汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法

汽车电源系统基本结构、工作原理及检修方法重、难点：1.蓄电池、发动机、电压调整器结构、检修、更换。2.充电系统故障检修方法。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第1页汽车电源系统组成组成：开启用蓄电池、交流发电机、电压调整器、点火开关、充电指示灯、易容线。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第2页图3.1汽车充电系统组成汽车电源系统组成汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第3页汽车用蓄电池是什么样结构？它是怎样工作？常见故障有哪些？怎样检测、维修与更换？任务一蓄电池基本结构、工作原理及检修方法汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第4页一.起动型蓄电池结构及工作原理（1）蓄电池功用蓄电池与发电机共同组成了车辆电源系统，二者并联向用电设备供电，确保车辆正常运行。蓄电池作用以下：①发动机起动时，向起动机和点火系统供电；②未开启发电机前，向电气设备提供电能；③发电机不发电或发电量不足时，蓄电池向用电设备供电；④发电机正常发电时，蓄电池储存电能；⑤充当稳压器，当发电机转速和用电负载发生较大改变时，可保持电路电压相对稳定，同时吸收电路中随时出现瞬时高电压，以保护用电设备不被损坏，尤其是电子元件不被击穿。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第5页（2）铅酸型普通蓄电池结构组成：主要由极板组、隔板、电解液、壳体及极柱、联条、加液孔盖等。图3.3蓄电池结构12V蓄电池：由6个2V单格电池组成，6个单格电池串联。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第6页图3.3蓄电池内部结构汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第7页外壳用来储存电解液和存放极板组，外壳应该含有耐酸、耐热、耐寒、耐震及绝缘性能好特点，材料普通为硬橡胶或工程塑料。极板组分正极板和负极板，均由栅架和填充在其上活性物质组成，不一样蓄电池含有不一样材料。正极板上活性物质是呈深棕色二氧化（PbO2），负极板上活性物质是呈青灰色海绵状纯铅（Pb）。各组成功效汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第8页隔板材料：含有多孔性结构，可让电解液自由渗透。电解液：普通用相对密度为1.84纯净硫酸和蒸馏水按一定百分比配制而成，密度普通在1.24～1.30g/cm3范围内。硫酸标准见GB4554—84要求，蒸馏水标准见ZBK84004—89要求。加液孔盖：孔盖上有通气孔，加装一个氧化铅过滤器，能够加液，也能够防止水蒸气逸出，降低水消耗，新蓄电池在使用时应注意将通气孔打通。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第9页（3）铅酸蓄电池工作原理蓄电池工作原理：蓄电池工作是一个充、放电过程。电能与化学能相互转换就是经过极板上活性物质与电解液中硫酸进行化学反应来实现。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第10页a.放电过程原理当蓄电池与外部负载连接时,蓄电池经过发生在浸在电解液中两块正负极板之间化学反应产生电流,此电流驱动外部负载,将化学能转换成电能。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第11页负极板:Pb-2e

Pb2+

Pb2++S

PbSO4附在负极板上。正极板:Pb4++2e

Pb2+Pb2++S

PbSO4附在正极板上。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第12页放电时化学反应总方程式为:PbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4+2H2O电解液中:H++OH-

H2OS

降低蓄电池放电终了特征为:单个电压降到放电终止电压,而且电解液密度降到最小终止值。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第13页图3.6蓄电池放电特征蓄电池放电为恒流放电，蓄电池端电压Uf和电解液密度ρ25℃随时间ｔf改变如图第一阶段，开始放电阶段（2.1V~2.0V），电压下降较快第二阶段，相对稳定阶段（2.0V~1.85V）第三阶段，快速下降阶段（1.85V~1.75V）。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第14页放电终止标志为：单格电池电压下降到放电终止电压值（以20h放电率放电时，此值为1.75V）；电解液相对密度下降到最小许可值，约为1.11。过放电对蓄电池十分有害，易使极板损坏。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第15页b.充电过程原理

图3.7蓄电池充电原理汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第16页使用充电装置将直流电压加在蓄电池上，当这个电压高于蓄电池电压时，电流从蓄电池正极流入、负极流出此时，在蓄电池内部会发生电化学反应，从而将电能转换成化学能。充电过程中，电流为恒流，蓄电池端电压Uf和电解液密度ρ25℃随时间ｔf改变。充电结束表现特征为：端电压和电解液密度上升到最大，且在2h小时内不上升；电解液中猛烈冒汽泡，呈沸腾现象。b.充电原理

汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第17页三个阶段：第一阶段是开始充电阶段（2.0V~2.1V），端电压快速上升；第二阶段是稳定上升阶段（2.1V~2.3V）；第三阶段是快速上升阶段（2.3V~2.7V）。长时间过充电易加速极板活性物质脱落，使极板过早损坏，所以必须防止过充电。图3.8蓄电池充电特征汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第18页（4）蓄电池型号及类型按照行业标准JB/T2599—1993要求，蓄电池产品型号分为三部分，其排列形式是：“□-□□-□□”，它所表示含义见下表。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第19页蓄电池型号汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第20页（5）蓄电池容量蓄电池在要求条件下（要求放电温度、放电电流和终止电压）放出电量称为蓄电池容量，单位：安培小时（A·h）。额定容量——蓄电池额定容量是用20h放电率来标定。将充分电新蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以20h放电率放电电流连续放电至单格平均电压到1.75V时，输出电量称为蓄电池额定容量，表示方法为放电电流乘以放电时间，单位：安培小时（A·h）汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第21页二.蓄电池使用维护注意事项1.蓄电池使用2.蓄电池保养3.蓄电池储存汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第22页1）蓄电池使用①不要连续使用起动机，两次起动之间时间间隔为15s以上，连续3次起动不了，应该查明原因、排除故障后再起动。②安装时，应固定可靠；搬运时，应轻搬轻放。③经常检验电解液液面高度。④冬季使用应预防结冰。2）蓄电池保养①及时去除蓄电池表面、极柱等，保持清洁。②保持加液孔盖上通气孔导通。③保持电解液液面高度和密度。④放完电蓄电池应在二十四小时内及时充电。⑤不使用车辆每两个月应进行一次补充充电。⑥拆卸蓄电池电缆时，先拆负极，后拆正极；安装时，先装正极，后装负极。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第23页3）蓄电池储存①新蓄电池存放暂不使用新蓄电池存放采取干储法，即腊封通气孔，极柱涂油，内部无电解液，以单层方式摆放在架子上，场所为通风干燥且室温在5oC～40oC。②使用过蓄电池存放储存时间不足六个月，采取湿储法，即将蓄电池充分电，调好电解液相对密度和高度，腊封通气孔，置于室内暗处存放。储存时间超出六个月，采取干储法，即将蓄电池充分电，再以20h放电率放电至单格终止电压1.75V，将电解液倒出，加入蒸馏水浸3h，重复进行，直至倒不出酸液。最终倒出蓄电池内蒸馏水，宁紧加液口盖，腊封通气孔，放于室内。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第24页免维护蓄电池指在要求使用条件下,使用期间不需要进行维护蓄电池,免维护蓄电池工作原理与普通铅蓄电池相同。三.免维护蓄电池免维护蓄电池优点免维护蓄电池结构特点免维护蓄电池使用维护汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第25页电量指示器结构原理汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第26页1）免维护蓄电池优点①在使用过程中不需要添加蒸馏水。②自放电少，寿命长。③接线柱腐蚀小。④耐过充电性能好。⑤起动性能好。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第27页2）免维护蓄电池结构特点①正极板栅架普通采取铅钙合金或低锑合金制造，而负极板栅架均用铅钙合金制造。②隔板大多采取超细玻璃纤维棉制作。③极板组多采取紧装结构，各单格极板组之间采取穿壁式接法，露在密封式壳体外面只有正、负极桩。④在壳体上部设有搜集水蒸气和硫酸蒸气集气室，待蒸气冷却后变成液体经过通气孔重新流回电解液内。⑤在内部设有温度赔偿式密度计，方便检验电解液密度，了解存电情况。电解液密度正常时，密度计指示器显示绿色，表示蓄电池电充分；密度计指示器显示深绿色，表示电解液密度低于标准值，应进行补充充电；密度计指示器显示黄色，表示电解液液面过低，需添加蒸馏水。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第28页3）免维护蓄电池使用维护使用时，要保持其外部清洁。使用中，经过查看内装电解液密度计指示器颜色进行处理。当电解液密度计指示器显示深绿色时，应进行补充充电；当电解液密度计指示器显示黄色时，应检验蓄电池外壳有没有破损和裂纹，电解液是否泄漏。外壳完好，需添加蒸馏水；已经损坏蓄电池应给予更换。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第29页蓄电池拆卸与安装蓄电池使用中技术情况检验蓄电池充电种类汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第30页(一)蓄电池拆卸与安装蓄电池拆卸与安装如图3.9所表示。拆装标准：装：先正后负；拆：先负后正，汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第31页1）蓄电池拆卸拉起驻车制动器，变速器置于空挡位置，点火开关、灯光、空调等处于关闭状态，打开发动机罩，拆卸蓄电池电缆次序为先负后正，拆下固定螺栓，取出蓄电池。拆卸蓄电池时还应该注意：未读取发动机电控单元统计故障码之前不能拆除蓄电池连接线；不能用拆除蓄电池连接线方法来去除故障代码。2）蓄电池安装安装蓄电池时，放置蓄电池，先固定螺栓，后安装蓄电池电缆，电缆安装次序为先正后负。安装蓄电池还应注意：安装前应确保蓄电池端柱表面清洁，接线牢靠、可靠，禁止敲击端柱，以防端柱松动造成电池渗酸。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第32页

蓄电池使用中技术情况检验主要有：电解液液面高度检验、蓄电池放电程度检验、蓄电池端电压检验、蓄电池极柱连接状态检验、开启性能测试等。（二）蓄电池使用中技术情况检验汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第33页1）电解液液面高度检验对于透明蓄电池，可直接目测；对于不透明蓄电池，可用玻璃管测量，将玻璃管垂直插入蓄电池加液孔中，直到与保护网或隔板上缘接触为止，然后用手指堵紧管口并将管取出，电解液液面高出隔板上端10～15mm为正常。2）蓄电池放电程度检验蓄电池放电程度检验有两种方法：一是经过测量电解液密度判断蓄电池放电程度，二是使用高率放电计检测蓄电池放电程度。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第34页方法一：经过测量电解液密度判断蓄电池放电程度。用拇指捏住密度计橡皮球，将密度计吸管插入电解液中，迟缓松开拇指，电解液就被吸入玻璃管中，其中浮子浮起，依据浮子高度和浮子刻线之间关系判断蓄电池放电程度，电解液处于黄色区域，说明电量充分；电解液处于绿色区域，说明电量比较充分；电解液处于红色区域则蓄电池必须充电，如图3.10所表示。图3.10密度计测量放电程度汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第35页汽车电器与辅助电子系统技术及检修图3.11高率放电计检测蓄电池空载开路电压读数方法二：使用高率放电计检测蓄电池空载开路电压来检验放电程度。早期使用高率放电计只能检测单格放电电池电压，这里介绍新式高率放电计，将点火开关置于关闭状态，按压高功率放电计测试开关并保持5秒后放开，待测试仪上指针静止不动后读出读数，如图3.11所表示，此读数即为蓄电池端电压，假如电压小于12V，则需要对蓄电池进行维护；如电压小于11V，则需更换蓄电池。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第36页3）蓄电池开路端电压检验蓄电池开路端电压检验如图3.12所表示，拆卸蓄电池正负连接线，使用万用表直流电压20V挡，万用表红表笔接触蓄电池正极，黑表笔接触蓄电池负极，测量读取数值，当蓄电池电压不低于12V时，蓄电池正常，当蓄电池电压低于12V时，蓄电池需要保养充电。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第37页4）蓄电池极柱连接状态检验将电压表正表笔接到蓄电池正极桩上，电压表负表笔接到正极桩电缆线线夹上，接通起动机，使起动机带动发动机工作，这时电压表读数不得大于0.5V，不然说明极桩与线夹接触不良，将产生起动困难。当极桩与线夹接触不良时，若是极桩表面氧化，应去除氧化物；若是接触松动，应重新紧固线夹。5）开启性能测试用力将高率放电计触针压紧蓄电池正、负极，保持5s，当蓄电池端电压保持在9.6V以上，说明蓄电池性能良好。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第38页初充电补充充电预防硫化过充电去硫化充电（三）蓄电池充电种类汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第39页1）初充电蓄电池首次充电指新蓄电池或修复后蓄电池它影响着蓄电池使用性能特点：充电电流小、时间长、电化学反应充分过程：加注电解液新电池在出厂前没有装电解液，充电前需加一定密度电解液，使液面高出极板上沿15mm，静置3-6小时，温度低于35℃汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第40页②初充电将蓄电池接入充电机，可进行充电，为防止新蓄电池可能硫化，造成充电过热，初充电普通应选取较小电流。第一阶段，充电电流约为额定电流1/15，充电至电解液中有气泡逸出，且单格电压为2.4V。第二阶段充电电流减半，充电至电解液沸腾，相对密度和端电压连续3h不变时为止。全部初充电时间60～70h。较小电流充电电流要按规范进行，见表3.1，充电分两个阶段汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第41页表3.1初充电规范型号初充电第一阶段第二阶段电流Ic(A)时间tc(h)电流Ic(A)时间tc(h)3-Q-75525~35320~303-Q-90633-Q-105743-Q-120843-Q-135953-Q-1501053-Q-195137汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第42页在充电过程中，假如电解液温度上升至40oC，应将充电电流减半或停顿充电，待电解液温度下降后再进行充电。蓄电池容量不足时，应进行补充充电，在以下情形下需要进行补充充电。③注意事项电解液相对密度初充电完成，应测量电解液相对密度，如不符合要求，应使用蒸馏水或相对密度为1.4电解液进行调整，再充电2h，如仍不符合要求，再调整，再充电，直至符合要求。电解液温度2）补充充电①当电解液密度下降到1.150g/m3以下时或电解液不足补充蒸馏水后。②冬季放电超出25%，夏季放电超出50%时。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第43页第一阶段，充电电流约为额定电流1/10，充电至单格电压为2.4V。第二阶段充电电流约为额定电流1/20，充至单格电压为2.5～2.7V，电解液密度恢复到额定值，且3h保持不变。全部初充电时间13～16h。③灯光比平时暗淡。④起动机运转无力。⑤按喇叭声音较小。⑥蓄电池放置时间超出一个月。过程补充充电按照表3.2规范进行，也分为两个阶段补充充电完，与初充电一样检验电解液相对密度。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第44页表3.2补充充电规范型号补充充电第一阶段第二阶段电流Ic(A)时间tc(h)电流Ic(A)时间tc(h)3-Q-757.510~1143~53-Q-90953-Q-10510.5453-Q-12012.063-Q-13513.573-Q-1501573-Q-19519.510汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第45页为预防硫化，每隔3个月应进行一次预防硫化过充电，方法是采取补充充电方法将蓄电池充分，中止1h，再用二分之一补充充电电流充至沸腾，重复进行，直至一充电蓄电池就沸腾为止。对于轻微硫化蓄电池，可采取去硫化充电方法加以消除，方法以下。3）预防硫化过充电直至一充电蓄电池就沸腾为止4）去硫化充电①按20h率将蓄电池放完电。②倒出电解液，加入蒸馏水冲洗数次，再加入蒸馏水，用初充电电流进行充电，当密度上升到1.15g/cm3时，倒出电解液，再一次加蒸馏水继续充电，如此重复，直至密度不再上升为止。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第46页③加入正常密度电解液，按照初充电方法将蓄电池充分电。④以20h放电率放电检验蓄电池容量，如容量到达额定容量80%以上，说明硫化已基本消除，即可使用。小密：终止电压1.75V中大密度：终止电压1.8V汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第47页蓄电池充电方法通常有三种:定流充电、定压充电、脉冲快速充电,所使用设备为充电机。（五）蓄电池充电方法1）定流充电在充电过程中，使充电电流保持恒定充电方法，恒定不是指充电电流一直不变，而是阶段性恒定。此方法应用广泛，如初充电、补充充电、和去硫化充电等。整个充电时间约需13~16h。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第48页2）定压充电在充电过程中，使充电电压保持恒定充电方法。汽车上发电机对蓄电池充电为定电压充电，此方法适应补充充电，不适应初充电和去硫化充电。其优点是充电速度快，充电时间短，伴随蓄电池电动势不停增高，充电电流逐步减小，充电结束，充电电流自动减小至零。不足之处，充电电流大小不能调整，不能确保蓄电池彻底充分电。相同额定电压蓄电池并联一起充电时，充电电压大小为支路单格数n×2.5V。整个充电时间约需4~5h。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第49页3）脉冲快速充电脉冲快速充电为循环充放电，即正脉冲充电→停充→负脉冲放电或反充→再停充→再正脉冲充电…，直至充分电为止。其中，正脉冲充电为定流充电，电流为（0.8~1）C20，使蓄电池容量为额定容量60%，蓄电池单格端电压为2.4V；停充时间为25ms；负脉冲放电或反充时间为瞬间，负脉冲电流峰值为1.5～3倍正向充电电流；再停充时间为25ms。整个充电时间约需5~6h。这种方法充电，除了含有时间短优点外，还含有“去硫化”作用，不足之处，易使活性物质脱落，对蓄电池使用寿命会有一定影响。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第50页4）充电机使用惯用充电设备有硅整流充电机、晶闸管整流充电机等。充电前，将充电机正极（红色）、负极（黑色）分别接蓄电池正、负极，依据需要，选择充电方法，按照要求进行充电。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第51页蓄电池常见故障包含内部故障和外部故障。外部故障有外壳裂纹、极柱腐蚀、极柱松

动、封胶干裂;内部故障有极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自行放电、极板拱曲。（五）蓄电池常见故障及排除汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第52页1.极板硫化及排除极板上生成白色硫酸铅粗晶粒现象称极板硫化。(1)危害它妨碍了电解液扩散与渗透,使蓄电池内阻增大,以致不能给开启机提供足够大开启电流,造成开启困难甚至开启不了发动机。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第53页轻度硫化：蓄电池内阻增大,容量变小(2)现象严重硫化：充放电异常充电时：单格电池电压高,可达2.8V以上,电解液密度上升慢,温度上升快,过早出现沸腾现象放电时：内阻显著增大,电压快速下降,不能连续供给电流。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第54页原因二:电池内液面太低,使极板上部与空气

接触而发生氧化(主要是负极板)。(3)原因原因一:蓄电池长久充电不足或放电后未及

时充电,当温度改变时,硫酸铅发生再结晶。原因三:电解液相对密度过高、电解液不

纯、外部气温猛烈改变等也会促进硫化。原因四:新电池初充电不彻底。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第55页(4)故障排除轻度硫化用小电流长时间充电,即过充电用全放、全充充放电循环进行使活性物质还原用去硫充电方法消除硫化。严重硫化报废汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第56页(5)预防办法保持蓄电池经常处于充满电状态蓄电池放完电应及时补充充电经常检验电解液液面和密度,使之符合要求。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第57页2.自放电及排除在无负载静态下,蓄电池电量自动消失

现象称为自放电。自放电有两种情况正常自放电,一昼夜电量损失不超出0.7%;故障性自放电,一昼夜自行放电量为2%~3%或更高。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第58页(1)原因正常自放电原因正负极板上活性物质自发溶解和还原成为硫酸铅,且硫酸浓度大,反应速度也会增大;因为极板上活性物质和栅架材料不一样,电解液中会产生不一样电位,形成局部电池放电;汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第59页电解液杂质含量过多,不纯;蓄电池内部短路;蓄电池盖上洒有电解液。因为蓄电池长久不用,硫酸会下沉,从而造成电解液上部和下部浓度不一样,在同一块极板上下部分会形成电位差而形成自行放电。故障性放电原因:汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第60页(2)故障排除为排除自放电,应将电解液倒出,取出极板组和隔板,用蒸馏水冲洗极板和隔板,重新装上极板和隔板,再加入新电解液重新充电。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第61页3.极板短路(1)现象充电过程中,电解液温度快速上升,电压与电解液相对密度上升迟缓。放电时,蓄电池容量显著下降。(2)原因隔板质量不好;极板弯曲或有杂质使正负极板相接触;活性物质在蓄电池底部沉积过多。(3)故障排除拆开蓄电池,查明原因,进行清洗或更换极板。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第62页4.活性物质脱落(1)现象充电时,有棕色物质自底部上升,电解液混浊,电压上升快,过早出现沸腾现象;放电时,蓄电池容量显著下降。(2)原因充电电流过大,过充时间过长;低温大电流放电;蓄电池固定不牢,受到猛烈振动;电液密度过大,腐蚀栅架。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第63页(3)故障排除拆开蓄电池,进行清洗。假如活性物质脱落少,则封装后再用;假如活性物质脱落较多,则需更换极板。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第64页汽车用发电机是什么样结构？怎样工作？常见故障有哪些？怎样检测、维修与更换？任务二发电机结构与工作原理及检测维修汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第65页汽车用发电机结构和工作原理都差不多,图3.13所表示分别为奇瑞A3和实训室车用发电机。交流发电机功用交流发电机功用是当发动机所需电压高于蓄电池电压时，能及时向蓄电池充电，并向全车除起动机外全部用电设备直接供电。图3.13汽车用发电机（一）发电机结构与工作原理汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第66页1.交流发电机结构普通硅整流发电机主要由三相同时交流发电机和6只二极管组成三相桥式全波整流器两大部分组成；主要有转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、皮带轮等部件，如图2-32所表示。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第67页汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第68页（1）转子总成功用：转子功用是产生旋转磁场。组成：转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第69页

思索：为何发动机里使用滑环？汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第70页当两滑环通入直流电时（经过电刷），磁场绕组中就有电流经过，并产生轴向磁通，使得爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交织磁极。当转子转动时，就形成了旋转磁场。交流发电机磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间气隙→定子→定子与转子间气隙→S极→磁轭，如图2-34所表示。图2-34转子磁路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第71页（2）定子总成功用：定子是用来产生交流电。组成：定子由定子铁芯和定子绕组组成。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第72页从线圈产生电动势中引出电流，要使用三个导线，将线圈连接起来。普通有二种连接法：汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第73页（3）整流器

作用：将定子绕组产生三相交流电变成直流电输出；其次，可阻止蓄电池电流向发电机倒流。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第74页(1)正极管其中心引线为二极管正极，外壳为负极，在管壳底上普通标有红色标识。在负极搭铁交流发电机中，三个正二极管外壳压装在元件板三个座孔内，共同组成发电机正极，由一个与后端盖绝缘元件板固定螺栓通至机壳外，作为发电机火线接线柱“B”（“＋”，“A”或“电枢”接线柱）。(2)负极管其中心引线为二极管负极，外壳为正极，管壳底部普通有黑色标识。三个负极管外壳压装在后端盖三个孔内，和发电机外壳一起成为发电机负极.汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第75页(4)电压调整器当发电机转速改变时,调整器用来自动控制

发电机输出电压,使其保持恒定,调整器实物

如图3.19所表示。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第76页（5）皮带轮及风扇

通惯用铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，利用风扇半圆键装在风扇外侧转轴上，再用弹簧垫片和螺母紧固。发动机工作时发动机经过风扇皮带带动传动皮带轮转动，并传给发电机。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第77页（6）前后端盖和电刷总成

端盖普通分为前端盖和后端盖两部分，起固定转子、定子、整流器和电刷组件作用。端盖普通用铝合金铸造，一是可有效预防漏磁，二是铝合金散热性能好，而且能够减轻发电机质量。电刷总成由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷作用是将电源经过滑环引人磁场绕组，由石墨制成。发电机电刷总成有内装式和外装式之分，如图2-39所表示。图2-39电刷总成（a）外装式（b）内装式汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第78页发电机工作：包含发电、整流、调压,电路还

要设置保护和工作状态指示等。2.发电机工作原理汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第79页当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中改变。依据电磁感应原理可知，定子三相绕组中便产生交变感应电动势，而后经整流器整流为直流电输出，这就是交流发电机工作原理。（1）发电机发电原理UW交流发电机工作原理汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第80页对应波形如图3.23所表示。图3.23发电机产生三相交流电三相绕组感应电动势汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第81页在汽车发电机中,利用6只二极管组成三相桥式全波整流电路将三相交流电整流变为直流电,如图3.24所表示。(2)整流原理UW汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第82页a.知识点回顾：二极管特征二极管导通标准汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第83页b.整流过程分析

1．有些高性能交流发电机，还使用六个以上二极管。2．若蓄电池电极接反，二极管将因为大电流而烧坏。注意汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第84页UW整流波形图汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第85页c.发电机输出直流电压平均值为：U＝2.34EΦd.中性点电压有发电机含有中性点接线柱，如图2-46所表示。它是从三相绕组中性点引出来，标识为“N”。输出电压为UN，称为中性点电压。图2-46带中心抽头交流发电机UN＝0.5U汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第86页(3)励磁方式

交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流。当发电机电压到达蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由他励转变为自励。励磁电路

励磁概念：将电源引入到磁场绕组使之产生磁场过程称为励磁。励磁方式：交流发电机励磁方式有自励和他励两种汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第87页3.电压调整器

（一）调整器作用发电机在汽车上是按固定传动比驱动旋转，其转速n随发动机转速改变而在很大范围内改变。所以，为了使发电机能提供固定不变电压，必须采取调整器来控制电压。电压调整器（voltageregulator）能够确保交流发电机输出电压不受转速和用电设备改变影响，使其保持稳定，以满足用电设备需要。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第88页（二）调整器基本工作原理工作原理分析交流发电机输出整流后直流电压UB正比于发电机感应电动势EΦ；EΦ=C1nΦ,即感应电动势EΦ与发电机转速n和磁通Φ成正比；假如要在转速n改变时，维持发电机电压恒定，就必须对应改变磁极磁通Φ。而磁极磁通Φ取决于磁场绕组电流I大小，所以在发电机转速改变时，只要自动调整磁场绕组电流I，就能使发电机电压保持恒定。结论：电压调整器就是利用自动调整磁场电流使磁极磁通改变这一原理来调整发电机电压。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第89页(三)调整器种类1、触点式调整器2、电子式调整器（1）电子调整器按结构分为晶体管式、集成电路式和数字电路式（2）按安装方式分为外装式和内装式（3）按搭铁型式分为内搭铁式和外搭铁式（4）按功效多少分为单功效型和多功效型汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第90页电磁振动式电压调整器又称触点式电压调整器。电磁振动式电压调整器因带有触点，结构复杂，电压调整精度低，触点火花对无线电干扰大，正被逐步淘汰。晶体管式电压调整器优点是可经过较大励磁电流，适合于功率较大发电机。电压调整精度高，对无线电干扰小，体积小，无运动件，耐振动，故障少，可靠性高。

集成电路式电压调整器除含有晶体管式电压调整器优点外，因为它体积尤其小，可直接装于发电机内部，省去了与发电机外部连线，因而增加了工作可靠性，并含有防潮、防尘、耐高温性能好、价格低等优点。现在有轿车采取车载计算机直接控制交流发电机励磁电路，控制发电机输出电压，因而省去了电压调整器。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第91页图3.25JFT106型晶体管调整器原理图发电机转速升高自动减小发电机励磁电流晶体管调整器a.接通点火开关，蓄电池（+）—S—+—R5—VD2—R6—蓄电池（-）b.VT2、VT3导通，蓄电池（+）—S—F2—磁场绕组—F1—F—VT3—蓄电池（-）（他励）c.发电机发电，UB>BE，（自励）d.UB>B调，R1分压升高，VZ1导通，使得VT1导通，VT2、VT3截至，磁场绕组电流快速减小，发电机输出电压下降。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第92页图3.26集成电路调整器集成电路调整器汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第93页数字式电压调整器

电脑控制调整器是现在轿车采取一个新型调整器，由负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调整器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地确保电器系统正常工作，使蓄电池充电充分，又能减轻发动机负荷，提升燃料经济性，如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调整器。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第94页交流发电机特征有输出特征、空载特征、外特征,其中以输出特征最为主要。(1)输出特征输出特征是指在发电机保持输出电压一定时,发电机输出电流与转速之间关系,也称负载特征或输出电流特征。经过试验能够测得输出特征曲线如图3.27所表示。4.交流发电机工作特征汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第95页图3.27交流发电机输出特征输出电流转速汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第96页(2)空载特征交流发电机空载特征是指在无负荷情况下,即I=0时,发电机端电压与转速之间改变规律。由试验可绘出空载特征曲线如图3.28所表示。图3.28交流发电机空载特征汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第97页(3)外特征发电机外特征是指发电机转速一定时,其端电压与输出电流关系,转速不一样,其端电压与输出电流关系也不一样,这么,能够得到一组相同外特征曲线,交流发电机外

特征如图3.29所表示。图3.29交流发电机外特征汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第98页汽车用新型交流发电机：八管交流发电机、九管交流发电机、十一管交流发电机、无刷交流发电机。5.新型交流发电机(1)八管交流发电机八管交流发电机如图3.30所表示,在普通发电机基础上增加两个中性点二极管,提升发电机输出功率。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第99页图3.30八管交流发电机电路对中性点电压进行全波整流发电机功率10%～15%交流发电机中性点电压为三次谐波，伴随发电机转速提升，中性点三次谐波电压也升高。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第100页(2)九管交流发电机九管交流发电机如图3.31所表示,在普通交流发电机整流6只二极管外,又多装了3个功率较小二极管,就组成了九管交流发电机,3个功率较小二极管专门用来供给磁场电流,又叫磁场二极管。图3.31九管交流发电机充电系统电路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第101页(3)十一管交流发电机十一管交流发电机如图3.32所表示,十一管交流发电机整流器由6只大功率整流二极管、2只中性点二极管和3只励磁二极管组成,其它结构和六管交流发电机相同,它结合了八管和九管交流发电机优点。图3.32十一管交流发电机电路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第102页(4)无刷交流发电机无刷交流发电机特点是将励磁绕组和电枢绕组都安装在发电机定子上,发电机内部没有电刷和集电环,从而防止了传统交流发电机由电刷和滑环造成发电机电压不稳或不发电。车用无刷交流发电机主要有爪极式无刷交流发电机、感应子式无刷交流发电机等。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第103页图3.33国产JFW14X型爪极式无刷交流发电机外形及其分解图1.外形;2.后轴承;3.防护罩;4.元件板和硅二极管组;5.励磁绕组支架及后轴承支架;6.定子总成;7.磁轭;8.励磁绕组接头;9.励磁绕组;10.爪极及转子轴总成;11.前端盖;12.风扇叶;13.传动带轮国产JFW14X型爪极式无刷交流发电机外形及其分解图如图3.33所表示汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第104页(5)带真空泵交流发电机带真空泵交流发电机结构与普通交流发电机基本一样,只是结构上增加了一个真空泵,发电机发电同时把真空罐内空气吸出来,在真空助力制动装置真空罐内形成真空,以满足汽车制动需要。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第105页过电压产生及危害产生：蓄电池不供电，只有发电机供电；开关或触点断开。危害：使电器设备损坏，蓄电池无法工作。汽车电源系统过电压保护6.汽车电源系统过电压保护汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第106页图3.36稳压管保护电路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第107页图3.37稳压管继电器保护电路过电压时稳压管反向导通继电器触电闭合过电压到搭铁过电压消失继电器触电断开汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第108页充电指示灯常有四种控制方法:一是利用交流发电机中性点进行控制;二是利用磁场二极管进行控制;三是利用二极管进行控制;四是利用集成电压调整器进行控制。7.充电指示灯控制电路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第109页图3.38国产FT126型双联调整器充电指示灯控制电路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第110页图3.39利用磁场二极管充电指示灯控制电路电源指示灯亮（蓄电池不充电）接通点火开关电源指示灯渐渐熄灭发动机开启后UEUD+汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第111页图3.40利用二极管充电指示灯控制电路短路汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第112页图3.41利用集成电压调整器充电指示灯控制电路

单片机进行控制：VT1控制充电指示灯，VT2控制磁场电流进行调压。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第113页发电机用途发电机型号发电机分类调整器用途调整器型号调整器分类发电机、调整器使用维护注意事项汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第114页1.发电机用途发电机是汽车电器系统主要电源,由汽车发动机驱动；在正常工作时,它对除开启机以外全部用电设备供电,并向蓄电池充电。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第115页依据国家汽车行业标准《汽车电器设备产品型号编制方法》(QC/T73—1993)要求,发电机型号由5个部分组成。第一部分为产品代号,用2或3个汉语拼音大写字母表示,交流发电机产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种,分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机,J、F、Z、B、W分别表示

交流、发电机、整体、泵、无刷意思。2.发电机型号汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第116页第二部分为电压等级代号,用1位阿拉伯数字表示:1表示12V;2表示24V;6表示6V。第三部分为电流等级代号,用1位阿拉伯数字

表示(表3.7)。第四部分为设计序号,用1~2位阿拉伯数字表

示,表示产品设计先后次序。第五部分为变型代号,交流发电机以调整臂位置作为变型代号,从驱动端看,Y表示调整臂位于右边,Z表示调整臂位于左边,调整臂在中间时不加标识。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第117页表3.7电流等级代号分组

代号123456789电流

等级

(A)~1920~2930~3

940~4

950~5

960~6

970~7

980~8

9≥90汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第118页3.发电机分类普通交流发电机整体式交流发电机带泵交流发电机无刷交流发电机永磁交流发电机按总体机构分按励磁绕组搭铁方式分内搭铁式外搭铁式汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第119页按其装用二极管数量不一样可分六管交流发电机八管交流发电机九管交流发电机十一管交流发电机按冷却方式可分风冷式发电机水冷式发电机汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第120页图3.42交流发电机搭铁形式

外搭铁：F1、F2均与发电机后端盖绝缘，经电压调整器搭铁内搭铁：励磁绕组一端与发电机后端盖直接搭铁汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第121页5.调整器型号依据国家汽车行业标准《汽车电器设备产品型号编制方法》(QC/T73—1993)要求,发电机调整器型号由5个部分组成。第一部分为产品代号,用2或3个汉语拼音字母大写表示,代号有“FT”和“FTD”两种,分别表示发电机调整器和电子调整器,字母F、T、D分别为发电机、调整器、电子汉语拼音第一个字母。第二部分为电压等级代号与交流发电机相同,用1位阿拉伯数字表示:1表示12V;2表示24V;6表示6V。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第122页第三部分为结构代号,结构代号用1位阿拉伯数字表示。第四部分为设计序号,用1~2位阿拉伯数字表示,表示产品设计先后次序。第五部分为变型代号,用大写字母A、B……等次序表示,但不能用O和I。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第123页7.发电机、调整器使用维护注意事项1)发电机使用注意事项①交流发电机和蓄电池搭铁极性应一致。国产交流发电机均为负极搭铁，蓄电池也必须为负极搭铁，不然会出现蓄电池经二极管大电流放电，将二极管快速烧坏，甚至烧坏电压调整器中电子元件，在蓄电池更换或补充充电后，要格外注意。②发电机运转时，不要用试火花方法检验发电机是否发电，不然轻易烧坏二极管。③发电机与蓄电池之间导线要连接可靠，以免在电路突然断开时产生瞬时过电压，烧坏晶体管元件。④发电机不发电或充电电流很小时，应及时找出故障加以排除，不应再长久继续运转，不然会引发故障范围扩大。

汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第124页⑤在6只二极管与三相绕组相连接时，绝对禁止用兆欧表检验发电机绝缘情况，不然将使二极管击穿而损坏。⑥发动机熄火后，应将点火开关（或电源开关）断开，以免蓄电池长时间向励磁绕组和电压调整器磁化线圈放电，浪费电能。⑦发电机和电压调整器二者规格型号要相互匹配。⑧在更换半导体元件时，电烙铁功率应小于45W，焊接时操作要快速，并应采取对应散热办法，以免烧坏半导体元件。⑨在充电系统故障诊疗时，不允许在发电机高速时短接调整器，这是因为假如发电机无故障，会产生高电压而损坏电器设备。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第125页2）交流发电机维护关键点①日常维护使用中交流发电机要经常保持其外部清洁，并注意检验各接线柱有没有松动情况。②汽车行驶30000km左右应对发电机拆检、维修使用高压空气吹净发电机内部尘土，并用汽油清洗各部位存留油垢；检验发电机各接线柱导线是否接触良好，连接可靠；有刷发电机应注意检验和清洁其滑环，必要时用纱布磨平、打光，若磨损过分（电刷高度低于7～8mm），则应换用新电刷；对轴承进行维护时，发电机轴承应加注1～3号复合钙纳基润滑脂，且填充量不宜过多，普通为轴承空腔2/3，不然轻易因润滑脂溢出而溅落到滑环上造成与电刷接触不良，以致不能使发电机正常工作。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第126页3）电压调整器正确使用①电压调整器与发电机电压等级必须一致，不然充电系统不能正常工作；②电压调整器与发电机搭铁形式必须一致；③电压调整器与发电机之间电路连接必须完全正确；④电压调整器必须受点火开关控制。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第127页发电机拆卸与安装交流发电机拆解与装配交流发电机检验与检测电压调整器检测充电系统故障诊疗汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第128页(一)发电机拆卸与安装1.发电机拆卸按照以下次序从汽车上拆卸发电机:拆开电瓶线负极→拆发电机上护罩→拆下发电机上火线和信号线→拆下固定发电机三个螺丝→摘下发电机皮带。2.发电机安装发电机安装时按照拆卸时相反次序进行。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第129页（二）交流发电机拆解与装配1.发电机拆解发电机拆解时应该做好记号,方便正确安装,拆解主要步骤以下。①拆下电刷和调整器。②拆下输出端子B+等紧固螺母。③拆下后端盖上转子轴承防尘罩,拆下转子轴承紧固螺母。④拆下发电机V带轮(用拉力器)和风扇。⑤拆下前后端盖。⑥拆下定子总成。⑦拆下整流器总成。2.发电机装配发电机装配时可按照拆解相反次序进行。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第130页（三）交流发电机检验与检测1.发电机零部件检验与检测转子检验转子检验包含转子表面损伤、滑环表面平整及碳粉油污等、转子断路、转子搭铁等检验。转子轴检验转子断路、转子搭铁等检验使用百分表检验经过万用表测量电阻值汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第131页定子子检验包含定子表面损伤、绝缘、定子断路、定子搭铁等检验。整流器检测可使用万用表测量二极管正反电阻来判断定子断路、定子短路、定子搭铁等检验经过万用表测量电阻值来判断每相绕组断路绕组之间短路每相绕组与定子铁芯之间电阻：搭铁整流器检验定子检验汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第132页2.发电机不拆解检测（1）发电机就车输出电压检测红笔接触蓄电池正极，黑表接触蓄电池负极，使用直流电压挡准备工作：检验V带松紧程度并调整至正常测试条件：打开点火开关，起动发动机，让发动机转速保持在2500r/min测试工具：万用表测试方法：正常判断：蓄电池端电压应为14V左右（12V蓄电池）和27V左右（24V蓄电池），说明发电机工作正常。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第133页（2）发电机整机检验发电机整机检测包含各接线端子之间电阻测量、输出电压波形检测、空载电压检测、满载电流检测等。发电机各接线端子之间电阻检测：使用万用表检测“F”与“-”之间、“+”与“-”之间、“+”与“F”之间正反向电阻值，查阅相关手册，看是否符合要求，从而判断有没有接触不良、断路、短路现象。输出电压波形检测：输出电压波形可使用示波器进行检测，将示波器连接到发电机B端子和地之间，起动发电机，观察发电机波形并统计，发电机正常波形如图3.43所表示，凡与正常波形不一样，说明发电机有问题。汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第134页图3.43发电机正常波形汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第135页空载电压检测：空载电压检测可在发电机解体前在万能试验台上进行，如图3.44所表示，先将开关S1闭合，励磁方式为他励，起动发电机并逐步提升转速，当电动机转速上升到500～800r/min时，发电机开始自励，继续提升电动机转速，观察电压表读数改变，转速上升到额定值时，假如电压低于额定值，说明发电机有故障。开关S1闭合发电机转速升到额定值电压表读数到达额定值正常汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第136页(四)电压调整器检测内搭铁式电压调整器检测外搭铁式电压调整器检验汽车充电系统基本结构工作原理及检修方法第137页汽车电器与辅助电子系统技术