第一部分汽车电器

第一部分汽车电器汽车电器构成电源系统（充电系统）：蓄电池、发电机、电压调节器起动系统：电动机、操纵机构、单向离合器点火系：电源、开关、分电器、点火线圈、火花塞仪表显示系统：车速里程表、转速表、冷却水温度表、燃油表及各种显示装置照明与信号：前照灯、阅读灯；灯光和声音信号车身附件：雨刮；电动门窗、门锁、座椅、后视镜；空调汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟2汽车电源系统（充电系统）组成:蓄电池+发电机+电压调节器特点：低压：6V(摩托车);12V(汽车、电启动摩托);24V(柴油车)直流：蓄电池只能存储直流电单线制：机体导电负极搭铁：降低车体腐蚀第一章蓄电池功用：起动电源备用电源辅助电源电源滤波器种类：铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池（锂聚合物电池）汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟4常用可充电电池能量密度比较汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟5铅酸蓄电池

主要内容

蓄电池的构造与型号蓄电池的工作原理蓄电池的工作特性蓄电池的容量蓄电池的故障及排除蓄电池的充电及设备改进的铅酸蓄电池可充电电池汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟6第一节蓄电池的构造与型号由标称电压为2V的单格电池串联而成,主要组成部件有:极板组:正极板PbO2;

负极板海绵状Pb隔板:绝缘,木质、橡胶、塑料、树脂。壳体：容器，硬橡胶、塑料。电解液：硫酸水溶液，比重1.24~1.30联条（Pb)、加液孔盖、极柱等汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟7蓄电池的编号规则按GB1058-77

起动型蓄电池标准规定，由5部分组成：１

２

３

４

５1：单格电池数，用数字表示(6:12V)2：用途代号，汉拼首位字母(Q:起动型)3：极板类型，汉语拼音表示(A:干荷电)4：20h放电率额定容量，单位A•h5：特殊性能，汉拼首位字母(G:高起动率)汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟8第二节 蓄电池工作原理充足电的蓄电池，其正极为PbO2，负极为Pb，电解液为硫酸的水溶液。充放电的化学反应是可逆的。PbO2+Pb+2H2SO4≒PbSO4+2H2O汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟9第三节 蓄电池工作特性电动势、内阻充电特性端电压上升到最大值，2h内不再增加；电解液比重升到最大值，2h内不再增加蓄电池激烈地放出大量气泡，电解液沸腾。放电特性单格电池电压降到放电终止电压；电解液比重降到最小许可值，约1.11。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟10第四节 蓄电池容量指在放电允许的范围内蓄电池输出的电量，即放电电流与放电时间的乘积 Q=If×tf（A.h)。额定容量Qe起动容量影响容量的因素

放电电流

电解液温度 电解液比重汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟11第五节 蓄电池的故障及排除极板硫化←→去硫化充电自行放电←→净化电解液极板短路←→清除短路物活性物质脱落←→清除或更换极板汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟12第六节 蓄电池的充电及设备充电类型： 初充电、补充充电、预防硫化过充电、锻炼循环充电。充电方法：

定电流充电、

定电压充电、

脉冲快速充电充电设备1.可控硅调压充电器2.开关电源充电器第七节改进的铅酸蓄电池干荷电蓄电池胶体蓄电池免维护蓄电池螺旋状极板胶体型免维护蓄电池汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟16智能蓄电池传感器智能蓄电池传感器IBS：

是一个自身带有微型控制器MPC

的传感器。可直接测量电池电流、电压和温度数据，并传送给电池监控运算程序（BatMon）。BatMon计算电池状态，并通知能量管理器电池所含能量、性能水平和使用寿命。这种信息反过来可用于支持启动-停车功能。当检测到电池接近临界状态时，提示驾驶者更换电池。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟17第八节可充电电池1.镉镍电池1.1简介镉镍电池(nickel-cadmiumbattery)采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟18镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在“记忆”效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。镉镍电池的电池表达式为： (-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+)电池反应为：放电时：Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟191.2基本特性1.镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济；2.内阻小，可供大电流的放电，当它放电时电压的变化很小，作为直流电源是一种质量极佳的电池；3.因为采用完全密封式，因此不会有电解液漏出的现象，也完全不需要补充电解液；4.与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，操作简单方便；5.长时间的放置下也不会使性能劣化，当十分充完电后即可恢复原来的特性；6.可使用在很广的温度范围内；7.因为它采用金属容器而作成，有机械性的坚固；8.镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成，有非常优良的品质性赖性。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟202.镍氢电池2.1简介：镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。2.2电化学原理主要为KOH作电解液（电解质7moL/LKOH+15g/LLiOH）汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟21电化学原理充电时正极反应：Ni(OH)2+OH-

→

NiOOH+H2O+e-

负极反应：M+H2O+e-

→MH+OH-

总反应：M+Ni(OH)2

→MH+NiOOH

放电时正极：NiOOH+H2O+e-

→Ni(OH)2+OH-

负极：MH+OH-

→M+H2O+e-

总反应：MH+NiOOH

→M+Ni(OH)2

汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟223.锂离子电池锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离了电池(PLB)两类。其中液态锂离了电池按正极材料又可分为LiCoO2,LiNiO2,LiMn2O4等种类。由于锂离子电池具有比能量高、体积小、重量轻、工作电压高、循环寿命高、基本无记忆效应、无污染、自放电小等优点，受到市场欢迎并迅速占领市场，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、移动DVD、摄像机、数码相机、蓝牙耳机等便携式电了产品，大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计它将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到广泛应用。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟233.1锂离子电池原理目前已商品化的锂离了电池正极是LiCoO2，负极是层状石墨，电池的电化学表达式为:电池的充放电反应为:汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟24锂离子电池工作原理示意图汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟253.2聚合物锂离子电池聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂离子电池可分为三类：(1)固体聚合物电解质锂离子电池。适于高温使用。(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。在常温下使用。(3)聚合物正极材料的锂离子电池。其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟26聚合物锂电池的优点1.无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。2.可制成薄型电池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。3.电池可设计成多种形状。4.电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲90°左右。5.可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压，高分子电池由于本身无液体，可在单颗内做成多层组合来达到高电压。6.容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟27电化学原理聚合物锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极采用锂—碳层间化合物LixC6，典型的电池体系为：(-)C|LiPF6—EC+DEC|LiCoO2(+)正极反应：LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe----（1）负极反应：6C+xLi++xe-=LixC6-----------（2）电池总反应：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC-（3）汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟28聚合物锂离子电池工作原理示意图汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟29汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟30第二章

交流发电机及调节器

有关内容交流发电机构造工作原理特性检查与测试调节器原理、类型检查与调整过压保护充电系故障判断无刷交流发电机汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟31第一节 交流发电机构造转子：产生磁场，需要激磁。定子：含铁芯和绕组，多为三相，产生感应电势。整流器：将交流转成直流。机械构件：机座、轴承、端盖。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟32第二节 交流发电机工作原理及特性原理：特性：输出特性：U=C，I=f(n)空载特性：I=0，U=f(n)外特性：n=C，U=f(I)汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟33无刷交流发电机及特点构造爪极式无刷交流发电机磁场绕组是静止的，它通过一个磁轭托架固定在后端盖上,所以，不再需要电刷。两个爪极中只有一个爪极直接固定在电机转子轴上，另一爪极则用非导磁联接环固定在前一爪极上。当转子旋转时，爪极在定子内转动,当磁场绕组中有直流电通过时，爪极被磁化,就形成了旋转磁场。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟34无刷交流发电机及特点构造爪极式无刷交流发电机磁场绕组是静止的，它通过一个磁轭托架固定在后端盖上,所以，不再需要电刷。两个爪极中只有一个爪极直接固定在电机转子轴上，另一爪极则用非导磁联接环固定在前一爪极上。当转子旋转时，爪极在定子内转动,当磁场绕组中有直流电通过时，爪极被磁化,就形成了旋转磁场。2.优点（1）结构简单、维护方便、工作可靠（2）无电刷与集电环接触不良的问题。3.缺点（1）爪极间连接工艺困难（2）由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流。汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟35第三节 电压调节器工作原理：通过控制激磁电流来达到控制发电机的端电压。类型：电磁振动式、晶体管式、集成电路式。电压检测方法：发电机电压检测法、 蓄电池电压检测法。充电指示灯第四节 过电压保护稳压管保护可控硅保护汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟36晶体管调节器基本电路

主要元件状态表JFT201型调节器状态表汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟37JFT106调节器状态表JFT151调节器状态表汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟388TR型集成电路调节器状态表FT61A型调节器状态表汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟39充电指示灯继电器工作原理汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟40第三章

起动系统

有关内容直流电动机构造工作原理特性影响因素基本参数确定功率传动比直接操纵电磁操纵移动电枢减速起动汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟41第一节 直流电动机构造电枢、磁极、电刷、轴承。工作原理工作特性转矩特性:M=f(I)机械特性:n=f(M)功率特性第二节 起动机基本参数确定功率(0.3-0.4)L(kW)(0.1-0.8)L(kW)传动比(13-17)(8-10)蓄电池容量(550-1580)Pm/Un汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟42第三节 直接操纵强制啮合式起动机构造和工作过程操纵机构滚柱式离合器调整驱动齿轮与止推垫圈之间间隙的调整(2mm)开关接通时刻的调整第

四节 电磁操纵强制啮合式起动机ST614型吸拉线圈、保位线圈；弹簧式离合器汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟43DQ124型起动机起动继电器尼桑车起动系统安全继电器第五节 移动电枢啮合式起动机使电枢移动的辅助绕组摩擦式离合器汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟44第六节 减速起动机增加一级减速器，可采用小型、高速电机，以提高起动性能、减小蓄电池负担汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟45第七节 起动机的实验空转实验全制动试验第八节 电压转换开关发电机和全车用电设备12V起动机使用24V汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟46第四章 传统点火系第一节 对点火系的要求足以击穿火花塞间隙的高电压(15kV)；火花塞间隙缸内压力和温度电极温度和极性发动机工况火花应具有足够的能量(50-80mJ)；所需1~５mJ，保证50~80mJ起动时100mJ汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟47点火时刻适应发动机工况变化。转速 ↑→θ↑负荷 ↑→θ↓起动和怠速 θ↓(or=0)汽油辛烷值↓→θ↓压缩比 ↑→θ↓混合气成分α=0.8~0.9,θ最小进气压力↓→θ↑汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟48第二节 传统点火系的组成及工作原理组成：蓄电池：提供电能点火开关：控制初级电路点火线圈：储能、升压分电器：产生低压脉冲、分配高压脉冲电容器：灭弧高压阻尼线：连接火花塞：产生火花汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟49工作原理触点闭合，初级电流增加

触点打开，次级产生高压火花塞放电汽车电器与电子设备重庆大学机械工程学院汽车系张伟50第三节 传统点火系工作特性转速与缸数的影响：z、n↑→U2↓火花塞积炭的影响：Rj↓→U2↓触点间隙的影响：X↓→β↑→U2↑