汽车电源系统的结构与维修 汽车电器项目分析 知识要求 p 熟悉汽车电源系统的组成与 功用。 p 熟悉蓄电池的结构与工作原 理，蓄电池的使用注意事项与 常见故障； p 熟悉发电机的结构与工作原 理； p 理解发电机电压调节器的工 作原理； p 掌握汽车电源系统常见故障 诊断方法。 能力要求 p 实车上能够识别汽车电源系 统各部件的安装位置； p 能够对蓄电池进行正确充电 及对蓄电池进行维护与检 p 能正确拆装发电机并进行发 电机和电压调节器检测； p 会分析电源系统电路，能够 排除电源系统常见故障。 相关知识 蓄电池的类型及型号 2蓄电池的工作原理 4蓄电池的结构 3 3汽车电源的组成及特点 3 1相关知识 交流发电机的构造及工作原理6电压调节器 8交流发电机的类型 3 7蓄电池的容量3 5汽车电源的组成及特点 p蓄电池 p交流发电机 p电压调节器 调节器蓄电池点火开关充电指示仪表调整撑杆三角皮带支架发电机蓄电池在汽车上的功用 p（1）起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系供 电。 p（2）当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池 充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。 p（3）当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄 电池充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能诸存起 来。 p（4）当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电 设备供电。 p（5）蓄电池可以吸收电路中的瞬时过电压，保持 汽车电气系统电压的稳定，保护电子元件。蓄电池的类型及型号 p蓄电池的类型 ：普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、 湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池 p蓄电池的型号第1部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字组成，其 标准电压是这个数字的2倍。 第2部分表示蓄电池的类型和特征，用汉语拼音字母表示 。其中，第l部分字母表示蓄电池的类型，如“Q”表示起 动用铅蓄电池；第2部分为蓄电池的特征代号，如“A”表 示干荷电式。 第3部分表示蓄电池的额定容量，我国目前规定采用20 h 放电率的容量安培小时数Ah。 串联的单格电池电池类型|电池特征额定容量|特殊性能免维护蓄电池特点 p(1)栅架材料采用铅钙合金，既提高了栅架的机械 强度，又减少了蓄电池的耗水量和自放电。 p(2)采用了袋式微孔聚氯乙烯隔板，将正极板装在 隔板袋内，既可避免正极板上的活性物质脱落，又能 防止极板短路。因此壳体底部不需要凸起的肋条，降 低了极板组的高度，增大了极板上方的容积，使电解 液储存量增多。 p(3)蓄电池内部安装有电解液密度计(俗称电眼)， 可自动显示蓄电池的存电状态和电解液液面的高低。 如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池存电充足， 可正常使用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电 不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接 近报废。 免维护蓄电池特点p(4)采用了新型安全 通气装置和气体收集 器，在孔盖内部设置 了一个氧化铝过滤器 ，可阻止水蒸气和硫 酸气体通过，同时又 可以使氢气和氧气顺 利逸出。通气塞中装 有催化剂钯，可促使 氢、氧离子重新结合 成水回到蓄电池中。1234567蓄电池的结构 p铅蓄电池一般由3个 或6个单格电池串联而 成，主要由极板、隔板 、皂解液和外壳等组成 。 1236457891-负极柱；2-加液孔盖；3-正极柱；4-穿 壁连接；5-汇流条；6-外壳；7-负极板； 8-隔板；9-正极板 极板 p极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性 物质组成 p栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅 锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一 定的机械强度。 极板p正极板上的活性物质是 二氧化铅(PbO2)，呈 深棕色 p负极板上的活性物质是 海绵状的纯铅(Pb)，呈 青灰色 p将活性物质调成糊状填 充在栅架的空隙里并进行 干燥即形成极板 p将正、负极板各一片浸 入电解液中，可获得2 V 左右的电动势。 栅架活性 物质极板p为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极 板分别并联，组成正、负极板组 p在每个单格电池中：正极板的片数要比负极 板少一片，这样每片正极板都处于两片负极 板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免 因放电不均匀造成极板拱曲。 12345隔板 p隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负 极板互相接触造成短路。隔板应耐酸并具有多 孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料 有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。其中，木质 隔板耐酸性较差；微孔橡胶隔板性能最好，但 成本较高；微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成 本低，因此被广泛采用。 电解液 p电解液在蓄电池的化学反应中起到离子间导 电的作用，并参与蓄电池的化学反应。电解液 由纯硫酸(H2S04)与蒸馏水按一定比例配制 而成，其密度一般为1.241.30 gcm3。 电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密 度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量 ，但密度过大则黏度增加，反而会降低蓄电池 的容量，缩短使用寿命 不同地区和气温下电解液的密度气候条件完全充足电的蓄电池25时 电解液的密度(gcm3)冬季夏季冬季温度低于-40的地区1.301.26冬季温度高于-40的地区1.281.25冬季温度高于-30的地区1.271.24冬季温度高于-20的地区l.261.23冬季温度高于0的地区1.241.23壳体 p壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、 耐热、耐震。壳体多采用硬橡胶或聚丙烯塑料 制成，为整体式结构，底部有凸起的肋条以搁 置极板组。壳体p壳内由间壁分成3个或 6个互不相通的单格， 各单格之间用铅质连条 串联起来，如图所示。12364 5 7 891-负极柱；2-排气栓；3-正极柱；4-穿 壁连接；5-汇流条；6-整体槽；7-负极 板；8-隔板；9-正极板 壳体p壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池 盖上设有对应于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。加液孔盖上的通风孔可使蓄 电池化学反应中产生的气体顺利排出。 蓄电池的工作原理 p蓄电池的静止电动势 将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中，正、负极板与 电解液相互作用，在正、负极板间就会产生约2.1 V的静 止电动势。 p蓄电池的放电 当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极 板间就会产生约2.1 V的静止电动势，此时若接入负载， 在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路 流向蓄电池的负极 p蓄电池的充电 充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极 相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在 电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，从负极流出 蓄电池的工作原理p蓄电池放电终了的特征是： (1)单格电池电压降到放电终止电压； (2)电解液密度降到最小许可值。 p蓄电池充足电的标志是： (1)电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态； (2)电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值 ，且在23 h内保持不变。蓄电池的容量 p当恒流放电时，蓄电池的容量等于放电电流 与放电时间之积，即 C=Iftf 式中：C蓄电池的容量，单位为Ah；If一放电电流，单位为A；tf一放电时间，单位为h。 额定容量 pGBT5008.11991标准规定，以20 h 放电率的放电电流在电解液初始温度为 (255)，相对密度为(1.2800.1)g cm3(25)的条件下，连续放电到规定的单 格终止电压1.75 V，蓄电池所输出的电量， 称为蓄电池的额定容量，记为C20。 p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 C20=320=60 Ah。 额定储备容量 p充足电的蓄电池在电解液温度为25的条件 下，以25 A电流放电到单格终止电压1.75 V 时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min 。 起动容量 p(1)常温起动容量。常温起动容量为电解液初始温 度25时，以5 min放电率的电流放电，放电5 min至单格电池电压降至1.5 V时所输出的电量。5 min放电率的电流在数值上约为其额定容量的3倍。 例如，对于6Q100型蓄电池，C20=100 Ah ，在电解液初始温度为25时，以3 C20A=3100=300 A的电流放电5 min，单格 电池电压降至1.5 V，蓄电池端电压降至1.56=9 V，其起动容量为3005/60=25 Ah。 p(2)低温起动容量。低温起动容量为电解液初始温 度18时，以5 min放电率的电流放电，放电2.5 min至单格电池电压降至1 V时所输出的电量。 影响蓄电池的容量的因素 p1)结构因素 p蓄电池极板的表面积(指活性物质的真实表面 积)越大，极板片数越多，参加反应的活性物质 就越多，容量就越大。另外，极板越薄，活性 物质的多孔性越好，则电解液向极板内的渗透 越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也 就越大。 影响蓄电池的容量的因素p2)使用因素 p(1)放电电流。放电电流越大，蓄电池的容 量就越小 p(2)电解液温度。放电电流一定的条件下， 温度降低则容量减小 p(3)电解液密度。适当提高电解液的密度， 可加快电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动 势和容量。但电解液密度过大又将导致黏度增 加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。交流发电机的构造及工作原理 p交流发电机的构造 交流发电机的构造 p汽车用交流发电机，多采用三相同步交流发 电机，由6只二极管构成三相桥式全波整流器 。 p各国生产的交流发电机都大同小异，主要由 定子、转子、滑环、电刷、整流二极管、前后 端盖、风扇及带轮等组成。 p转子用来建立磁场，定子中产生的交变电动 势，经过二极管整流器整流后输出直流电。 p有的还将调节器与发电机装在一起。 交流发电机的构造12 364578911101-后端盖：2-电刷架；3-电刷；4-电刷弹簧压盖；5-硅二极管：6-散热板；7- 转子；8-定子总成；9-前端盖；10-风扇；11-带轮 转子p交流发电机的转子是发电机的磁场部分，它主要由 两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成 12334515F1-滑环；2-转子轴；3-爪极；4-磁轭；5-磁场绕组 定子p 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。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。 NAS23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22BCNNNNNSSSSXYZ整流器 p交流发电机的整流器大多由6个硅二极管组成。近 年来又生产了九管发电机，增加了3个小功率的磁场 二极管。 负整流板正整流板负整流板正整流板安装孔正极管绝缘管负极管电枢接柱 安装孔（a）（b）B端盖与电刷总成 p端盖包括驱动端盖、整流端盖以及安装在其 上的轴承、轴承盖等零部件。端盖由铝合金制 成。因为铝合金为非导磁材料，可减少漏磁并 具有轻便、散热性能良好等优点。为了提高轴 承孔的机械强度，增加其耐磨性，在有的发电 机端盖的轴承座内镶有钢套。 p后端盖装有电刷架。两个电刷分别装在电刷 架的孔内，借弹簧压力与滑环保持接触。 p电刷的高度低于7 mm时应更换，更换时注 意电刷的规格型号要求一致。 端盖与电刷总成p目前国产交流发电机的电刷架有两种结构形 式：一种电刷架可直接从发电机外部进行拆装 ；另一种则不能直接在发电机外部进行拆装,若 需要更换电刷，必须将发电机拆开。 （a）（b）端盖与电刷总成p 交流发电机有内、外搭铁之分，故电刷引线的接法也有所不同。对于内 搭铁的交流发电机，磁场绕组直接通过交流发电机的外壳搭铁，故其中一 根引线接至后端盖上的磁场接线柱“F”(或“磁场”)，另一根则直接与发电 机外壳上的搭铁接线柱