《汽车供电系统》PPT课件.ppt

第二章汽车供电系统1)在发电机电压低或不发电(发动机怠速、停转)时，向车载用电设备供电。2)汽车上同时启用的用电设备功率超过了发电机的额定功率时，协助发电机供电。3)在其存电不多及发电机负载不足时，将发电机的电能转换为化学能储存起来。第一节蓄电池的构造及工作原理第二节蓄电池的工作特性及使用与维护第三节新型蓄电池第四节交流发电机构造、工作原理及特性第五节交流发电机的调节器第二章汽车供电系统第六节交流发电机充电系统使用与故障诊断第七节42V及14V/42V双电压汽车电气系统简介第一节蓄电池的构造及工作原理一、蓄电池的构造(1)干式荷电蓄电池是指极板在干燥状态下，能在较长时间(一般为2年)内保存制造过程中所得电量的蓄电池，简称干荷电蓄电池。(2)免维护蓄电池是指蓄电池在有效使用期(一般为4年)内无需进行添加蒸馏水等维护工作的蓄电池，也称为无需维护蓄电池。图2-1蓄电池的基本构造1正极板2负极板3肋条4隔板5护板6封料7负极柱8加液孔盖9连条10正极柱11极柱衬套12蓄电池容器第一节蓄电池的构造及工作原理图2-2蓄电池极板组的结构a)负极板组b)正极板组c)极板组嵌合情况1汇流条2负极板3正极板4极柱第一节蓄电池的构造及工作原理图2-312V蓄电池极板组的结构1极柱2电池槽3间壁4沉淀池壁5汇流条6极板组第一节蓄电池的构造及工作原理图2-4蓄电池隔板结构a)塑料隔板b)袋式隔板第一节蓄电池的构造及工作原理图2-5穿壁式连接结构1间壁2穿壁式连条3蓄电池盖第一节蓄电池的构造及工作原理图2-6蓄电池的装配过程第一节蓄电池的构造及工作原理图2-7蓄电池技术状态指示器结构原理a)指示器结构b)存电充足c)充电不足d)电解液不足1透明塑料管2指示器底座第一节蓄电池的构造及工作原理二、蓄电池的工作原理三、蓄电池的型号表2-1蓄电池产品特征代号第一节蓄电池的构造及工作原理表2-1蓄电池产品特征代号第二节蓄电池的工作特性及使用与维护一、蓄电池的工作特性图2-8蓄电池的恒流放电特性曲线第二节蓄电池的工作特性及使用与维护解液密度随放电时间的变化规律。图2-8是以20h放电率(IfC20,C20指蓄电池额定容量)恒流放电的特性曲线。3)。2)单格电池电压下降至放电终止电压(以20h放电率放电，单格终止电压1.75V)。表2-2放电电流与终止电压的关系第二节蓄电池的工作特性及使用与维护表2-2放电电流与终止电压的关系第二节蓄电池的工作特性及使用与维护图2-9蓄电池恒流充电特性曲线第二节蓄电池的工作特性及使用与维护1)蓄电池的端电压上升至最大值(单格电池电压为2.7V)，且2h内不再变化。2)电解液的密度上升至最大值，且2h内基本不变。(1)额定容量C20根据GB/T5008.11991起动用铅酸蓄电池技术要求的规定，C20是指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25时，以20h放电率(If=0.05C)连续放电到单格电池电压降至1.75V12V蓄电池端电压下降至(10.50+0.05)V，6V蓄电池下降至(5.250.02)V，蓄电池所输出的电量。(2)储备容量Cm根据GB/T5008.11991规定，Cm是指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25时，以25A电流连续放电到单格电池电压降至1.75V所持续的时间，其单位为min。第二节蓄电池的工作特性及使用与维护二、蓄电池的使用与维护1)正确使用起动机。2)定期补充充电。3)蓄电池在汽车上必须固定牢靠，防止汽车行驶时振动受损。4)新蓄电池首次使用之前，需要合理选择电解液相对密度。表2-3不同地区和气温条件下电解液相对密度的选择范围第二节蓄电池的工作特性及使用与维护表2-3不同地区和气温条件下电解液相对密度的选择范围第二节蓄电池的工作特性及使用与维护1)检查蓄电池外壳表面有无电解液漏出或渗出，擦去电池盖上的电解液。2)检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固。3)经常性地清除蓄电池盖上的灰尘、泥土和酸垢，清除极柱和导线接头上的氧化物。4)检查加液孔盖或螺塞上的通气孔是否畅通。5)定期检查并调整电解液的密度及液面高度。第三节新型蓄电池图2-10钠硫电池的结构1熔融钠2氧化铝固体电解质3熔融硫4不锈钢壳体第三节新型蓄电池图2-11氢-氧燃料电池结构示意图A氧化腔B正极(多孔氧电极)C饱含电解液的石棉层D负极(多孔氢电极)E氢气腔第三节新型蓄电池3.锌空气电池4.镉镍电池第四节交流发电机构造、工作原理及特性一、交流发电机的构造图2-12整体式交流发电机零部件组成1抗干扰电容器2集成电路调节器与电刷组件总成3电刷端盖4整流器总成5转子总成6定子总成7驱动端盖8风扇9驱动带轮第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-13JFZ1913Z型14V90A交流发电机的整体结构a)主视图b)侧视图1后端盖2滑环3电刷4电刷弹簧5电刷架6磁场绕组7电枢绕组8电枢铁心9前端盖10风扇11带轮第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-14转子的结构1滑环2转子轴3爪极4铁心与磁场绕组第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-15三相绕组的联结方法a)联结b)联结第四节交流发电机构造、工作原理及特性1)每相绕组的线圈个数和每个线圈的匝数应完全相等。2)每个线圈的节距(两个有效边所跨的定子槽数)必须相同。3)三相绕组的始端U1、V1、W1在定子槽内的排列必须相隔120(电角度)。图2-16交流发电机定子绕组展开图第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-17整流器总成的结构第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-19二极管安装接线示意图第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-20电刷组件a)外装式b)内装式第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-21交流发电机的搭铁形式a)内搭铁型交流发电机b)外搭铁型交流发电机二、交流发电机的型号第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-22交流发电机型号组成(1)产品代号用字母表示，第四节交流发电机构造、工作原理及特性如JF、JFZ、JFB、JFW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。(2)电压等级代号和电流等级代号分别用1位阿拉伯数字表示，其含义分别如表2-4和表2-5所示。表2-4电压等级代号第四节交流发电机构造、工作原理及特性表2-4电压等级代号第四节交流发电机构造、工作原理及特性表2-5电流等级代号第四节交流发电机构造、工作原理及特性表2-5电流等级代号第四节交流发电机构造、工作原理及特性(3)设计序号按产品设计先后顺序，用12位阿拉伯数字表示。(4)变形代号用字母表示，交流发电机用调整臂位置作为变形代号。例1：JF153：表示电压等级为12V、电流等级为大于或等于5059A，第三次设计的普通交流发电机。例2：桑塔纳、奥迪100型轿车用JFZ1913Z型交流发电机，其电压等级为12V、电流等级为大于或等于90A、第13次设计，调整臂在左边的整体式交流发电机。三、交流发电机的工作原理第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-23交流发电机的工作原理a)汽车交流发电机电路b)感应电动势输出波形第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-24三相绕组接法不同时，电压与电流的关系a)联结b)联结第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-25三相桥式整流电路及电压波形a)整流电路b)绕组电压波形c)整流电压波形第四节交流发电机构造、工作原理及特性(1)二极管的导通原则1)正极管导通原则因为三只正极管(VD1、VD3、VD5)的正极分别接在发电机三相绕组的始端(U、V、W)上，它们的负极又连接在一起，所以三只正极管的导通原则是：在某一瞬间，正极电位最高者导通，因为正极电位最高的二极管导通后，就使另两只二极管的负极电位高于正极而不能导通。2)负极管导通原则因为三只负极管(VD2、VD4、VD6)的负极分别接在发电机三相绕组的始端，它们的正极又连接在一起，所以三只负极管的导通原则是：在某一瞬间，负极电位最低者导通，因为该二极管导通后，就使另两只二极管的正极电位低于负极而不能导通。(2)整流过程第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-26具有中性点接线端子的交流发电机电路四、交流发电机的特性第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-27JFZ1913Z型交流发电机的输出特性第四节交流发电机构造、工作原理及特性1)当发电机转速过低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不能向外供电；当转速达到空载转速n1时，电压达到额定值；当转速高于空载转速n1时，发电机才有能力向外供电。2)当转速nn1时，发电机输出电流I的变化规律是随转速n升高而逐渐增大；当转速n=n2时，发电机输出额定功率(额定电流IN与额定电压之积)，故将转速n2称为满载转速。3)当发电机转速超过一定数值后，发电机输出电流I不再随转速n升高而逐渐增大，而是逐渐趋于某一稳定电流值最大输出电流或限流值Imax。第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-28交流发电机的空载特性第四节交流发电机构造、工作原理及特性图2-29交流发电机的外特性第五节交流发电机的调节器一、交流发电机调节器的作用二、电压调节原理与调节方法图2-30发电机电压调节器基本原理a)发电机电压调节器原理b)发电机电压调节器工作时的电压波形三、电子调节器分类与型号第五节交流发电机的调节器(1)按结构分类1)晶体管式调节器是指由分立电子元件焊接于印制电路板而制成的调节器，如解放CA1091型载货汽车用FTD106型电子调节器和东风EQ1090型载货汽车用FTD149型电子调节器。2)集成电路式调节器是指用若干电子元件集成在基片上，具有发电机电压调节全部或部分功能的芯片所构成的调节器。(2)按搭铁形式分类1)内搭铁型调节器是指与内搭铁型交流发电机配套使用的调节器，其特点是第二级开关电路中的晶体管VT2串联在调节器的电源端子“+”与磁场绕组端子“F”之间，如FTD146型调节器。第五节交流发电机的调节器2)外搭铁型调节器是指与外搭铁型交流发电机配套使用的调节器，其特点是第二级开关电路中的晶体管VT2串联在调节器的磁场绕组端子“F”与搭铁端子“-”之间，如FTD106型调节器。(1)产品代号交流发电机调节器的产品代号为FT、FTD两种，分别表示发电机调节器和电子发电机调节器。(2)电压等级代号与交流发电机相同，如前述表2-4所示。(3)结构形式代号调节器的结构形式代号用一位阿拉伯数字表示，数字“4”表示分立元件式；数字“5”表示集成电路式。(4)设计序号按产品设计先后顺序，用12位阿拉伯数字表示。(5)变形代号以汉语拼音大写字母A、B、C顺序表示(但不能用O和I两个字母)。第五节交流发电机的调节器图2-31发电机调节器型号编制方法四、电子调节器工作过程第五节交流发电机的调节器图2-32内搭铁型电子调节器的组成和工作原理第五节交流发电机的调节器(1)分压电路信号电压监测电路，一般由23只电阻串联或混联而成，接在调节器的“+”与“-”之间。(2)第一级开关电路信号放大与控制电路，至少由一只稳压管和一只晶体管组成。(3)第二级开关电路功率放大电路，一般由一只大功率晶体管或复合晶体管构成。第五节交流发电机的调节器(4)辅助元器件及电路VD为续流二极管，与发电机磁场绕组反向并联，其作用是吸收VT2截止时磁场绕组中产生很高的自感电动势，保护VT2，防止过电压击穿；C1为延时电容，与稳压管VS和电阻R1并联，其作用是利用电容的充、放电延时特性即电容两端的电压不会跃变的特性，延迟稳压管VS的导通与截止时间，以降低VT1、VT2的开关频率，减缓元件老化速度，延长调节器使用寿命；R4、C2构成反馈电路，其作用是提高调节器的灵敏度，加速晶体管导通和截止的变化过程，改善调压质量；R3既是VT2的基极偏置电阻，也是VT1集电极限流电阻。1)当闭合点火开关SW，蓄电池电压加在分压电阻R1、R2两端。第五节交流发电机的调节器2)当发电机电压高于蓄电池电压但低于调节电压上限值U2时，稳压管V与VT仍然截止，VT2保持导通。3)当发电机电压升高到调节电压上限值U2时，稳压管V导通，其工作电流从晶体管VT1基极流入，并从VT1发射极流出。4)当发电机电压降到调节电压下限值U1时，稳压管V截止，VT随之截止，其集电极电位升高，发电机又经R3向VT2提供基极电流使VT2导通，磁场电流接通，磁极磁通增大，发电机电压重又升高，开始新的一轮循环。图2-33外搭铁型电子调节器基本电路第五节交流发电机的调节器五、调节器信号电压取样方式(1)蓄电池电压检测方式是指调节器信号监测电路的电压采样点直接取样于蓄电池端，取样点为蓄电池正极柱，如图2-35a所示。图2-35发电机调节器信号电压检测方式a)蓄电池电压检测方式b)发电机电压检测方式1点火开关2充电指示灯3发电机4磁场绕组5调节器V发电机对外输出整流桥V发电机提供磁场电流整流桥第五节交流发电机的调节器(2)发电机电压检测方式是指调节器信号监测电路的采样点直接取自发电机输出端，如图2-35b所示。图2-36九管交流发电机整流电路1发电机和整流电路2点火开关3调节器4蓄电池5用电设备第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断一、交流发电机与调节器的正确使用1)汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性必须与发电机一致。2)发电机运转时，不能短接交流发电机的“B”、“E”端子(即用试火花的方法)来检查发电机是否发电。3)一旦发现发电机不发电或充电电流很小时，就应及时找出原因并排除故障。4)当整流器的六只整流二极管与定子绕组连接时，禁止使用220V交流电源检查发电机的绝缘情况。5)调节器与交流发电机的搭铁形式、电压等级必须一致。6)交流发电机的功率不得超过调节器所能匹配的功率。第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断7)汽车停驶时应断开点火开关，以免蓄电池长时间向磁场绕组放电。二、充电系统常见故障及其诊断图2-37发电机端电压直接控制的充电指示灯电路(九管整流)1点火开关2充电指示灯3调节器4用电设备5蓄电池第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断1.不充电(充电指示灯不亮)(1)故障现象接通点火开关时，充电指示灯不亮，并且蓄电池会很快亏电。(2)故障原因1)充电电路的故障。2)发电机的故障。3)调节器的故障。4)充电指示灯已烧坏。(3)故障诊断1)检查连接发电机励磁回路的熔丝(若有的话)，如果已烧断则予以更换。2)在接通点火开关时，测量调节器“F”接线柱对地电压。第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断3)在接通点火开关时，测量发电机“F”接线柱对地电压。2.不充电(充电指示灯不熄灭)(1)故障现象发动机以怠速以上的转速运转时，充电指示灯不熄灭(装电流表的充电系统，电流表指示放电)，并且蓄电池会很快亏电。(2)故障原因1)充电电路的故障。2)发电机的故障。3)调节器的故障。4)机械故障。(3)故障诊断第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断1)检查发电机传动带是否松动打滑，如果是，予以排除；如果不是，则进行下一步。2)检查有关线路有无搭铁，直观检查有关线路线束无破损搭铁后，还需用万用表进行检查，拆下发电机“D”、“F”接线柱上的接线，测量D和F导线端子与接地之间的电阻，应为。3)检查发电机是否正常发电，方法是：拆下调节器“F”上的导线，并与“D”相接(短路调节器)，然后使发电机在怠速以上的转速下运转，看充电指示灯是否熄灭。第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断(1)故障现象充电指示灯能熄灭或在较高的转速下才能熄灭，充足电的蓄电池很容易出现亏电，夜间前照灯亮度低装有电流表的充电系统，发动机在中速以上运转，且蓄电池存电不足(比如刚刚起动不久)的情况下，电流表指示的充电电流在5A以下，或发动机在中速以上时，开前照灯电流表即指示放电。(2)故障原因1)充电线路连接不良，接触电阻过大。2)发电机有故障。3)调节器电子元件性能变化而使调节电压值下降(电子调节器)。4)发电机传动带打滑。(3)故障诊断第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断1)检查发电机传动带的松紧度与充电线路的连接，如果传动带过松，将其调整至适当程度；如果线路连接处有松动，则将其紧固；2)检查发电机是否正常发电，方法是：拆下调节器“F”上的导线，并与“D”相接(短路调节器)，然后慢慢提高发电机的转速，并测量发电机“D”或“B”接线柱对地电压。(1)故障现象汽车各种灯泡易烧，蓄电池电解液消耗过快(装有电流表的充电系统，电流表始终指示10A以上的充电电流)。(2)故障原因1)调节器故障。2)线路故障。第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断(3)故障诊断检查调节器与发电机的连接线路是否有误或调节器的搭铁是否良好，若线路无问题，则应检查或更换调节器。(1)故障现象充电指示灯忽明忽暗变化不定(装有电流表的，电流表指针来回摆动)。(2)故障原因1)发电机故障。2)调节器故障。3)电路故障。4)发电机传动带较松，时而打滑。(3)故障诊断第六节交流发电机充电系统的使用与故障诊断1)检查发电机传动带的松紧度及线路连接，必要时予以调节和紧固；2)拆下调节器“F”接线柱导线，连接于“D”接线柱(将调节器短路)，使发电机保持高怠速运转。第七节42V及14V/42V双电压汽车电气系统简介图2-38双交流发电机系统方案第七节42V及14V/42V双电压汽车电气系统简介图2-3914V/42V双电压系统负载分配与功率需求图第七节42V及14V/42V双电压汽车电气系统简介图2-40使用双蓄电池的具有一定冗余的双电压电气系统结构第七节42V及14V/42V双电压汽车电气系统简介图2-41使用双蓄电池的简单双电压电气系统结构4.42V集成式ISA/ISG装置第七节42V及14V/42V双电压汽车电气系统简介图2-4242V车载电气系统的电路布置框图思考题与习题