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2-3　12V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-ဌ 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-ဌ 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-ဌ 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ρ随放电时间的变化规律。

图2-ဌ 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/T5008.1—1991《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1.75V［12V蓄电池端电压下降至(10.50+0.05)V，6V蓄电池下降至(5.25±0.02)V］，蓄电池所输出的电量2)储备容量Cm　根据GB/T5008.1—1991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2-13　JFZ1913Z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-ဌ 4和表2-5所示表2-ဌ 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-ဌ 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1～2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50～59A，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2-27　JFZ1913Z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n＞n1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-ဌ 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1～2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2～3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VＳ与VT１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VＳ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VＳ截止，VT１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2-39　14V/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-ဌ 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-ဌ 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-ဌ 42　42V车载电气系统的电路布置框图思考题与习题。