學(xué)習(xí)目標(biāo)2：正確認(rèn)識(shí)汽車供電系統(tǒng)

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)2能夠正確認(rèn)識(shí)汽車供電系統(tǒng)4.2 汽車供電系統(tǒng) 汽車供電系統(tǒng)主要由蓄電池、發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器、充電指示燈、點(diǎn)火開關(guān)、導(dǎo)線和電纜等組成。蓄電池和發(fā)電機(jī)并聯(lián)于汽車電路之中，發(fā)電機(jī)是主要電源，蓄電池是輔助電源，供電系統(tǒng)的組成如圖所示。 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，蓄電池向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后正常工作時(shí)，由發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電。由于發(fā)電機(jī)是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的電壓也會(huì)變化。為滿足汽車用電設(shè)備及蓄電池充電恒定電壓的要求，供電系統(tǒng)中設(shè)置了電壓調(diào)節(jié)器，以保證發(fā)電機(jī)輸出的電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，防止因電壓起伏過大而燒毀用電設(shè)備。充電狀態(tài)指示燈用于指

2、示蓄電池的充放電情況。4.2.1 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是汽車用電設(shè)備的主要電源。汽車上所用的交流發(fā)電機(jī)按調(diào)節(jié)器是否單獨(dú)安裝可分為兩大類：一類交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器單獨(dú)安裝，稱為硅整流交流發(fā)電機(jī)；另一類交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器安裝在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，稱為整體式交流發(fā)電機(jī)。 硅整流三相交流發(fā)電機(jī)應(yīng)用比較廣泛，它以硅二極管為整流器，將交流電轉(zhuǎn)變成直流電。 1發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，如圖所示。 （1）轉(zhuǎn)子 交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的作用產(chǎn)生磁場(chǎng)，由滑環(huán)、轉(zhuǎn)子軸、爪極、磁扼、磁場(chǎng)繞組等部件組成，如圖（a）所示。 轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極空腔內(nèi)裝有勵(lì)磁繞組和磁軛。滑環(huán)（集電環(huán)）由兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與

3、軸絕緣，兩個(gè)滑環(huán)分別與勵(lì)磁繞組的兩端相連。 當(dāng)給兩滑環(huán)通入直流電時(shí)，勵(lì)磁繞組中有電流通過，產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成相互交錯(cuò)的磁極，如圖（b）所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 （2）定子 定子的作用是產(chǎn)生交流電，由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯由內(nèi)圈帶槽、互相絕緣的硅鋼片疊成。定子繞組有三組線圈，對(duì)稱嵌放在定子鐵芯的槽內(nèi)，如圖所示。 三相繞組的連接方法有星形（Y形）連接和三角形（形）連接兩種，如圖所示。通常采用星形接法。 定子安裝在轉(zhuǎn)子的外面，與發(fā)電機(jī)的前后端蓋固定在一起。當(dāng)轉(zhuǎn)子在內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，引起定子繞組中磁通的變化，定子繞組中便產(chǎn)生交變的感應(yīng)電

4、動(dòng)勢(shì)。 （3）整流器 整流器的作用是將定子繞組的三相交流電變?yōu)橹绷麟?，由整流板和整流二極管組成。整流二極管分為正極管和負(fù)極管兩種，引出正極的為正極管，引出負(fù)極的為負(fù)極管，如圖所示。 6管交流發(fā)電機(jī)的整流器由6只硅整流二極管分別壓裝或焊裝在相互絕緣的兩塊整流板上。安裝正極管的為正極板，帶有輸出端螺栓。安裝負(fù)極管的為負(fù)極板，負(fù)極板和發(fā)電機(jī)外殼直接相連（搭鐵），也可將發(fā)電機(jī)的后端蓋直接作為負(fù)極板。 （4）端蓋及電刷組件 端蓋一般分為前端蓋和后端蓋兩部分，主要作用是支承轉(zhuǎn)子、定子、整流器和電刷等部件。端蓋一般用鋁合金等鑄成，可有效的防止漏磁，并且散熱性好。 電刷組件由電刷、電刷架和電刷彈簧組成。電刷架

5、有外裝式和內(nèi)裝式兩種形式，外裝式從發(fā)電機(jī)的外部拆下電刷彈簧蓋板即可拆下電刷，如圖（a）所示；內(nèi)裝式需拆開發(fā)電機(jī)后才能拆下電刷，如圖（b）所示。內(nèi)裝式由于拆裝檢修不方便，因此現(xiàn)在很少采用。 電刷的作用是將電源通過滑環(huán)引入勵(lì)磁繞組，兩個(gè)電刷分別裝在電刷架的孔內(nèi)，借助彈簧壓力與滑環(huán)保持接觸。 （5）帶輪及風(fēng)扇 交流發(fā)電機(jī)的前端裝有帶輪和風(fēng)扇，由發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)，風(fēng)扇用于發(fā)電機(jī)的散熱。 （6）電壓調(diào)節(jié)器 由于交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)的，因此發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的不同，變化范圍非常大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化較大，無(wú)法滿足汽車用電設(shè)備和蓄電池恒定電壓的

6、工作要求。 電壓調(diào)節(jié)器的作用是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)電壓保持恒定。使其不會(huì)因電機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)電壓過高，而燒壞用電設(shè)備或?qū)е滦铍姵剡^充電。也不會(huì)因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過低而電壓不足，導(dǎo)致用電設(shè)備不能正常工作。電壓調(diào)節(jié)器外形如圖所示。 2交流發(fā)電機(jī)的型號(hào) 根據(jù)國(guó)家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T73-1993汽車電氣設(shè)備產(chǎn)品型號(hào)編制方法的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機(jī)型號(hào)由五部分組成。 （1）產(chǎn)品代號(hào)用字母表示： JF硅整流交流發(fā)電機(jī)；JFZ整體式交流發(fā)電機(jī)；JFW無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)。 （2）電壓等級(jí)代號(hào)用數(shù)字表示： 1表示12V系統(tǒng)；2表示24V系統(tǒng)；6表示6V系統(tǒng)。 （3）電流等級(jí)代號(hào)如表所示。表 交流發(fā)電機(jī)電流等級(jí)代號(hào)

7、電流等級(jí)代號(hào)123456789電流（A）19202930394049505960697079808990 （4）設(shè)計(jì)序號(hào)表示產(chǎn)品設(shè)計(jì)的先后順序。 （5）交流發(fā)電機(jī)以調(diào)整臂的位置作為變型代號(hào)。從驅(qū)動(dòng)端看，Y右調(diào)整臂，Z左調(diào)整臂。若無(wú)字母，表示調(diào)整臂位于中間位置。 例如JFZ1913Z型交流發(fā)電機(jī)型號(hào)的含義為：整體式交流發(fā)電機(jī)、電壓等級(jí)為12V、輸出電流大于90A、第13次設(shè)計(jì)和調(diào)整臂位于左邊。4.2.2 蓄電池 蓄電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，靠其內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存電能或向用電設(shè)備供電。是一個(gè)可逆的低壓直流電源。 1蓄電池的作用汽車上有蓄電池和發(fā)電機(jī)兩個(gè)直流電源，其中發(fā)電機(jī)是主電源，蓄電池是輔助電源

8、。兩個(gè)直流電源的互補(bǔ)，可以有效地使用電設(shè)備在不同情況下都能正常工作。 蓄電池的作用有：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，蓄電池向起動(dòng)系、點(diǎn)火系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)等用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓低于蓄電池的充電電壓時(shí)，由蓄電池向用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓高于蓄電池的充電電壓時(shí)，蓄電池將發(fā)動(dòng)機(jī)的剩余電能儲(chǔ)存起來。當(dāng)發(fā)電機(jī)過載時(shí)，蓄電池協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。蓄電池還能吸收電路中的瞬間過電壓，保持汽車電氣系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，保護(hù)電子元件。 2蓄電池的分類 目前燃油汽車上使用的蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎳堿蓄電池兩大類。同時(shí)各國(guó)各國(guó)正在不斷探索和研制電動(dòng)汽車，其主要?jiǎng)恿υ礊樾滦透吣軇?dòng)力電池。

9、各種電池的優(yōu)缺點(diǎn)如表所示。表 蓄電池的分類類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用車輛鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、內(nèi)阻小、電壓穩(wěn)定、可短時(shí)間提供強(qiáng)大的起動(dòng)電流、價(jià)格便宜比容量小、使用壽命相對(duì)較短一般車輛鎳堿蓄電池容量大、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、能承受大電流放電而不易損壞活性物質(zhì)導(dǎo)電性差、價(jià)格較高使用時(shí)間長(zhǎng)、可靠性能高的車輛動(dòng)力電池比容量大、無(wú)污染、充放電性能好、使用壽命長(zhǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高電動(dòng)汽車 鉛酸蓄電池由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、內(nèi)阻小和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用比較廣泛。鉛酸蓄電池又可分為普通鉛酸蓄電池、干荷電鉛酸蓄電池、濕荷電鉛酸蓄電池和免維護(hù)鉛酸蓄電池等。各種鉛酸蓄電池的特點(diǎn)如表所示。表 鉛酸蓄電池的分類類型特點(diǎn)普通鉛酸蓄電池新蓄電池

10、的極板不帶點(diǎn)，使用前需按規(guī)定加注電解液并進(jìn)行初充電，初充電時(shí)間較長(zhǎng)，需要定期維護(hù)。干荷電鉛酸蓄電池新蓄電池的極板處于干燥的已充電狀態(tài)，電池內(nèi)部無(wú)電解液。在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，按規(guī)定加入電解液后，靜置2030min即可，需要定期維護(hù)。濕荷電鉛酸蓄電池新蓄電池的極板處于已充電狀態(tài)，電池內(nèi)部有少量電解液。在規(guī)定的保存期內(nèi)，如需使用，按規(guī)定加入電解液后，靜置2030min即可，需要定期維護(hù)。免維護(hù)鉛酸蓄電池使用中不需要維護(hù)，可用34年不需補(bǔ)加蒸餾水，極柱腐蝕極少，自放電少。 3蓄電池的結(jié)構(gòu) 鉛酸蓄電池主要由正負(fù)極板、隔板、電解液、外殼、極柱等組成，如圖所示。 （1）極板 極板分為正極板和負(fù)極板，

11、均由柵架和活性物質(zhì)組成，是蓄電池的核心部件。正極板的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），呈棕褐色。負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），呈深灰色。將活性物質(zhì)做成膏狀涂敷在柵架的空隙里并進(jìn)行干燥，便制成極板。 蓄電池充放電的化學(xué)反應(yīng)主要是依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液進(jìn)行。將正負(fù)極板各一片浸入電解液中，可獲得2V的電動(dòng)勢(shì)。為了增大蓄電池容量，通常把多片正負(fù)極板并聯(lián)，用橫板焊接成正負(fù)極板組，構(gòu)成一個(gè)單格蓄電池，如圖（a）所示。一個(gè)蓄電池通常由一個(gè)或幾個(gè)單格電池串聯(lián)而成。 柵架的作用是固結(jié)活性物質(zhì)，一般由鉛銻合金鑄成，具有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，如圖（b）所示。為了減低蓄電池的內(nèi)阻，改善

12、蓄電池的起動(dòng)性能，有些蓄電池采用了放射形柵架。 （2）隔板 隔板在正、負(fù)極板間起絕緣作用，使蓄電池結(jié)構(gòu)更為緊湊。隔板上有許多微孔，有利于電解液滲透。隔板一面平滑，另一面有凹槽。帶溝槽的一面應(yīng)朝向正極板，使正極板在充電、放電過程中電解液能順利地上下流通。另外，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)脫落時(shí)，能沿隔板槽迅速沉至容器底部。 （3）電解液 電解液的作用是使離子間導(dǎo)電，并參與蓄電池的化學(xué)反應(yīng)。電解液由純硫酸（H2SO4）和蒸餾水按一定的比例配制而成，密度一般為1.241.30g/cm3。 電解液的密度和純度對(duì)蓄電池的性能和使用壽命有很大的影響。電解液的密度越大，電解液越不容易結(jié)冰，并能提高蓄電池的容量。但密

13、度過大，則粘度增加，會(huì)降低蓄電池的容量，縮短蓄電池的使用壽命。 （4）殼體 蓄電池殼體的作用是盛放電解液和極板組，使鉛蓄電池構(gòu)成一個(gè)整體。多采用硬橡膠或聚丙烯塑料制成，殼內(nèi)由間壁分為3個(gè)或6個(gè)相互分離的單格，單格之間用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)。 殼體底部有凸起的筋條支撐極板組，凸筋之間的空間用來容納極板脫落的活性物質(zhì)，以防極板短路。殼體上部有電池蓋密封，電池蓋上有每個(gè)單格電池的加液孔，用于添加電解液和蒸餾水，以及測(cè)量電解液密度、溫度和液面高度。蓄電池化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可通過加液孔蓋上的通風(fēng)孔順利排出。 （5）匯流排 匯流排的作用是將單格電池串聯(lián)起來，提高整個(gè)蓄電池的端電壓。匯流排一般由鉛銻合金制成，有外露式、穿壁式和跨越式三種。 （6）接線柱 普通的鉛蓄電池首尾兩極板組的橫板上焊有接線柱。一個(gè)為正接線柱，旁邊標(biāo)有+或P記號(hào)；另一個(gè)為負(fù)極接線柱，旁邊標(biāo)有-或N記