现代汽车电气系统概论(一)汽车电气系统的组成 传统汽车电气系统; 现代汽车电气系统; 1.传统汽车电气系统 (1)汽车电源 蓄电池、发电机、电压调节器 (2)配电装置 中央接线盒(继电器、熔断器)、控制开关、插接器及连接导线等。 (3)检测及报警装置 各种仪表、灯光报警、音响报警等。 (4)用电设备 起动系统;点火系统;照明与信号系统;仪表、报警与电子显示系统;安全与舒适系统等。 2.现代汽车电气系统 现代汽车电气系统是在传统汽车电气系统的基础上改进发展—主要增设电子控制装置 (1)发动机电控燃油喷射 (2)制动防抱死ABS、驱动防滑ASR (3)电控自动变速器ECT (4)电控动力转向 (5)电控悬架 (6)安全气囊 (7)巡航控制…… 二、汽车电气系统的特点 低压: 12V (14V~15V) 24V (28V~30V) 直流; 单线(或单、双线并存); 负极搭铁; 汽 车电源系统一、汽车电源系统的组成 二、对汽车电源系统的要求 1.蓄电池主要作用? —起动发动机(俗称起动电源); 要求: 短时(5~10S)向起动机连续供给大电流; 容量大—维持供电时间长; 内阻小—消耗电能少; 强度好、寿命长、价格低; ★主要要求:容量大,内阻小; 2.发电机主要作用? 发动机只要怠速以上运转,必须向汽车用电设备供电,并向蓄电池充电; 要求: 正常发电,且稳定; 低速供电性能好; 体积小,重量轻,故障率低,寿命长; ★主要要求:低速供电性能好; 3.电压调节器作用? 根据发电机转速的不断变化,调节发电机电压并使其稳定在某一值,保护用电设备不烧坏,蓄电池不过充电; 要求: 工作性能可靠,调节电压精度高,体积小,寿命长; ★主要要求:调节电压精度高; 三、汽车电源系统的现状与发展 (一)蓄电池 广泛采用铅酸蓄电池; (二)发电机 6管、8管、9管、11管; 有电刷、无电刷;电励磁; 内搭铁、外搭铁;负极搭铁; 广泛采用:11管、有电刷、电励磁、外搭铁、负极搭铁; (三)电压调节器 机械触点式—电子分离元件式—集成电路式—微机控制式 (四)未来汽车电源电压 从现代汽车普遍采用的12V(或24V)电源电压,将提高到42V。以使发电机能提供更大的极限功率,减小传输导线直径和提高信号传输质量。工作更加稳定、安全、可靠。 蓄电池什么叫蓄电池?工作机理是什么? 化学能→←电能 一、蓄电池的分类 铅酸蓄电池: 普通型、干荷电、免维护; ★汽车上广泛采用: 干荷电或免维护铅酸蓄电池; 干荷电蓄电池 普通蓄电池 免维护蓄电池 二、蓄电池功用 (一)供电 1.起动发动机时,向起动系统和点火系统供电; 2.发电机电压低于蓄电池电压或不发电时,向用电设备供电; 3.用电设备过多,发电机供电过载时,协助发电机供电(机会太少); (二)储电 发电机发电电能过剩时,蓄电池将过剩电能储存起来—充电; 电路中出现瞬时过电压,由蓄电池吸收(相当一个大容量的电容器),保护电子元件及电器装置免受其害;
一、蓄电池的构造 :极板、隔板、电解液、外壳、极柱。 (一)极板 栅架:铅锑合金浇注而成; 活性物质:二氧化铅和纯铅; 正极板: 二氧化铅Pb2 深棕色 负极板: 海绵状纯铅Pb 青灰色 1、每对正、负极板组组装成一个单格; 单格电压多少伏? 单格电压2V 2、6个单格串联组成一个蓄电池 蓄电池电压多少伏? 蓄电池电压12V 3、各单格间用不同的连接方式串联连接; 4、 容量按单格正极板片数计算; (每片15Ah或12.5Ah) 5、单格串联,电压、容量如何变化? 提高电压,单格容量就是整个蓄电池容量; 6、蓄电池并联,电压、容量如何变化? 提高容量,输出额定电压不变; (二)隔板 材料:微孔橡胶;微孔塑料; 安装:有槽一面垂直靠向正极板; 理由: 气泡顺槽上升; 脱落物质顺槽下沉; 减少被正极板氧化面积; 保证正极板处具有充足电解液; (三)电解液 专用硫酸和蒸馏水配置而成;
注意:使用中的蓄电池电解液液面降低,是由于水的蒸发和电解引起的,应及时补加蒸馏水。 (四)外壳 塑料(聚丙烯)制成,并分割成6 个互不连通的单格,单格间穿壁连接。 每个单格上均设有加液口和旋塞,旋塞上的通气孔应保持畅通。 壳体正面标有型号标志和液面高度标志线(min、Max或最高、最低) 液面高度标志 (五)极柱 每个蓄电池上均设有 “+”、“-”两个极柱; 二、常用蓄电池 (一)普通型—需初充电 结构特点:
(二)干荷电—无需初充电 结构特点: (加电解液静置30min即可使用) 1.负极板铅膏中加入抗氧化剂; (油酸、硬脂酸) 2.对负极板进行深度充放电处理; 3.极板在惰性气体或真空中干燥; 4.存储期2年; (三)免维护—无需初充电 结构特点:
绿色—蓄电池技术状况好,可继续使用; 深绿色或黑色—电解液密度偏低,应对蓄电池补充充电; 浅黄色或无色—电解液密度过低,蓄电池必须更换; 三、蓄电池型号
一、电动势的产生 将 PbO2 和 Pb同时放入稀硫酸溶液中,将产生不同的电极电位: PbO2 →2V Pb →0.1V E=U=2.1V 说明2点: 1.PbO2 和 Pb产生电位的正、负、是由金属材料性质决定的; 2.PbO2 和 Pb产生电位的高、低,与溶液的接触面积无关; 二、蓄电池放电和充电中物质变化结果 正极板:PbO2放电→←充电PbSO4; 负极板:Pb放电→←充电PbSO4 ; 电解液:H2SO4放电→←充电H2O; 综合方程式:PbO2+Pb+2H2SO4→←2PbSO4+2H2O 说明2点:
一、蓄电池的工作参数 (一)电解液密度ρ 使用范围:25℃,1.27~1.30g/cm3 注意:温度不同时的密度换算公式 ρ25℃=ρt+ 0.0007(T-25) (二)内阻“Ri” Ri = R液+ R极+ R隔 R液—取决于电解液温度和密度; R极—取决于蓄电池充、放电程度; R隔—取决于隔板的材料、孔率、孔经; (三)电动势“E” E = 0.85+ρ25℃ E与U之间关系: 蓄电池不工作:U = E 蓄电池工作:放电,U=E-If×Rn;充电,U=E+Ic×Rn (四)蓄电池容量 在规定条件下,蓄电池所能放出的电量。 1、额定容量 C20 充足电的新蓄电池; 电解液温度25±5℃; 20小时放电率连续放电; 蓄电池电压下降到10.5V停止放电; C20 = 放电电流(A)×放电时间(h) 单位:安培×小时→安时(Ah) 说明: (1)额定容量 C20由结构(设计)决定,每片正极板为15安.时(薄形极板12.5安.时),与使用条件无关。 (2)改变放电条件,只影响使用容量,不影响额定容量。 (3)额定容量是检验蓄电池技术性能的主要指标。 2.储备容量 Cr 充足电的新蓄电池; 电解液温度25±5℃; 25A电流连续放电; 蓄电池电压下降到10.5V停止放电; 所能维持的放电时间; 单位:分钟(min) 3.影响容量的因素 容量的大小,取决于极板物质利用率。 影响极板物质利用率的因素有: (1)结构因素--极板表面积 尺寸大、片数多、多孔性好,极板物质利用率高,容量就大。 (2)使用因素-使用条件 a.放电电流 放电电流越大,硫酸铅形成越迅速,孔隙越容易堵塞,极板物质利用率下降; 内阻增加,内压降增大,端电压降低; 放电电流增大,容量减小; b.电解液温度 电解液温度低,粘度大,渗透性差,极板物质利用率下降; 内阻增加,内压降增大,端电压降低; 温度降低,容量减小; c.电解液密度 电解液密度大,粘度大,渗透性差,极板物质利用率下降; 内阻增加,内压降增大,端电压降低; 电解液密度过高、过低,容量均减小; 二、放电特性 (一)定义 恒流放电过程中,放电电压、电解液密度随放电时间的变化规律。 (二)特性曲线及分析 因为: If =(1/20)C20 = 常数 所以: If随放电时间的变化,直线平行。 1、电解液密度的变化 因为: If = 1/20C20 = 常数 单位时间内消耗H2SO4和生成H2O数量相等; 所以 :电解液密度随时间的增长而均匀下降。 放电前:1.29 ;放电后:1.13; 2.静止电动势E的变化 因为:E=0.85+25℃电解液密度 所以: E随电解液密度的变化而变化。 放电前:1.29,E=2.14V; 放电后:1.13,E=1.98V 3.放电电压Uf的变化 放电: Uf = E-IfRn Uf的具体变化过程: (三)放电特性曲线的应用 1、可确定蓄电池放电终了 蓄电池电压下降到终止电压; (不同放电率,终止电压不同) 20小时放电率:Uf=10.5V 电解液密度下降到最小许可值; (依放电前密度决定) 放电前:密度为1.29g/Cm3 放电后:密度为1.13g/Cm3 2、依据电解液密度的变化,可以判定蓄电池放电程度; 放电100%,密度下降0.16; 密度下降0.01,放电6.25%; 3、尽量避免低温放电或大电流放电; 低温内阻大,内压降大; 硫酸铅形成迅速,物质利用率低; 4、检查蓄电池技术状态,必须在放电状态下进行。 利用蓄电池诊断仪(高率放电计); 就车使用起动机; 三、充电特性 (一)定义 被选定的恒流充电过程中,充电电压UC、电解液密度随充电时间的变化规律。 (二)特性曲线及分析 (充电是放电的逆过程) Uf的具体变化过程: (三)充电特性曲线的应用 1、可确定蓄电池充电终了 端电压上升到最大值,2~3小时不再增大; 电解液密度上升到最大值,2~3小时不再增加; 电解液沸腾; 2、为实际恒流充电提供了理论依据 充电要分两个阶段进行(如何划分?) 14.4V以前为第一阶段; 14.4V以后为第二阶段; 充电为什么要分两个阶段? 3、为定电压充电提供了理论依据 单格充电电压按2.4V计算,为什么? 随着充电时间增长,充电电流为什么会减小?
一、硫化 极板表面生成粗结晶、大颗粒 PbSO4 。 特点: 维持放电时间短; 初充电电压高; 温度高;电解液出现气泡; 1、原因 PbSO4再结晶; 极板存在PbSO4长期放置; 温度反复变化; 电解液液面过低; 2、预防 蓄电池定期充电; 及时补加蒸馏水; 发现故障及时处理; 二、极板物质脱落过多 特点: 充、放电时间短,且电解液浑浊; 1、原因 充电时间过长;充电电流过大;拆装敲打;固定不牢。 2、预防 及时正确充电;正确使用起动机;不能敲打振动。 三、自行放电 特点: 放电速度快,每昼夜容量降低>0.7%。 1、原因 蓄电池内部混入有害杂质;蓄电池表面过脏;极板物质脱落过多;隔板、隔壁破裂。 2、预防 电解液纯度达到95%以上;表面清洁、干燥。 坚持就是力量,在枯燥无味中保有有艰苦奋斗的精神尤为重要,因为人在劳累到极端状态时,是靠惯性让自己保持继续前进的姿势,没有不劳而获的馅饼,即使有你也不敢吃,所以还是靠自己自力更生、丰衣足食才是最好的心态。 |
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