接线柱上，另一端接到不能起动发动机的搭铁处。 起动亏电的发动机，一旦起动，拆下正、负极跨接电缆。 6对于暂不用的蓄电池，应从车上拆下，先充足电后贮存。对于长期不用的蓄电池，应先放完电，把电解液倒出，

35、应用时与新电池相同。 2.1.7 蓄电池的常规检测1. 电解液液面高度的检测检测时，使用内径为35mm的玻璃管，一般竖直插人蓄电池加液孔中，且与极板的防护片相抵；另一端用手指堵住，利用其真空度，当把玻璃取出时，管内电解液的高度即为电解液高出极板的数值1015mm。如图2-16所示。液位低时，补充蒸馏水。 图2-16 电解液液面高度的检查1-极板 2-极板防护片 3-容器壁 4-玻璃管2. 蓄电池电解液密度的测量 对于非密封式蓄电池，用吸管式密度计进行测量电解液密度，方法如下：（1）打开蓄电池的加液盖。（2）把密度计下端的橡皮管伸入单格电池的加液口内如图2-17。（3）用手将橡皮球捏一下，再慢慢

36、放开，电解液就会被吸到玻璃管中。（4）注意控制吸人时电解液不要过多或过少，以能将密度计浮子浮起而不会顶住为宜。（5）使管内的浮子浮在玻璃管中央(不要相互接触)，读密度计的读数。要求读数时使密度计刻度线与眼睛平齐，测量的密度值应用标准温度(25)予以校正。 电解液相对密度 25=+O00075(t25) 2525时的相对密度 实测电解液密度 t实测时电解液温度（6）将所测量的密度值与上次充电终了的电解液密度值进行对比，根据密度下降的程度来判断蓄电池的放电程度。电解液密度每下降0.01g/cm3 ，相当于蓄电池放电6% 。 对于密封式的免维护蓄电池，如果看不到绿点或只是一片黑色，说明需要给蓄电池充

37、电。3. 蓄电池放电程度的检测用高率放电计测量单格电池电压，测量单格电池在强电流放电时的端电压，来确定蓄电池的放电程度。如图2-18所示图2-18 高率放电计和原理图a）3V高率放电计b）12V高率放电计 单格测量时，应将两个叉尖用力压在单格电池的正、负极柱上，时间不超过5S，观察负载大电流放电时的端电压，以此来判断蓄电池存电情况。 若5S内单格电压下降到1.75V说明电量足。 若5S内单格电压下降到1.6V说明电量75%Qe。 若5S内单格电压下降到1.5V说明电量50%Qe。 整体测量时，应将两个表笔用力压在蓄电池的正、负极柱上，时间不超过15S，观察负载大电流放电时的端电压，以此来判断蓄

38、电池存电情况。 绿色区域： 端电压高于10.5V，状态良好； 黄色区域： 端电压高于9.6V，存电不足； 红色区域： 端电压低于9.6V蓄电池故障，更换蓄电池。开路电压/V充电状态/ %12.6或12.6以上10012.412.67010012.212.4507512.012.2255011.712.002511.7或11.7以下0表2-2 开路电压与充电状态的关系4. 蓄电池开路电压的检查要想获得准确的检测结果，蓄电池必须是稳定的。若蓄电池刚补充完电，至少应等待10 min，让蓄电池的电压稳定，才能进行测量。把电压表接在蓄电池两电极柱，跨接时认准极性。测量开路电压，读数要精确到0.1 V。考

39、虑到蓄电池在25时处于较佳状态的读数应为12.4 V左右，若充电状态是75%或75%以上，就可以认为蓄电池“充足了电”，其对应关系见表2-2。开路电压检测用来确定蓄电池的充电状态，通常在密度计不适用或不能用的情况下采用。5. 蓄电池漏电检测 关闭所有的电器附件，脱开蓄电池负极电缆，在蓄电池负极电缆和蓄电池负电极之间连接试灯，若试灯亮，则存在恒定漏电。2.1.7 蓄电池的常见故障一、蓄电池自放电二、蓄电池存电量不足三、电解液消耗过快四、蓄电池充不进电五、极板硫化一、蓄电池自放电1故障现象 充足电的蓄电池在30天之内每昼夜容量降低超过2%，称为故障性自放电。2故障原因： 1）电解液含杂质过多，不纯

40、； 2）电池表面不清洁； 3）长期存放，硫酸下沉； 4）活性物质脱落，引起短路3故障诊断与排除： 1）检查蓄电池外壳是否太脏：蓄电池盖上积有电解液、尘土等造成正、负极柱间短路，使蓄电池自行放电。清洗蓄电池，用含量为5的苏打水溶液清洗蓄电池盖，然后用温水冲洗擦干。 2）检查与蓄电池相连的导线有无短路处。检查时，关闭所有的电器设备，拆下蓄电池某极柱上的电缆线，另取一根细导线，一端与电缆线相连，另一端与极柱试火，若无火花为正常，若有火花，则说明线路中有短路处，应逐段检查并予以排除。 3）若以上检查正常，可对蓄电池进行充电检查。 在充电过程中，若电解液呈褐色，说明正极板活性物质脱落；若电解液的密度上升

41、缓慢或不上升，说明内部短路，应更换蓄电池。若电解液密度、温度均正常，应将蓄电池完全放电，然后将电解液全部倒出，用蒸馏水冲洗后加注规定密度的新电解液进行充电。二、蓄电池存电量不足1故障现象： 若起动机运转无力，电喇叭响声低弱，车灯灯光暗淡，表明蓄电池存电不足。2故障原因： 1）起动操作不当 2）新蓄电池使用不当 3）电解液密度过低 4）极板硫化 3故障诊断及排除 1）可能起动操作不当造成的，经常长时间地使用起动机，造成大电流放电而使蓄电池极板损坏，存电量不足。要正确的起动发动机。 2）新蓄电池容量未达到要求。未对新蓄电池进行充、放电循环锻炼，使蓄电池未达到规定容量。要正确对蓄电池进行初充电。 3

42、）电解液密度过低，造威极板硫化，存电量降低，要检查电解液密度。三、电解液消耗过快1故障现象 电解液损耗超过正常情况，需频繁加入蒸馏水进行补充。2故障原因 1）加液盖漏装松动 2）蓄电池外破裂 3）充电电流过大 4）过充电 3故障诊断和排除 (1)检查加液盖是否漏装和松动。 (2)检查蓄电池外壳是否破裂，若有修补或更换。 (3)若电解液消耗的同时伴有灯泡经常烧坏等故障，则应测发电机的输出电压，若电压过高，则应更换电压调节器。四、蓄电池充不进电1故障现象 在汽车运行中，电流表指针很快回到零，指示不充电或蓄电池温度过高。且长时间行车时，电流表仍指在+5A以上。2故障原因 1）存放不当 2）电解液液面

43、过低 3）蓄电池长期处于充电不足 4）极板上活性物质脱落 5）电解液不纯 6）内部有杂质 3故障诊断和排除 (1)若在蓄电池充电过程中，电解液温度高，沸腾早，电压上升快，而电解液温度达不到规定值，放电电压下降快，则说明有极板硫化现象。极板硫化较轻的用去硫化充电消除，重者换蓄电池。 (2)若瀑变靖高且行车很长时间电流表仍指在+5A以上，可用高率放电计检测，若测得某单格电压低于15V说明此单格内有短路故障。更换或检修蓄电池。 (3)若电解液混浊呈红褐色，表明有活性质量脱落，基本丧失工作能力，应更换新蓄电池。五、极板硫化1故障现象 (1)放电时，电压急剧下降，电池容量降低。 (2)充电时电池电压上升

44、快，电解液温度迅速上升，但电解液密度却增加很慢。 (3)蓄电池在充电时过早地产生气泡，甚至一开始充电就有气泡。 (4)在极板上生成坚硬、不易溶解的白色大颗粒。2. 故障原因 蓄电池长期充电不足或放完电后没有及时充电；蓄电池经常过量放电或小电流深度放电；电解液液面过低；电解液不纯、电解液密度过高等。3. 故障排除： 蓄电池出现轻度硫化故障，可用去硫化充电的方法解决。硫化严重的蓄电池，只能更换。2.2 硅整流发电机构造与检修2.2.1 概述汽车蓄电池的容量是有限的，不能满足汽车长途行驶的需要，所以在汽车上除装有蓄电池外，还另装有发电机。发电机作为汽车运行中的主要电源，其作用是向起动系之外所有用电设

45、备供电和向蓄电池充电。由于发电机是由发动机经传动带驱动旋转的，当发动机转速变化时，发电机输出的电压是变化的。为了满足汽车用电设备用电及向蓄电池充电的恒定电压要求，充电系设有电压调节器，电压调节器通过调节发电机励磁电流，保持发电机在发动机高速运转时输出的电压稳定。充电状态指示装置用于指示充电系的工作情况，指示蓄电池是处于充电还是处于放电状态，故汽车充电系是由蓄电池、发电机、调节器及充电状态指示装置组成。一、发电机的功用 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。二、发电机的分类 汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，由

46、于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机，交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类：1按发电机总体结构分为五类：（1）普通交流发电机 使用时需要配装电压调节器的发电机， 例JF132 （EQ140用） （2）整体式交流发电机 发电机和调节器制成一个整体的发电机，例奥迪、桑塔纳轿车的发动机上装配的JFZ1813Z型发电机，别克轿车的发动机上装配的是CS型发电机等。（3）带泵交流发电机 和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机，例福建仙游电机厂生产的JFB1712发电机。 （4）无刷交流发电机 不需要电刷的发电机， 例JFW1913 （5）永磁交流

47、发电机 磁极为永磁铁制成的发电机 2. 按装用的二极管数量分类（1）六管交流发电机 例JF1522（东风汽车用） （2）八管交流发电机 例JFZ1542（天津夏利汽车用） （3）九管交流发电机 例（日本日立、三凌、马自达汽车用） （4）十一管交流发电机 例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）3. 按磁场绕组搭铁形式两分类（1）内搭铁型交流发电机： 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联），另一端接发电机调节器F。如EQ1090车用JF132发电机 。（2）外搭铁型交流发电机： 磁场绕组的一端接电源，另一端（负极）接入调节器F，通过调节器后再搭铁。如CA1092车用JF1522发电机。图2

48、-19 JF132型交流发电机的解体图(用于东风汽车)1-后端盖 2-电刷架 3-电刷 4-电刷弹簧压盖 5-硅二极管 6-元件板7-转子 8-定子 9-前端盖 10-风扇 11-带轮 2.2.2 硅整流发电机结构、原理 硅整流发电机由两部分组成，第一部分是由转子和定子等组成的能产生三相交流电的发电机，第二部分是由二极管组成的一个三相桥式整流器，其作用是将交流电变为直流电输出。一、三相交流发电机 三相同步交流发电机由转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。如图2-19图2-20交流发电机的转子1-集电环 2-转子轴 3-爪极 4-磁轭 5-磁场绕组1转子 转子的功用是产生旋转磁场。普通硅整流

49、发电机转子由转子轴、励磁绕组、铁芯、爪形磁极、集电环等组成。如图2-20示。 转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭（铁芯）。励磁绕组绕在铁芯上，铁芯压装在两块极爪之间的转子轴上。集电环（滑环）由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。当线圈通电后，产生轴向磁通，使两爪极磁化，形成N、S极。爪极设计成鸟嘴形的目

50、的是使磁场成正弦分布，电枢线圈产生的感应电动势近似于正弦波形，转子每转一周，定子的每相电路上就能产生周波个数等于磁极对数的交流电动势。图2-21发电机定子2. 定子 定子是产生和输出交流电的部件，又叫电枢，由定子铁芯和定子绕组组成，如图2-21。定子铁芯由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组连接方法大多数为Y形(星形)，也有用形连接的。为使三相绕组中产生大小相等、相位差120(电角度)的对称电动势，三相绕组的绕法应遵循以下原则：（1）每相绕组的线圈个数、每个线圈的匝数和每个线圈的节距都必须完全相等。 以JF11型发电机为例，磁极对数为6对，定子总槽数为36，每

51、相绕组占有的槽数为36/312，并且采用单层集中绕法，即每个槽内放置一个有效边(1个线圈2个有效边，分别放在2个定子槽内)。因此，每相绕组都由6个线圈串联而成，每个线圈有13匝，则每相绕组共有61378匝。每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子槽数叫做线圈节距，相邻两异性磁极中心线之间的槽数称为极距。即图2-22 JF11型交流发电机定子绕组的展开图（2）三相绕组的起端A、B、C(或末端X、Y、Z)在定子槽内的排列，必须相隔120电角度。如图2-22所示。转子旋转时，磁极的磁场不断和定子中的导体作相对运动，在定子绕组中产生交流电动势。每转过一对磁极，定子导体中的感应电动势就变化一个周期，即360

52、电角度。每个磁极在定子圆周上占有槽数为36/123槽，即180电角度，所以2个相邻的槽的中分线之间为180/360电角度。为了使三相绕组各个起端之间相隔120电角度，即线圈的节距为3，各起端之间的距离则应为23n个槽(n0，1，2，3，)，即2，5，8，11，个槽均可。图2.24为三相绕组展开图。A、B、C三个首端依次放入1、9、17三个槽中，而末端X、Y、Z则相应地放入34、6、14三个槽内，这时三相绕组之间的电位差仍为120电角度。定子三相绕组的星形接法或三角形（大功率发电机采用）接法，如图2-23所示，都能产生三相交流电。一般硅整流发动机采用星形接法，即每组绕组的首端分别与整流器的二极管

53、相接，每相绕组的尾端接在一起，形成中性点（N）。图2-23 定子绕组接法a)a)星形接法 b)三角形接法图2-24 电刷与电刷架1-电刷架 2、4-磁场接线柱 3-电刷与弹簧3. 前、后端盖 用非导磁性材料铝合金制成。具有轻便、散热性好等优点。 后端盖上装有电刷总成。前、后端盖上均有通风口，发电机转动时风扇能使空气高速流经发电机内部进行冷却。4. 电刷与电刷架 作用:将直流电引入励磁绕组 结构:两只电刷装在电刷架内，在弹簧压力作用下与集电环保持良好的接触。如图2-24 励磁绕组的搭铁回路不同，电刷总成上的两电刷接线柱可分为“F、E”接线柱或“F1、F2”接线柱,前者为内搭铁式发电机所用，后者为

54、外搭铁发电机所用 电刷架有两种形式：外部拆装式，内部拆装式。如图2-25图2-25 电刷布置a)外装式 b)内装式5. 带轮和风扇皮带轮作用：通过皮带将发动机转速传递给发电机的转子轴。利用半圆键装在前端盖外侧的转子轴上，用弹簧垫片和螺母紧固。 风扇作用：对发电机进行冷却，常用1.5mm厚的钢板冲压而成或用铝合金铸造制成。利用半圆键装在前端盖外侧的转子轴上，紧压在皮带轮与前端盖之间。二、整流器整流器的作用是把发电机产生的三相交流电转换成直流电输出，它一般由六个硅二极管接成三相桥式波整流电路。有些硅整流发电机还有小功率励磁二极管和中性点二极管。 硅整流发电机用整流二极管分正极二极管和负极二极管两种

55、。 正极二极管的中心引线为二极管的正极，外壳为负极，管壳底部一般标有红色标记。正二极管外壳压装在元件板上，共同组成发电机正极，由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至壳外，成为发电机的“电枢”接线柱B（或A，“+”）。 负极二极管的中心引线为二极管的负极，外壳为正极，管壳底部一般标有黑色标记。三个负极管的外壳压装在另一个元件板上，和发电机外壳一起成为发电机负极，如图2-26所示。图2-26 二极管安装示意图a)焊接式 b)电路图 c)压装式1-正整流板 2-负整流板有些硅整流发电机的整流器采用九只二极管，增加了三只小功率二极管专门用来供给励磁电流，称为励磁二极管，还可以控制充电指示灯。还有些发电

56、机为了利用中性点电压，提高发动机输出功率，增加了两只大功率中性点二极管。中性点二极管对中性点电压进行整流，并汇人了发电机的输出端。同时具有上述两种功能发电机整流器，共有十一只二极管。如图2-27图2-27 不同发电机整流器硅整流发电机的搭铁形式有内搭铁和外搭铁之分。励磁绕组的一端在发电机端盖上搭铁称为内搭铁，励磁绕组两端均与端盖绝缘的，其中一端经调节器后搭铁称为外搭铁。如图2-28所示。图2-28 发电机搭铁形式a)内搭铁 b)外搭铁三、硅整流发电机型号 根据我国汽车行业标准QCT7397汽车电气设备产品型号编制方法的规定，汽车硅整流发电机型号组成如下：电压等级代号126电压等级V12246电

57、流等级代号123456789发电机额定电流19A2029A3039A4049A5059A6069A7079A8089A90A表2-4 电流等级表2-3电压等级1. 产品表代号： 硅整流发电机的产品代号有： JF一硅整流发电机 JFZ一整体式硅整流发电机 JFB一带泵硅整流发电机 JFW一无刷硅整流发电机2电压等级代号和电流等级代号，见表23、表24。3设计序号 按产品设计先后顺序，由12位阿拉伯数字组成。4变形代号 整流发电机以调整臂位置作为变形代号。从驱动端看，在中间不加标记；在右边用Y表示。在左边用Z表示。 例如：桑塔纳、奥迪100型轿车用JFZl913Z型发电机的含义为：电压等级为12V

58、，电流等级为90A，第13次设计，调整臂在左边的硅整流发电机。四、硅整流发电机的工作原理 1发电原理（如图2-29）图2-29 交流发电机发电原理 当转子励磁绕组通入直流电时，使转子轴上的两块爪形磁极磁化，一块为N极，一块为S极，当转子旋转时，磁极交替的在定子铁芯中穿过，形成一个旋转的磁场，它与定子绕组之产生相对运动，三相定子绕组间产生了三相交流电动势，各相电动势频率相同，幅值相等，相位互差120，转子磁极呈鸭嘴形，可使三相电动拟于正弦曲线波形。 三相绕组中所产生的感应电动势可用下列方程式表示： 式中：Em相电动势的最大值； E相电动势的有效值； 电角速度(2)。 发电机每相绕组所产生的电动势

59、的有效值为 式中： K定子绕组系数，一般小于1； 感应电动势的频率(Hz)，Pn/60（P为磁极对数， n为转速r/min）； N每相绕组的匝数(匝)； 磁极的磁通(Wb)。 上式表明，使用中的交流发电机，其交变电动势的有效值取决于转速和转子的磁通量，这一性质将直接决定着交流发电机的输出电压值。 发动机输出电动势：E=2.34 E图2-30 发动机励磁电路2励磁方式： 当发动机启动时或低速运转时，根据发电机的发电，此时先由蓄电池提供转子励磁电流，其电流流向为：蓄电池(+)点火开关电压调节器励磁绕组蓄电池(-)，此阶段是蓄电池提供励磁电流使发电机发电，故为他励发电，输出电压随发动机转速升高而升高

60、。当发电机电压高于蓄电池电压时，励磁电流由发电机自身提供，此时自励发电。如图2-30所示。3整流器的整流原理： 由于交流发电机发出的是三相交流电。但汽车电器设备用的却是直流电，所以必须用整流器将交流电变为直流电输出。 在图2-31所示三相桥式整流电路中，三个正极二极管VD1、VD3、VD5的负极通过元件板连接在一起，这三个管子的导通条件是：在一瞬间，哪一相的电压最高(相对其它两相)，则该相二极管导通；三个负极管VD2、VD4、VD6正极通过元件板或端盖连接在一起，其导通条件是：在某一瞬间，哪一相的电位最低(相对其它两相而言)，则该相二投管导通。 在硅整流发电机运转过程的每一个时间区间，总是一相