汽車電氣設(shè)備

汽車電氣設(shè)備第1章緒論

1.1

汽車電氣設(shè)備的作用

汽車電氣設(shè)備（electricaldevice）是汽車的重要組成部分之一，其性能的好壞直接影響到汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性、排氣凈化及舒適性。

例如，為使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最高的經(jīng)濟(jì)性，需要點(diǎn)火系統(tǒng)在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)火；為使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠起動(dòng)，需采用電力起動(dòng)機(jī)；為保證汽車工作可靠、行駛安全，則有賴于各種指示儀表、信號(hào)裝置和照明燈具等電器的正常工作。

蓄電池、發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)、照明信號(hào)系統(tǒng)、儀表信息等傳統(tǒng)的汽車電氣設(shè)備是汽車的基礎(chǔ)組成部分，也是汽車電子控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

多年來(lái)，汽車電氣設(shè)備一直在汽車上發(fā)揮著重要的作用，并將繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。基礎(chǔ)電氣設(shè)備將向提高品質(zhì)，提高性能的方向發(fā)展，輔助電器將向進(jìn)一步拓展種類，擴(kuò)大應(yīng)用范圍的方向發(fā)展。1.2汽車電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)1.雙電源

在汽車電氣系統(tǒng)中，采用兩個(gè)電源（蓄電池和交流發(fā)電機(jī)），兩者互相配合，協(xié)同工作。即使是在極端條件下（如發(fā)電機(jī)損壞，不發(fā)電），光靠蓄電池供電，汽車也能行駛一定里程。2.低電壓

汽車電氣系統(tǒng)的額定電壓（ratedvoltage）有6V、12V、24V三種。

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車普遍采用12V電源，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車多采用24V電源（由兩個(gè)12V蓄電池串聯(lián)而成），摩托車采用6V電源。

汽車運(yùn)行中的實(shí)際工作電壓，一般12V系統(tǒng)為14V左右，24V系統(tǒng)為28V左右。3.直流供電

現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是靠電力起動(dòng)機(jī)起動(dòng)的，起動(dòng)機(jī)由蓄電池供電，而向蓄電池充電又必須用直流電源，所以汽車電氣系統(tǒng)為直流系統(tǒng)。4.單線制

單線制（單線連接）是汽車電路的突出特點(diǎn)之一，它是指汽車上所有電器設(shè)備的正極均采用導(dǎo)線相互連接；而負(fù)極則直接或間接通過(guò)導(dǎo)線與金屬車架或車身的金屬部分相連，即搭鐵（Putupiron，亦稱接地，earthing或grounding）。

任何一個(gè)電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)，經(jīng)導(dǎo)線流入用電設(shè)備后，再由電器設(shè)備自身或負(fù)極導(dǎo)線搭鐵，通過(guò)車架或車身流回電源負(fù)極而形成回路。

由于單線制導(dǎo)線用量少，線路清晰，接線方便，因此廣為現(xiàn)代汽車所采用。5.負(fù)極搭鐵

采用單線制時(shí)蓄電池的一個(gè)電極需接至金屬車架或金屬車身上，俗稱“搭鐵”。

蓄電池的負(fù)極接金屬車架或金屬車身稱為負(fù)極搭鐵（negativeearth）。蓄電池的正極接金屬車架或金屬車身稱為正極搭鐵（positiveearth）。6.并聯(lián)連接

各用電設(shè)備均采用并聯(lián)連接，汽車上的兩個(gè)電源（蓄電池與發(fā)電機(jī)）之間以及所有用電設(shè)備之間，都是正極接正極，負(fù)極接負(fù)極，并聯(lián)連接。

由于采用并聯(lián)連接，所以汽車在使用中，當(dāng)某一支路用電設(shè)備損壞時(shí)，并不影響其他支路用電設(shè)備的正常工作。7.設(shè)有保險(xiǎn)裝置

為了防止因電源短路（火線搭鐵）或電路過(guò)載而燒壞線束，電路中一般設(shè)有保護(hù)裝置，如熔斷器（短路保護(hù)）、易熔線（過(guò)載保護(hù)）等。8.汽車電線（導(dǎo)線）有顏色和編號(hào)特征

為了便于區(qū)別各電路的連接，汽車所有低壓導(dǎo)線必須選用不同顏色的單色或雙色線，并在每根導(dǎo)線上編號(hào)，編號(hào)由生產(chǎn)廠家統(tǒng)一編定。9.由相對(duì)獨(dú)立的分支系統(tǒng)組成1）電源電路；2）起動(dòng)電路；3）點(diǎn)火電路；4）照明信號(hào)電路；5）儀表報(bào)警電路；6）輔助裝置電路1.3汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)——電壓升級(jí)

在現(xiàn)代汽車中，電氣設(shè)備越來(lái)越多，電氣負(fù)荷越來(lái)越大，這就要求汽車電源系統(tǒng)提供更多的電能，電壓升級(jí)已經(jīng)成為汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

目前，學(xué)術(shù)界提出的汽車電壓升級(jí)方案有兩種，一種是全車42V單電壓方案，另一種是14V/42V雙電壓方案。

全車42V單電壓方案是將目前汽車上采用的14V電源改為42V。

14V/42V雙電壓方案是指在車上根據(jù)用電設(shè)備的特點(diǎn)，采用14V與42V并存的方法，有針對(duì)性的對(duì)電氣設(shè)備提供不同電壓的電源。GAMEOVER汽車電氣設(shè)備

第2章蓄電池

汽車電源系統(tǒng)用于向汽車用電設(shè)備提供低壓直流電能，以保證汽車在行駛中和停車時(shí)的用電需要。蓄電池和發(fā)電機(jī)共同構(gòu)成汽車電源系統(tǒng)。此外，汽車電源系統(tǒng)還包括電壓調(diào)節(jié)器（用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓）、電流表或其他充電狀態(tài)指示裝置（電壓表或充電指示燈）、鑰匙開關(guān)等，連接關(guān)系如圖2-1所示。圖2-1交流發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)器、蓄電池的連接電路2.1蓄電池的作用與分類2.1.1蓄電池的作用

蓄電池（Battery，俗稱電瓶。圖2-2）是一種可逆的直流電源，有放電和充電兩種工作狀態(tài)。

在放電狀態(tài)下，蓄電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽辉诔潆姞顟B(tài)下，蓄電池可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。圖2-2蓄電池

在汽車上，蓄電池和發(fā)電機(jī)并聯(lián)連接（圖2-3），兩者協(xié)同工作，共同為汽車電氣設(shè)備供電。

在發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，全車用電設(shè)備均由發(fā)電機(jī)供電，與此同時(shí)，蓄電池將發(fā)電機(jī)多余的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)（即蓄電池處于充電狀態(tài)）。圖2-3蓄電池與汽車電氣設(shè)備并聯(lián)電路蓄電池的具體作用如下：（1）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)以及燃油噴射系統(tǒng)供電。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)電壓較低時(shí)，蓄電池向用電設(shè)備和交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組供電。（3）發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障不發(fā)電時(shí)，蓄電池向用電設(shè)備供電。（4）發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，蓄電池協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。（5）發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停機(jī)時(shí)，蓄電池向電子時(shí)鐘、汽車電子控制單元（ECU/ECM，亦稱計(jì)算機(jī)、微機(jī)、電腦）、音響設(shè)備以及汽車防盜系統(tǒng)供電。

此外，蓄電池還有一些輔助功能。因?yàn)樾铍姵叵喈?dāng)于一只大容量的電容器，所以不僅能夠保持汽車電氣系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，而且還能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓，保護(hù)電子元件不被損壞。2.1.2對(duì)蓄電池的要求起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，蓄電池必須能在短時(shí)間（5～10s）內(nèi)向起動(dòng)機(jī)連續(xù)提供強(qiáng)大的起動(dòng)電流：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般需要200～600A；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般需要500～1000A，甚至更大。

所以，對(duì)汽車用蓄電池的基本要求是容量大、內(nèi)阻小，以保證蓄電池具有足夠的起動(dòng)能力。

起動(dòng)型鉛酸蓄電池的突出特點(diǎn)是內(nèi)阻小、起動(dòng)性能好、電壓穩(wěn)定，此外還有成本低、原料豐富等優(yōu)點(diǎn)，所以在汽車上廣泛應(yīng)用。2.1.3蓄電池的分類汽車用蓄電池有鉛酸蓄電池（Lead-acidBattery）和堿性蓄電池（AlkalineSecondarybattery）兩大類。

汽車用鉛酸蓄電池又分為普通型、干荷電型、濕荷電型、免維護(hù)型和膠體型等。

蓄電池在汽車上的安裝位置根據(jù)車型和結(jié)構(gòu)而定，原則上離起動(dòng)機(jī)越近越好。大多數(shù)轎車的蓄電池裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)（圖2-4），也有裝在行李箱內(nèi)（圖2-5），甚至裝在后排乘客座椅下方的；貨車蓄電池的安裝位置以空載時(shí)質(zhì)量平衡為原則，一般裝在車架前部的左側(cè)或右側(cè)；客車的蓄電池多裝在車廂內(nèi)。圖2-4蓄電池裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)

圖2-5奧迪A4轎車蓄電池裝在行李箱內(nèi)備胎下面

蓄電池都是用特制的金屬框架和防振墊固定的（圖2-6）。圖2-6蓄電池的固定方式圖蓄電池的固定方式2.2鉛酸蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)2.2.1鉛酸蓄電池的構(gòu)造現(xiàn)代汽車用鉛酸蓄電池由六只單格電池串聯(lián)而成，每只單格電池的電壓約為2Ⅴ，串聯(lián)后蓄電池電壓為12Ⅴ。鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，其構(gòu)件主要有極板、隔板、電解液、外殼、聯(lián)條、接線柱等。

圖2-7鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)

1—隔壁；2—凸筋；3—負(fù)極板；4—隔板；5—正極板；6—電池殼；7—防護(hù)板；8—負(fù)接線柱；9—通氣孔；10—聯(lián)條；11—加液螺塞；12—正接線柱；13—單格電池蓋1.極板

極板（Plate）是蓄電池的核心構(gòu)件，由柵架和活性物質(zhì)組成，形狀如圖2-8所示。

柵架（圖2-9）是用鉛銻合金澆鑄而成的，活性物質(zhì)就涂覆在柵架上。加銻的目的是提高柵架的機(jī)械強(qiáng)度和改善澆鑄性能。但是銻有副作用，會(huì)加速氫的析出而加快電解液消耗。銻還易從正極板柵架中解析出來(lái)而引起蓄電池自放電和柵架腐蝕，縮短蓄電池的使用壽命。圖2-8極板

圖2-9柵架

目前，國(guó)內(nèi)外大都采用低銻合金柵架，含銻量為2％～3％。為降低蓄電池的內(nèi)阻，改善蓄電池的起動(dòng)性能，現(xiàn)代汽車蓄電池多采用放射形柵架。

（a）切諾基吉普車蓄電池（b）上海桑塔納轎車蓄電池放射形柵架放射形柵架圖2-10放射形柵架結(jié)構(gòu)

極板上的工作物質(zhì)稱為活性物質(zhì)，主要由鉛粉、添加劑與一定密度的稀硫酸混合形成。為防止龜裂和脫落，鉛膏中還摻有玻璃纖維等牽引附著物。

極板分為正極板和負(fù)極板兩種。將涂上鉛膏后的生極板先經(jīng)熱風(fēng)干燥，再放入稀硫酸中進(jìn)行充電便得正、負(fù)極板（圖2-11）。圖2-11正極板（右）和負(fù)極板（左）

正極板（positiveplate）上的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），呈棕紅色，負(fù)極板（negativeplate）上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。

目前國(guó)產(chǎn)蓄電池極板的厚度為1.8～2.4mm，國(guó)外大都采用1.1～1.5mm厚的薄型極板（正極板比負(fù)極板厚）。采用薄型極板可提高蓄電池的比容量和起動(dòng)性能。圖2-11正極板（右）和負(fù)極板（左）

安裝時(shí)各片正、負(fù)極板相互嵌合，中間插入隔板后裝入蓄電池單格內(nèi)便形成單格電池。如圖2-12所示，在每個(gè)單格電池中負(fù)極板總比正極板多一片。

因?yàn)檎龢O板活性物質(zhì)比較疏松，且正極板處的化學(xué)反應(yīng)劇烈，反應(yīng)前后活性物質(zhì)體積變化較大，所以正極板夾在負(fù)極板之間，可使其兩側(cè)放電均勻，從而減輕正極板的翹曲和活性物質(zhì)脫落。圖2-12單格蓄電池極板組2.隔板

為了減少蓄電池的內(nèi)阻和尺寸，蓄電池的正、負(fù)極板應(yīng)盡可能靠近。為了防止相鄰正負(fù)極板彼此接觸而短路，正、負(fù)極板之間要用隔板（separator）隔開。圖2-13袋式（信封式）隔板

有的廠家用微孔塑料袋做成袋式隔板（因其形似信封，故亦稱信封式隔板，圖2-13），套在正極板上，可以有效地防止活性物質(zhì)脫落。3.電解液

電解液（electrolyte，俗稱電瓶水。圖2-14）是用純凈硫酸和純凈蒸餾水（distilledwater）按一定比例配制而成的稀硫酸溶液。圖2-14常見(jiàn)的成品蓄電池電解液

電解液的密度對(duì)蓄電池的性能和壽命影響很大。

為了提高蓄電池容量和降低電解液的冰點(diǎn)，希望電解液的密度大一些。但密度過(guò)大，會(huì)使流動(dòng)性變差，反而會(huì)降低蓄電池的容量，而且還會(huì)加快隔板和極板的損壞，縮短蓄電池的使用壽命。氣候條件蓄電池完全充足電時(shí)電解液的密度（25℃）／（g／cm3）冬季夏季冬季氣溫低于－40℃的地區(qū)1.301.26冬季氣溫在－40～－30℃的地區(qū)1.281.24冬季氣溫在－30～－20℃的地區(qū)1.271.24冬季氣溫在－20～0℃的地區(qū)1.261.23冬季氣溫在0℃以上的地區(qū)1.231.23表2-1不同地區(qū)和氣候條件下電解液的密度4.外殼

外殼（housing）用來(lái)盛裝電解液和極板組，使蓄電池構(gòu)成一個(gè)整體。外殼材料有硬橡膠和塑料兩種。每個(gè)單格的蓋板中間有加液孔，可以用來(lái)檢查液面高度和測(cè)量電解液的密度，加液孔平時(shí)用加液螺塞擰緊。加液螺塞中心的通氣孔（圖2-15）應(yīng)保持暢通，使蓄電池在電化學(xué)反應(yīng)中放出的氣體可隨時(shí)逸出。圖2-15蓄電池加液孔、加液螺塞及通氣孔5.接線柱

鉛酸蓄電池首尾兩極板組的橫板上焊有接線柱（terminalpost，亦稱極樁。），接線柱有圓錐形、L形和側(cè)孔形三種，如圖2-16所示。

側(cè)孔形圓錐形L形圖2-16鉛酸蓄電池接線柱外形

如圖2-17所示，正接線柱連接去起動(dòng)機(jī)和電流表的電線，負(fù)接線柱連接去車身或車架的搭鐵電線。圖2-17大眾速騰轎車蓄電池接線柱（極樁）

為了便于區(qū)分，正接線柱附近標(biāo)有“＋”或“P”記號(hào)（圖2-18），負(fù)接線柱附近標(biāo)有“－”或“N”記號(hào)（圖2-19），有些蓄電池正接線柱上涂有紅色油漆。圖2-18正接線柱旁邊標(biāo)有“＋”記號(hào)

圖2-19負(fù)接線柱附近標(biāo)有“－”記號(hào)

6.聯(lián)條

聯(lián)條（cellconnector）的作用是將單格蓄電池串聯(lián)起來(lái)，提高整個(gè)蓄電池的端電壓。聯(lián)條一般由鉛銻合金鑄造而成，硬橡膠外殼蓄電池的聯(lián)條位于電池上方，塑料外殼蓄電池則采用穿墻式聯(lián)條，如圖2-20所示。（a）外露式聯(lián)條連接（b）內(nèi)部穿墻式連接（c）跨越式連接圖2-20單格電池的連接方式2.2.2鉛酸蓄電池的型號(hào)與選用1.鉛酸蓄電池的型號(hào)

按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB2599－1985《鉛酸蓄電池產(chǎn)品型號(hào)編制方法》的規(guī)定，鉛酸蓄電池型號(hào)由三部分組成，其內(nèi)容及排列如下：（1）串聯(lián)單格電池?cái)?shù)。串聯(lián)單格電池?cái)?shù)是指該電池總成所包含的單格電池?cái)?shù)目，用一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示。（2）電池類型。根據(jù)其主要用途劃分，用一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母表示，起動(dòng)型鉛酸蓄電池用“Q”表示，代號(hào)“Q”是“起”的第一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母。（3）電池特征。電池特征為附加部分，用一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母表示，僅在同類用途的產(chǎn)品有某種特征，而在型號(hào)中又必須加以區(qū)別時(shí)采用。當(dāng)產(chǎn)品同時(shí)具有兩種特征時(shí)，應(yīng)按表2-2順序?qū)蓚€(gè)代號(hào)并列標(biāo)志。序

號(hào)1234567產(chǎn)

品干荷電濕荷電免維護(hù)少維護(hù)激活式密閉式膠質(zhì)電解液代

號(hào)AHWSIMJ表2-2常見(jiàn)電池產(chǎn)品特征代號(hào)（4）額定容量。額定容量是指20h放電率額定容量，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為A·h，在型號(hào)中可省略不寫。有時(shí)在額定容量后面用一個(gè)字母表示特殊性能，如“G”表示高起動(dòng)率，“S”表示塑料外殼，“D”表示低溫起動(dòng)性好。（5）鉛酸蓄電池產(chǎn)品型號(hào)舉例。6－Q－105：表示由6個(gè)單格串聯(lián)，額定電壓為12V，額定容量為105A·h的起動(dòng)型蓄電池。6－QAW－100：表示由6個(gè)單格串聯(lián)，額定電壓為12V，額定容量為100A·h的起動(dòng)型干荷電免維護(hù)蓄電池。6－QA－40S：表示由6個(gè)單格串聯(lián)，額定電壓為12Ⅴ，額定容量為40A·h的起動(dòng)型干荷電塑料外殼蓄電池。2.蓄電池的選用

和選用其他汽車外購(gòu)件一樣，要先選“型”，再選“號(hào)”。

選用汽車蓄電池，首先要選起動(dòng)型，然后再選電壓和容量。主要根據(jù)起動(dòng)機(jī)要求的電壓和容量來(lái)選擇蓄電池，一般應(yīng)滿足連續(xù)起動(dòng)三次以上的要求。

每車盡量選用一個(gè)蓄電池，實(shí)在不行，才選用兩個(gè)蓄電池。若電壓不夠，則兩個(gè)電池串聯(lián)，每個(gè)蓄電池的電壓為總電壓的1／2，但是新舊蓄電池不可混用。2.3蓄電池的工作原理與特性2.3.1蓄電池的基本工作原理

鉛酸蓄電池在充、放電過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)是可逆的，其電化學(xué)反應(yīng)方程式可簡(jiǎn)化為：（2-1）

鉛酸蓄電池充、放電反應(yīng)原理如圖2-21所示。當(dāng)接通外電路負(fù)載蓄電池放電時(shí)，正極板上的PbO2和負(fù)極板的Pb都變成了PbSO4，電解液中的硫酸減少，水增多，電解液密度下降。

（a）放電（b）充電（c）過(guò)充電圖2-21鉛酸蓄電池反應(yīng)原理

在蓄電池處于過(guò)充電時(shí)，會(huì)引起水的電解。其反應(yīng)式為：（2-2）

2.3.2蓄電池的工作特性1.靜止電動(dòng)勢(shì)

蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)（不充電也不放電）時(shí)，正、負(fù)極板間的電位差（即開路電壓）稱為靜止電動(dòng)勢(shì)。

2.內(nèi)阻

電流流過(guò)鉛酸蓄電池時(shí)所受到的阻力稱為鉛酸蓄電池的內(nèi)阻。鉛酸蓄電池的內(nèi)阻包括極板、隔板、電解液和聯(lián)條的電阻。在正常狀態(tài)下，鉛酸蓄電池的內(nèi)阻很小，所以能夠供給幾百安培甚至上千安培的起動(dòng)電流。

電解液的電阻與其密度和溫度有關(guān)。如6－Q－75型鉛酸蓄電池在溫度為+40℃時(shí)的內(nèi)阻為0.01Ω，而在－20℃時(shí)內(nèi)阻為0.019Ω，可見(jiàn)，內(nèi)阻隨溫度降低而增大。

電解液電阻與密度的關(guān)系如圖2-22所示。由圖可見(jiàn)，電解液密度為1.20g／cm3（15℃）時(shí)其電阻最小。同時(shí)，在該密度下，電解液的粘度也比較小。密度過(guò)高、過(guò)低時(shí)，電解液的電阻都會(huì)增大。

因此，適當(dāng)采用低密度電解液和提高電解液溫度（如冬季對(duì)電池采取保溫措施），對(duì)降低蓄電池內(nèi)阻、提高起動(dòng)性能十分有利。圖2-22電解液電阻與密度的關(guān)系3.放電特性

鉛酸蓄電池的放電特性是指在恒流放電過(guò)程中，鉛酸蓄電池的端電壓和電解液密度隨放電時(shí)間而變化的規(guī)律。圖2-23恒流放電特性曲線

圖2-23所示為6－QA－60型干荷電蓄電池以3A電流放電時(shí)的特性曲線圖。放電終了的特征：①單格電池電壓下降到放電終止電壓（以20h放電率放電時(shí)終止電壓為1.75Ⅴ）。②電解液密度下降到最小允許值1.10～1.12g／cm3。4.充電特性

鉛酸蓄電池的充電特性是指在恒流充電過(guò)程中，鉛酸蓄電池的端電壓和電解液密度隨充電時(shí)間而變化的規(guī)律。圖2-24所示為6—QA－60型干荷電蓄電池以3A電流充電時(shí)的特性曲線圖。圖2-24恒流充電特性曲線充電終了的特征：①蓄電池端電壓和電解液密度上升到最大值且2～3h內(nèi)不再上升。②蓄電池電解液中產(chǎn)生大量氣泡，呈現(xiàn)“沸騰”狀態(tài)。2.4蓄電池的容量及其影響因素2.4.1蓄電池的容量

蓄電池在規(guī)定條件（包括放電溫度、放電電流和放電終止電壓）下放出的電量多少或放電時(shí)間長(zhǎng)短稱為蓄電池的容量，單位為A·h或A·min。1.理論容量

假定活性物質(zhì)全部參加放電反應(yīng)，由活性物質(zhì)質(zhì)量按法拉第電化當(dāng)量定律計(jì)算所得容量稱為理論容量。2.實(shí)際容量

蓄電池實(shí)際放出的電量稱為實(shí)際容量。當(dāng)恒流放電時(shí)，實(shí)際容量C等于放電電流If與放電時(shí)間tf之積，即

C=If

tf

（2-5）

3.20h放電率額定容量

額定容量是檢驗(yàn)蓄電池質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，我國(guó)采用20h放電率額定容量作為起動(dòng)用鉛酸蓄電池的額定容量。

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB5008.1—1991《起動(dòng)用鉛酸蓄電池技術(shù)條件》的規(guī)定，以20h放電率的放電電流在電解液初始溫度為25℃，電解液密度為1.28g／cm3的條件下，持續(xù)放電到單格蓄電池電壓下降到終止電壓（1.75V）。在此過(guò)程中，蓄電池所輸出的總電量，稱為該蓄電池的20h放電率額定容量，記為，單位為A·h（安培·小時(shí)）。

例如，6-QA-60型蓄電池，在電解液初始溫度為25℃時(shí)，以3A的放電電流持續(xù)放電20h，單格蓄電池電壓降到1.75Ⅴ，則其額定容量為=3×20Ah=60Ah。4.額定儲(chǔ)備容量

國(guó)際蓄電池協(xié)會(huì)和美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）規(guī)定了另外一種蓄電池容量表示方法——儲(chǔ)備容量表示法。我國(guó)GB5008.1－1991《起動(dòng)用鉛酸蓄電池技術(shù)條件》也對(duì)儲(chǔ)備容量的定義和試驗(yàn)方法作出了相應(yīng)的規(guī)定。

蓄電池的額定儲(chǔ)備容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為25℃條件下，以25A的電流持續(xù)放電，直至單格蓄電池電壓下降到1.75Ⅴ。在此過(guò)程中，蓄電池的持續(xù)放電時(shí)間，稱為該蓄電池的額定儲(chǔ)備容量，記為，單位為min（分鐘）。

蓄電池的額定儲(chǔ)備容量表征汽車在充電系統(tǒng)失效時(shí)，蓄電池能為照明和點(diǎn)火系統(tǒng)等用電設(shè)備提供25A恒定電流的能力。汽車裝備的蓄電池的額定儲(chǔ)備容量越大，則該車在充電系統(tǒng)失效狀態(tài)下的持續(xù)行駛能力也就越強(qiáng)。5.起動(dòng)容量

蓄電池的起動(dòng)容量表征蓄電池在發(fā)動(dòng)機(jī)電力起動(dòng)時(shí)的供電能力，用倍率和持續(xù)時(shí)間表示。蓄電池的起動(dòng)容量有常溫起動(dòng)容量和低溫起動(dòng)容量?jī)煞N定義方法。①常溫起動(dòng)容量。

蓄電池的常溫起動(dòng)容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為25℃條件下，以5min放電率的電流持續(xù)放電5min，直至單格蓄電池電壓下降至1.50V。在此過(guò)程中，蓄電池所輸出的總電量，稱為該蓄電池的常溫起動(dòng)容量。②低溫起動(dòng)容量。

蓄電池的低溫起動(dòng)容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為-18℃條件下，以5min放電率的電流持續(xù)放電2.5min，直至單格蓄電池電壓下降至1.00V。在此過(guò)程中，蓄電池所輸出的總電量，稱為該蓄電池的低溫起動(dòng)容量。2.4.2影響蓄電池容量的因素

蓄電池容量大小標(biāo)志著蓄電池供電能力的大小。蓄電池容量越大，可提供的電能就越多，供電能力就越大；反之，蓄電池容量越小，則供電能力就越小。1.構(gòu)造因素對(duì)蓄電池容量的影響①極板厚度的影響。②極板面積的影響。③同性極板中心距的影響。2.使用因素對(duì)蓄電池容量的影響①放電電流的影響。②電解液溫度的影響。③電解液密度的影響。2.5蓄電池的充電2.5.1充電設(shè)備

所謂充電設(shè)備就是指某種直流電源。汽車上采用的充電設(shè)備是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)，充電室采用的多為硅整流充電機(jī)、晶閘管整流充電機(jī)等。1.硅整流充電機(jī)的型號(hào)

硅整流充電機(jī)的型號(hào)由五部分組成：（1）第一部分是元件種類代號(hào)，硅元件用“G”表示，晶閘管元件用“KG”表示。（2）第二部分是用途代號(hào)，“C”表示充電用。（3）第三部分是元件的冷卻方式代號(hào)，“A”表示自然冷卻，“S”表示水冷，“F”表示強(qiáng)迫冷卻，“J”表示油冷。（4）第四部分用數(shù)字表示額定整流電流值（A）。（5）第五部分用數(shù)字表示額定整流電壓值（V）。舉例：GCA-60／72表示該充電機(jī)為硅整流自然冷卻充電機(jī)、額定電流為60A，額定電壓為72V。KGCA-15／36表示該充電機(jī)為晶閘管整流自然冷卻充電機(jī)，額定電流為15A，額定電壓為36V。2.硅整流充電機(jī)的特點(diǎn)

硅整流充電機(jī)主要由交流電源與硅二極管組成，通過(guò)整流電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，以供蓄電池充電之用。圖2-25硅整流充電機(jī)的主電路

圖2-26充電機(jī)的外形3.可控硅充電機(jī)圖2-27充電機(jī)的正面圖2-28充電機(jī)的背面1）KGCA-20A／100Ⅷ型可控硅充電機(jī)主要性能指標(biāo)①輸出電流在0～20A范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。②輸入電壓在150～250V范圍內(nèi)均可。③電壓自動(dòng)控制有6V、12V、24V、36V、48V、60V六擋。2）使用方法①交流輸入用三根銅導(dǎo)線分別對(duì)應(yīng)連接220V交流電源及搭鐵。②將被充電蓄電池連接成電池組，然后將電池組的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)連接充電機(jī)輸出接線柱的正、負(fù)極。③使用自動(dòng)控制方式時(shí)，若要對(duì)一只12V電池充電，應(yīng)按下12V按鍵；若為兩只12V電池串聯(lián)，則應(yīng)按下24V按鍵，依此類推。④若不使用自動(dòng)控制，則不按自動(dòng)控制鍵。3）充電過(guò)程①電路連接完畢，采用自動(dòng)控制方式時(shí)，先將電流調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針?lè)较蛐翗O限位置（充電電流為零），再按下相應(yīng)鍵。

扳動(dòng)電源開關(guān)后，旋動(dòng)電流調(diào)節(jié)旋鈕，輸出電流表指示出充電電流大小，充電指示燈點(diǎn)亮。蓄電池充足電后，充電機(jī)自動(dòng)停止充電，并發(fā)出報(bào)警聲。②若不選用自動(dòng)控制方式，蓄電池充滿電時(shí)，需由操作人員根據(jù)電池特征判斷是否關(guān)機(jī)。③若電路或充電機(jī)自身發(fā)生故障，故障報(bào)警燈點(diǎn)亮，同時(shí)發(fā)出報(bào)警聲。2.5.2充電方法1.定流充電

在充電過(guò)程中，保持充電電流恒定的充電方法稱為定流充電。采用定流充電可以將不同電壓等級(jí)的蓄電池串在一起充電，充電電流應(yīng)按照容量最小的電池來(lái)選擇，當(dāng)小容量蓄電池充足電后，應(yīng)及時(shí)摘除，然后再繼續(xù)給大容量蓄電池充電。圖2-29定流充電

2.定壓充電

在充電過(guò)程中，保持充電電壓恒定的充電方法稱為定壓充電。汽車上的充電系統(tǒng)采用電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電壓恒定的控制。

定壓充電電壓選擇：一般每單格電池約需2.5Ⅴ，即6Ⅴ電池需要充電電壓約為7.5Ⅴ，12Ⅴ電池需要充電電壓約為15V。定壓充電的特點(diǎn)是充電效率高，開始4～5h內(nèi)，就可獲得90％～95％的充電量，可大大縮短充電時(shí)間。定壓充電電壓選擇合適時(shí)，電池充足后，充電電流會(huì)自動(dòng)趨向于零，使充電自動(dòng)停止，這就不必由人工經(jīng)常調(diào)整和照管。圖2-30定壓充電3.快速脈沖充電

快速脈沖充電采用自動(dòng)控制電路對(duì)蓄電池進(jìn)行正反向脈沖充電，可以提高充電效率，使用中的蓄電池補(bǔ)充充電只需0.5～1.5h。1）脈沖快速充電過(guò)程圖2-31充電的電流波形①充電初期，采用大電流充電（相當(dāng)于額定容量的（0.8～1）C20的電流），使蓄電池在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定容量的60％左右。當(dāng)單格電壓上升到2.4V、電解液開始分解而冒氣泡時(shí)，控制電路發(fā)生作用，停止大電流充電。②先停止充電24～30ms（稱前停充），接著再放電或反充，使蓄電池反向通過(guò)一個(gè)較大的脈沖電流，以消除極板孔隙中形成的氣泡，然后再停止放電25ms（稱為后停充）。③進(jìn)行循環(huán)脈沖充電。其循環(huán)過(guò)程是：正脈沖充電→前停充→負(fù)脈沖瞬間放電→后停充→正脈沖充電→充足。圖2-31充電的電流波形2）脈沖快速充電的特點(diǎn)①充電時(shí)間短、省時(shí)，新蓄電池初次充電一般不超過(guò)5h，舊蓄電池補(bǔ)充充電時(shí)間更短，只需0.5～1.5h，大大提高了充電效率。

一般來(lái)講，經(jīng)快速充電的蓄電池只是提高了充電容量，并未充足電。若想充足，尚需用小電流或正常充電電流進(jìn)行最后充電。多數(shù)快速充電設(shè)備都裝有節(jié)溫器，充電時(shí)將其插入蓄電池的注液口中。當(dāng)電解液溫度超過(guò)一定溫度（通常為50℃）時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停電。②省電、節(jié)能，消耗電能僅為常規(guī)充電的80％～85％。③對(duì)蓄電池的壽命有一定影響，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。2.5.3充電種類1.初充電及充電步驟

對(duì)新蓄電池或更換極板的蓄電池在使用前進(jìn)行的首次充電，稱為初充電。

初充電一般采用定流充電，初充電的一般步驟如下：先按蓄電池制造廠的規(guī)定，加注一定密度的電解液（電解液加入前溫度不得超過(guò)30℃）靜置6～8h，再將液面調(diào)整到高于極板10～15mm。電解液溫度低于25℃時(shí)才能進(jìn)行充電。

初充電的目的是還原普通極板在存放期間被氧化的活性物質(zhì)。因此，初充電對(duì)蓄電池的使用性能影響很大，若充電不徹底，會(huì)導(dǎo)致蓄電池永久性的充電不足，致使蓄電池容量不足、壽命縮短。

接通充電電路，為避免過(guò)熱，第一階段應(yīng)選/15的電流，充電到電解液中開始冒氣泡，單格電壓上升到2.4Ⅴ為止；第二階段將充電電流減半，繼續(xù)充電到電解液劇烈放出氣泡（沸騰），單格電壓到達(dá)2.7Ⅴ，密度和單格電壓連續(xù)2～3h穩(wěn)定不變?yōu)橹梗砍潆姇r(shí)間約為60～70h。

充電過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常測(cè)量電解液溫度，若溫度上升到40℃，應(yīng)將電流減半，如繼續(xù)上升到45℃，應(yīng)立即停止充電，并采用人工冷卻（可采用強(qiáng)制通風(fēng)或?qū)⑿铍姵刂糜诶鋮s水槽中），待冷至35℃以下再充電。充電過(guò)程中，如減少充電電流，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)充電時(shí)間。

初充電臨近完畢時(shí)，應(yīng)測(cè)量電解液密度，如不符合規(guī)定，應(yīng)用蒸餾水或密度為1.40的電解液進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后，應(yīng)再充2h，若密度仍不符合規(guī)定，應(yīng)再調(diào)整并充電2h，直至密度符合要求為止，然后將加液孔蓋擰上，把蓄電池表面清潔干凈。2.補(bǔ)充充電及充電步驟

蓄電池使用后的充電，稱為補(bǔ)充充電。蓄電池在汽車上由發(fā)電機(jī)進(jìn)行的定壓充電，由于不能保證蓄電池徹底充足，而使蓄電池容量下降時(shí)，為防止產(chǎn)生硫化，每隔兩個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。蓄電池存電不足的特征為：①電解液密度下降到1.20g／cm3以下。②冬季放電超過(guò)額定容量的25％，夏季放電超過(guò)額定容量的50％。③燈光暗淡、起動(dòng)無(wú)力、喇叭沙啞。

補(bǔ)充充電過(guò)程和方法與初充電基本相同，充電第一階段以/10的電流充到冒氣泡，電壓到達(dá)2.4Ⅴ。第二階段將電流減半，充到“沸騰”，單格電壓到達(dá)2.7Ⅴ，電解液密度上升到最高值，且2～3h保持不變，即充電結(jié)束。平時(shí)補(bǔ)充充電一般需要13～17h。3.快速脈沖充電及充電步驟

快速脈沖充電前，應(yīng)先檢查電解液密度，并根據(jù)其全充電狀態(tài)時(shí)的密度值計(jì)算蓄電池的剩余容量，以確定初充電時(shí)間，并將充電設(shè)備上的定時(shí)器調(diào)到相應(yīng)時(shí)間上。

多數(shù)快速充電設(shè)備都裝有溫度傳感器，將其插入蓄電池加液口中，當(dāng)電解液溫度超過(guò)50℃時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停充。電解液密度剩余容量／％初充電時(shí)間／min電解液密度剩余容量／％初充電時(shí)間／min全充電時(shí)的密度1.26010001.175~1.2005030高于1.22575以上101.150~1.17550451.200~1.2255015低于1.15025以下60表2-4快速充電時(shí)間與電解液密度的關(guān)系4.去硫充電及充電步驟

蓄電池產(chǎn)生硫化故障后，其內(nèi)阻將顯著增大，開始充電時(shí)充電電壓較高（嚴(yán)重硫化者高達(dá)2.8Ⅴ以上），溫升亦較快。對(duì)嚴(yán)重硫化的蓄電池，只能報(bào)廢；對(duì)硫化程度較輕的蓄電池，可以通過(guò)充電予以消除。

這種消除硫化的充電工藝稱為去硫充電，去硫充電的步驟如下：①首先倒出蓄電池內(nèi)的電解液，用蒸餾水沖洗兩次后，再加入足夠的蒸餾水。②接通充電電路，將電流調(diào)到初充電第二階段電流值進(jìn)行充電。當(dāng)密度升到1.15g／cm3時(shí)，倒出電解液，換加蒸餾水再次充電，直到密度不再增加為止。③以20h放電率放電至單格電池電壓降到1.75Ⅴ時(shí)，再進(jìn)行上述充電，充后又放電，如此充、放電循環(huán)，直到輸出容量達(dá)到額定容量值的80％以上后，即可投入使用。5.充電時(shí)的注意事項(xiàng)①嚴(yán)格遵守充電規(guī)范。②配制和注入電解液時(shí)，要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)則和器皿的使用規(guī)則。③充電時(shí)，應(yīng)先接好蓄電池線，導(dǎo)線連接必須可靠，防止發(fā)生火花；停止充電時(shí)，應(yīng)先切斷充電機(jī)交流電源。④充電過(guò)程中，要經(jīng)常測(cè)量各個(gè)單格電池的電壓和密度，及時(shí)判斷充電程度和技術(shù)狀況。⑤充電時(shí)要打開蓄電池加液孔蓋，使氫氣、氧氣順利逸出，并保持充電場(chǎng)所通風(fēng)良好，以免發(fā)生事故。⑥初充電工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不可長(zhǎng)時(shí)間中斷。⑦充電過(guò)程中，要注意測(cè)量各個(gè)單格電池的溫升，以免溫度過(guò)高影響鉛酸蓄電池的使用性能，也可采用風(fēng)冷和水冷的方法來(lái)降溫。⑧充電室要安裝通風(fēng)設(shè)備，嚴(yán)禁用明火取暖，充電機(jī)和蓄電池應(yīng)隔室放置。2.6改進(jìn)型鉛酸蓄電池2.6.1干荷電式蓄電池

普通鉛酸蓄電池負(fù)極板在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，活性物質(zhì)微粒表面易被氧化，這樣新電池灌入電解液就會(huì)損耗一部分能量。為把這部分物質(zhì)還原，需進(jìn)行比較煩瑣的初充電。

干荷電式起動(dòng)型鉛酸蓄電池負(fù)極板的活性物質(zhì)在鉛中配有一定比例的抗氧化劑，如松香、羊毛脂和脂肪酸等。經(jīng)深化處理后，使活性物質(zhì)形成較深層的海綿狀結(jié)構(gòu)，再經(jīng)防氧化浸漬處理，極板表面附著了一層較薄的保護(hù)膜，提高了抗氧化性能，最后還經(jīng)惰性氣體或真空干燥處理。

經(jīng)過(guò)這樣的處理，能使負(fù)極板上的海綿狀純鉛在空氣中長(zhǎng)期干存而不氧化，在化成中獲得的大量“負(fù)電荷”不至于消失，達(dá)到了負(fù)極板在干燥狀態(tài)下長(zhǎng)期保存電荷的目的（一般為1～2年）。

目前，干荷電式蓄電池均采用穿墻跨接式聯(lián)條、整體塑料容器結(jié)構(gòu)（圖2-32），現(xiàn)已大批量生產(chǎn)，基本上取代了傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池。圖2-32干荷電式蓄電池1—下固定槽；2—接線柱；3—加液螺塞；4—?dú)んw；5—極板組

初次使用干荷電式蓄電池時(shí)，需將蓄電池加液蓋旋開，疏通通氣孔（有的采用蠟封口，有些采用封條貼封），加入標(biāo)準(zhǔn)的電解液到規(guī)定高度，記下密度和溫度，將蓄電池靜放20min，然后再測(cè)量電解液溫度和密度，如溫度上升不到6℃，密度下降不到0.01g／cm3，蓄電池即可使用。

若超過(guò)以上規(guī)定差值，應(yīng)按照正常充電率對(duì)蓄電池充電。干荷電式蓄電池除不必長(zhǎng)時(shí)間初充電外，其使用與維護(hù)要求和普通鉛酸蓄電池完全一致。

在下列情況下，應(yīng)對(duì)干荷電式蓄電池補(bǔ)充充電，并達(dá)到充足電狀態(tài)。（1）電解液注入后，超過(guò)48h不使用者。（2）蓄電池干態(tài)儲(chǔ)存超過(guò)一年有效期者。2.6.2免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池（Maintenance-FreeBattery，MFBattery）在許多方面與普通鉛酸蓄電池不同，其最大特點(diǎn)除幾個(gè)非常小的通氣孔外，其余部分全部密封，除需要保持表面清潔外，不需做其他維護(hù)工作。

圖2-33免維護(hù)蓄電池1—下固定槽；2—鉛鈣柵架；3—袋式（信封式）隔板；4—活性物質(zhì)；5—穿墻聯(lián)條；6—消焰排氣閥；7—內(nèi)裝式密度計(jì)；8—冷鍛式接線柱；9—?dú)んw

免維護(hù)蓄電池柵架去除了銻的成分，這就避免了普通鉛酸蓄電池的許多常發(fā)生的故障，如自行放電、過(guò)量充電、水分消耗過(guò)快和熱破壞等。熱破壞是指蓄電池工作溫度過(guò)高時(shí)所出現(xiàn)的或者是當(dāng)充電系統(tǒng)調(diào)節(jié)失效加之電解液溫度升高所造成的柵架腐蝕、活性物質(zhì)脫落等現(xiàn)象，過(guò)量充電是普通鉛酸蓄電池冒氣泡的主要原因。

免維護(hù)鉛酸蓄電池柵架材料使用了鉛—鈣合金，這種結(jié)構(gòu)能使蓄電池在充電末期達(dá)到更高的電動(dòng)勢(shì)，且使過(guò)充電時(shí)的水分消耗減少80％以上。免維護(hù)蓄電池內(nèi)部常配有內(nèi)裝式電解液密度計(jì)。密度計(jì)指示器以不同顏色顯示蓄電池的存電情況及液面高度。

免維護(hù)蓄電池在設(shè)計(jì)上還有以下一些特點(diǎn)，高強(qiáng)度低阻值薄型（1.1～1.5mm）柵架、密封的外殼、穿墻式聯(lián)條、平底結(jié)構(gòu)的大儲(chǔ)液室、袋式隔板。這種蓄電池比普通蓄電池體積要小，質(zhì)量也輕。免維護(hù)蓄電池通氣孔采用新型安全通氣裝置，可避免蓄電池內(nèi)的酸氣與外部的火花直接接觸，以防爆炸。通氣塞中還裝入催化劑鈀，可幫助排出的氫氧離子結(jié)合生成水再回到電池中去。這種通氣裝置還可以使蓄電池頂部和接線柱保持清潔，減少接線柱的腐蝕，保證接線牢固可靠。

免維護(hù)型蓄電池因具有下列優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛使用。（1）使用中無(wú)需添加蒸餾水。（2）接線柱不會(huì)腐蝕。（3）自放電少，壽命長(zhǎng)，使用時(shí)一般不需補(bǔ)充充電（3.5～4年，短途車可行駛8000km，長(zhǎng)途車可行駛40000～48000km）。（4）比傳統(tǒng)鉛酸蓄電池具有更大的起動(dòng)功率等。2.6.3螺旋狀極板膠體型免維護(hù)蓄電池螺旋狀極板的膠體型免維護(hù)蓄電池結(jié)構(gòu)具有下列特點(diǎn)：（1）蓄電池極板及隔板呈螺旋緊密捆綁狀，使得同樣容積極板反應(yīng)面積增大（比普通蓄電池幾乎大一倍），低溫起動(dòng)電流更高，起動(dòng)性能更好。圖2-34膠體型免維護(hù)蓄電池1—膠體電解液；2—?dú)んw；3—聯(lián)條；4—通氣塞；5—接線柱；6—極板；7—隔板（2）膠體狀電解液粘附于極薄的纖維隔板網(wǎng)材料上，－40℃低溫也不會(huì)結(jié)冰，高溫65℃時(shí)不會(huì)漏液、漏氣?？梢砸匀魏谓嵌裙潭姵?。（3）自放電極少。它可在不使用狀態(tài)下至少放置10個(gè)月以上，放置250天后仍能保持50％以上的容量。（4）過(guò)充電性能好。能在1h內(nèi)以100A的大充電電流應(yīng)急充足。螺旋狀極板的膠體型免維護(hù)蓄電池2.6.4寶馬車用蓄電池新技術(shù)1.AGM免維護(hù)蓄電池在寶馬車（E46/E60等）上，現(xiàn)在配裝鉛-鈣合金柵架AGM免維護(hù)蓄電池（AbsorbedGlassMat，即采用可吸收玻璃纖維網(wǎng)袋式隔板的免維護(hù)蓄電池），安裝在行李箱右側(cè)。

圖2-35AGM免維護(hù)蓄電池及其安裝位置1-連接起動(dòng)機(jī)的大線；2-導(dǎo)線（連接智能蓄電池傳感器IBS）；3-正極導(dǎo)線（給發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器電控系統(tǒng)供電）；4-B+導(dǎo)線（連接智能蓄電池傳感器IBS電子裝置）；5-B+導(dǎo)線（連接輔助加熱器）；6-B+導(dǎo)線（連接電器接線盒）；7-蓄電池負(fù)極線（接地搭鐵）2.智能蓄電池傳感器IBS

智能蓄電池傳感器IBS（IntelligentBatterySensor）是一個(gè)自身帶有微型控制器C的傳感器。IBS持續(xù)測(cè)量蓄電池端電壓、蓄電池充電/放電電流和蓄電池電解液溫度，監(jiān)控蓄電池的工作狀態(tài)和健康狀態(tài)。圖2-36 IBS分解圖1-蓄電池接線柱；2-分流器；3-間隔墊圈；4-螺栓；5-接地線IBS直接安裝在蓄電池的負(fù)極上，其結(jié)構(gòu)如圖2-36所示。IBS的電源通過(guò)一根單獨(dú)的導(dǎo)線供應(yīng)。IBS通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口BSD與寶馬車載電腦即數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元DME或數(shù)字式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元DDE進(jìn)行通信，通報(bào)蓄電池的工作狀態(tài)和健康狀態(tài)。3.安全蓄電池端子

在寶馬車上，蓄電池正極上連接有安全蓄電池端子，用于在緊急狀態(tài)（如劇烈撞車時(shí)如果燃油泄漏可能導(dǎo)致的爆炸）下的斷電防護(hù)。

圖2-37安全蓄電池端子1-夾緊螺絲；2-導(dǎo)線接頭；3-B+端子；4-保護(hù)罩；5-鎖止爪；6-蓄電池導(dǎo)線；7-控制導(dǎo)線；8-蓄電池端子

在正常情況下，蓄電池導(dǎo)線與正極端子保持連接狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)（如劇烈撞車，安全氣囊引爆時(shí)），控制單元會(huì)在極短的時(shí)間（大約0.22ms）內(nèi)發(fā)出起爆指令，使裝在安全蓄電池端子內(nèi)部的推進(jìn)劑點(diǎn)火爆炸，炸開安全蓄電池端子，并使蓄電池導(dǎo)線與正極端子保持在斷開狀態(tài)，以確保安全。a）-安全蓄電池端子處于初始狀態(tài)b）-受控制單元觸發(fā)，推進(jìn)劑點(diǎn)火c）-安全蓄電池端子被斷開

d）-蓄電池導(dǎo)線與正極端子保持在斷開狀態(tài)2.7蓄電池的使用、維護(hù)與故障排除2.7.1蓄電池的使用1.蓄電池的拆裝1）蓄電池正、負(fù)接線柱的識(shí)別①新蓄電池上鑄有“+”（或P）符號(hào)的接線柱為正極，鑄有“－”（或N）符號(hào)的接線柱為負(fù)極。修理后蓄電池一般涂紅漆的為正極，涂其他漆為負(fù)極。②看接線柱自然顏色，呈深褐色的為正極，淺灰色的為負(fù)極。③檢查接線柱表面硬度，用平口螺絲刀（一字旋具）在接線柱表面輕劃，較堅(jiān)硬的為正極，反之為負(fù)極。④用萬(wàn)用表電壓擋檢測(cè)，將萬(wàn)用表置于相應(yīng)的電壓擋位，測(cè)量蓄電池電壓：當(dāng)指針偏擺正常時(shí)，紅表筆對(duì)應(yīng)的為正極，黑表筆對(duì)應(yīng)的為負(fù)極。圖2-39蓄電池極性簡(jiǎn)易試燈⑤可自制如圖2-39所示的簡(jiǎn)易低壓試燈測(cè)試，判定極性。2）蓄電池的拆卸

將點(diǎn)火開關(guān)置于斷開位置；使全車用電設(shè)備與電源斷開。拆卸時(shí)應(yīng)先拆負(fù)極柱上的搭鐵線，后拆正極柱上的起動(dòng)機(jī)線。

維修帶故障自診斷功能的電腦系統(tǒng)，在拆蓄電池電線前，應(yīng)先確認(rèn)故障代碼，或在點(diǎn)煙器上插上專用輔助電源，并將點(diǎn)火開關(guān)的“ACC”擋接通。3）蓄電池的安裝

安裝蓄電池時(shí)，應(yīng)認(rèn)清正、負(fù)極，保證負(fù)極搭鐵。先接起動(dòng)機(jī)（正極）線，再接（負(fù)極）搭鐵線，以防扳手跌落搭鐵引起蓄電池短路放電。安裝接頭時(shí)，應(yīng)先用細(xì)砂紙清潔接線柱和接線頭。

連接接線柱夾頭時(shí)，螺栓上應(yīng)先涂上凡士林或潤(rùn)滑脂，以防氧化生銹，便于以后拆卸。如接線柱小，夾頭大，需要加襯墊時(shí)，最好用鉛皮或銅皮，并且只墊半圈。若整圈墊，易氧化腐蝕而接觸不良。2.蓄電池的正確使用（1）三抓。一抓正確及時(shí)充電：①放完電的蓄電池應(yīng)在24h內(nèi)送到充電車間充電。②車上正在使用的蓄電池一般每?jī)蓚€(gè)月補(bǔ)充充電一次，蓄電池的放電程度，冬季不得超過(guò)25％，夏季不得超過(guò)50％。③帶電解液存放的蓄電池，每?jī)蓚€(gè)月補(bǔ)充充電一次。二抓正確操作使用：①不超時(shí)連續(xù)使用起動(dòng)機(jī)，每次起動(dòng)的時(shí)間不得超過(guò)5s，如果一次未能起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)休息15s以上，再第二次起動(dòng)。連續(xù)三次起動(dòng)不成功，應(yīng)查明原因，排除故障后再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。②安裝、搬運(yùn)蓄電池應(yīng)輕搬輕放，不可隨便敲敲打打或在地上拖拽，蓄電池在車上固定要牢固，以防行車時(shí)因顛簸受損。三抓清潔維護(hù)：①經(jīng)常清除蓄電池表面的灰塵污物，保持蓄電池外表清潔。②極柱和電線連接要牢固，出現(xiàn)氧化物時(shí)應(yīng)及時(shí)清除，并涂上潤(rùn)滑脂。③經(jīng)常疏通蓄電池通氣孔。（2）五防。一防充電電流過(guò)大和長(zhǎng)時(shí)間過(guò)充電；二防過(guò)度放電；三防電解液液面過(guò)低；四防電解液密度過(guò)高；五防電解液內(nèi)混入雜質(zhì)。3.蓄電池的儲(chǔ)存（1）濕儲(chǔ)存。（2）干儲(chǔ)存。（3）儲(chǔ)存條件。4.蓄電池冬季使用注意事項(xiàng)①要始終保持蓄電池在充足電的狀態(tài)下，以防電解液密度下降而結(jié)冰，導(dǎo)致殼體破裂，極板變形，活性物質(zhì)脫落等。電解液密度，應(yīng)在不結(jié)冰的前提下盡量降低。②加蒸餾水時(shí)，只能在蓄電池充電時(shí)進(jìn)行，讓水盡快地和電解液混合，減小其結(jié)冰的幾率。要養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣，定期檢查蓄電池液面高度，及時(shí)添加蒸餾水。③冬季蓄電池容量降低，冷起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，以減小起動(dòng)阻力矩。2.7.2蓄電池的維護(hù)1.蓄電池的日常維護(hù)①觀察蓄電池外殼是否有裂紋和電解液泄漏，并作適當(dāng)處理。③經(jīng)常清除蓄電池上的灰塵、泥土、接線柱和線頭上的氧化物，并涂上潤(rùn)滑脂。②檢查蓄電池的安裝是否牢固，接線柱是否松動(dòng)，接線是否緊固。圖2-40蓄電池接線柱和線頭上的氧化物④定期檢查蓄電池的電解液密度及液面高度。

圖2-41檢查蓄電池液面高度圖2-42電解液液面高度的最高線max

和最低線min⑤檢查蓄電池的放電程度，發(fā)現(xiàn)存電不足，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充充電。2.蓄電池放電程度的檢查1）測(cè)量電解液的密度圖2-43測(cè)量電解液密度

免維護(hù)鉛酸蓄電池設(shè)有內(nèi)裝式密度計(jì)（亦稱蓄電池電量指示器，俗稱電眼或魔眼），內(nèi)部裝有一顆能反光的綠色塑料小球，隨其浮升的高度變化，從玻璃觀察孔中可以看到代表不同狀態(tài)的顏色。圖2-44內(nèi)裝式密度計(jì)示意圖圖2-45寶馬汽車蓄電池上的電量指示器蓄電池電量指示器，俗稱電眼或魔眼蓄電池電量指示器，俗稱電眼或魔眼2）用高率放電計(jì)測(cè)量電壓

單格蓄電池高率放電計(jì)由一個(gè)3Ⅴ電壓表和一個(gè)定值負(fù)載電阻組成，如圖2-46所示。測(cè)量時(shí)，應(yīng)將兩叉尖緊壓在單格蓄電池正、負(fù)極柱上（模擬起動(dòng)大電流放電），歷時(shí)5s左右，觀察蓄電池所能保持的端電壓。圖2-46單格蓄電池高率放電計(jì)

若5s內(nèi)下降到1.7V，說(shuō)明存電足；下降到1.6V，說(shuō)明放電25％的額定容量；下降到1.5V，說(shuō)明放電50％的額定容量；若5s內(nèi)電壓迅速下降，或與其他單格蓄電池電壓相差0.1V以上時(shí)，表明該單格蓄電池有故障，應(yīng)進(jìn)行修理。

技術(shù)良好的蓄電池，單格電壓應(yīng)在1.5V以上，并在5s內(nèi)保持穩(wěn)定。免維護(hù)蓄電池只能用12V整體式高率放電計(jì)來(lái)測(cè)量。圖2-47不可變電流式12V整體式高率放電計(jì)測(cè)試時(shí)，用力將放電計(jì)觸針刺入正、負(fù)極，保持15s，若蓄電池端電壓能保持在9.6V以上，說(shuō)明該電池性能良好，但存電不足；若穩(wěn)定在11.6～10.6V，說(shuō)明蓄電池存電足；若迅速下降，則說(shuō)明蓄電池已損壞。

3）用萬(wàn)用表測(cè)量蓄電池的端電壓

如果蓄電池剛充過(guò)電或車輛剛行駛過(guò)，應(yīng)接通前照燈遠(yuǎn)光30s，消除“表面充電”現(xiàn)象。然后熄滅前照燈，切斷所有負(fù)載。

用數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)量蓄電池開路電動(dòng)勢(shì)，若12V標(biāo)稱電壓的蓄電池電動(dòng)勢(shì)少于12Ⅴ，說(shuō)明蓄電池過(guò)量放電；在12.2～12.5V之間，說(shuō)明部分放電；高于12.5V，說(shuō)明蓄電池存電足。2.7.3蓄電池常見(jiàn)故障的排除1.極板硫化2.活性物質(zhì)脫落3.自行放電

汽車電氣設(shè)備

第3章交流發(fā)電機(jī)

汽車用發(fā)電機(jī)有直流發(fā)電機(jī)（DCgenerator）和交流發(fā)電機(jī)（ACgenerator）兩大類，目前大多采用交流發(fā)電機(jī)。

交流發(fā)電機(jī)（alternator）與蓄電池協(xié)同工作，共同構(gòu)成汽車電源系統(tǒng)。

交流發(fā)電機(jī)與電壓調(diào)節(jié)器配合工作，其主要任務(wù)是對(duì)除起動(dòng)機(jī)以外的所有用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電。

交流發(fā)電機(jī)主要由三相同步交流發(fā)電機(jī)和二極管整流器組成，一般稱為硅整流交流發(fā)電機(jī)，亦簡(jiǎn)稱交流發(fā)電機(jī)。3.1交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造與工作原理

3.1.1汽車用交流發(fā)電機(jī)的分類1.按總體結(jié)構(gòu)分1）普通交流發(fā)電機(jī)普通交流發(fā)電機(jī)（圖3-1）的應(yīng)用最為普遍，如東風(fēng)EQ1090型載貨汽車用JF132型交流發(fā)電機(jī)，解放CA1091型載貨汽車用JF1522A型交流發(fā)電機(jī)等。圖3-1普通交流發(fā)電機(jī)圖3-1普通交流發(fā)電機(jī)2）整體式交流發(fā)電機(jī)整體式交流發(fā)電機(jī)(integratealternator)是內(nèi)裝電壓調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī)，如一汽奧迪、上海桑塔納等轎車用JFZ1813Z型交流發(fā)電機(jī)。圖3-2整體式交流發(fā)電機(jī)（匹配KIAPRIDE）

圖3-3整體式交流發(fā)電機(jī)（匹配杭發(fā)濰柴斯太爾）3）帶泵交流發(fā)電機(jī)帶泵交流發(fā)電機(jī)是帶有真空泵的交流發(fā)電機(jī)，如JFWBZ27型交流發(fā)電機(jī)等。

龍口中宇JFWBZ27帶泵交流發(fā)電機(jī)帶泵交流發(fā)電機(jī)

4）無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)

無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)（brush-lessalternator）是無(wú)電刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)的交流發(fā)電機(jī)。如福建仙游電機(jī)廠生產(chǎn)的JFW14X型交流發(fā)電機(jī)和山東龍口中宇電機(jī)廠生產(chǎn)的JFWBZ27交流發(fā)電機(jī)。山東龍口中宇電機(jī)廠生產(chǎn)的JFWBZ27交流發(fā)電機(jī)5）永磁交流發(fā)電機(jī)

永磁交流發(fā)電機(jī)（permanent-magnetalternator）是轉(zhuǎn)子磁極采用永磁材料的交流發(fā)電機(jī)。圖3-6YJFW168永磁交流發(fā)電機(jī)圖3-7添錦牌汽車永磁發(fā)電機(jī)2.按磁場(chǎng)繞組搭鐵方式分1）內(nèi)搭鐵式交流發(fā)電機(jī)

內(nèi)搭鐵（internalearth）式交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端與發(fā)電機(jī)殼相連接，如東風(fēng)EQ1090車用的JF132型交流發(fā)電機(jī)。2）外搭鐵式交流電發(fā)機(jī)

外搭鐵（externalearth）式交流電發(fā)機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器后搭鐵，如解放CA1091型車用的JF152D、JF1522A型交流發(fā)電機(jī)。3.按裝用的二極管數(shù)量分1）六管交流發(fā)電機(jī)

六管交流發(fā)電機(jī)的整流器由六只硅二極管組成，這種型式應(yīng)用最為廣泛，如東風(fēng)EQ1090車用的JF132型、解放CA1091型車用JF1522A、JF152D型交流發(fā)電機(jī)等。2）八管交流發(fā)電機(jī)八管交流發(fā)電機(jī)是指具有兩個(gè)中性點(diǎn)二極管（neutral-pointdiode）的交流發(fā)電機(jī)，其整流器總成共有八只二極管，如天津夏利TJ7100、TJ7100U微型轎車所用的JFZ1542型交流發(fā)電機(jī)。3）九管交流發(fā)電機(jī)

九管交流發(fā)電機(jī)是指具有三個(gè)磁場(chǎng)二極管的交流發(fā)電機(jī)，其整流器總成共有九只二極管，如北京BJ1022型輕型車用的JFZ14L型交流發(fā)電機(jī)。4）十一管交流發(fā)電機(jī)

十一管交流發(fā)電機(jī)是指具有中性點(diǎn)二極管和磁場(chǎng)二極管的交流發(fā)電機(jī)，其整流器總成共有十一只二極管，如奧迪、桑塔納轎車用JFZ1813Z、JFZ1913Z型交流發(fā)電機(jī)。4.按冷卻方式分1）風(fēng)冷式發(fā)電機(jī)

風(fēng)冷式(air-cooled)發(fā)電機(jī)按通風(fēng)方式不同可分為單風(fēng)扇式和雙風(fēng)扇式。單風(fēng)扇式是風(fēng)扇安裝在交流發(fā)電機(jī)的前端，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向空氣流經(jīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部，對(duì)定子繞組進(jìn)行冷卻。而雙風(fēng)扇式交流發(fā)電機(jī)是在轉(zhuǎn)子兩端各裝有一個(gè)風(fēng)扇，產(chǎn)生的是軸向和徑向的兩個(gè)方向的空氣流。2）水冷式發(fā)電機(jī)

在高檔轎車上，出于降低運(yùn)行噪音和增強(qiáng)冷卻效果的考慮，多采用新型水冷式(water-cooled)發(fā)電機(jī)。圖3-8寶馬車配裝的水冷式交流發(fā)電機(jī)3.1.2交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造圖3-9國(guó)產(chǎn)JF系列交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖1—電刷；2—彈簧；3—蓋板；4—轉(zhuǎn)子總成；5—定子總成；6—定位圈；7—前端蓋；8—風(fēng)扇；9—帶輪；10—后端蓋

圖3-10國(guó)產(chǎn)JF系列交流發(fā)電機(jī)解體圖1—緊固螺母及彈簧墊圈；2—帶輪；3—風(fēng)扇；4—前軸承油封及護(hù)圈；5—組裝螺栓；6—前端蓋；7—前軸承；8—定子；9—轉(zhuǎn)子；10—“+”（電樞）接柱；11—散熱板；12—“—”（搭鐵）接柱；13—電刷及壓簧；14—電刷架外蓋；15—電刷架；16—“F”（磁場(chǎng)）接柱；17—后軸承；18—轉(zhuǎn)軸固定螺母及彈簧墊圈；19—后軸承紙墊及護(hù)蓋；20—安裝臂鋼套；21—后端蓋；22—后端蓋軸承油封及護(hù)圈；23—散熱板固定螺栓1.轉(zhuǎn)子總成

轉(zhuǎn)子總成（rotorassembly）是交流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)部分，作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子總成主要由兩塊低碳鋼爪形磁極、磁軛、磁場(chǎng)繞組、轉(zhuǎn)子軸和滑環(huán)等組成。圖3-12交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子總成1—滑環(huán)；2—轉(zhuǎn)子軸；3—磁爪；4—磁軛；5—磁場(chǎng)繞組2.定子總成

定子總成（statorassembly）也稱電樞，由定子鐵心和定子繞組組成，作用是產(chǎn)生三相交變電動(dòng)勢(shì)。

定子鐵心一般由一組相互絕緣且內(nèi)圓帶有嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片或低碳鋼片疊成，圖3-13定子總成實(shí)物照片

定子槽內(nèi)嵌有三相對(duì)稱繞組。繞組是用高強(qiáng)度漆包線在專用模具上繞制的。

為了在三相繞組中產(chǎn)生大小相等，頻率相同，且相位相差120°的對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)，每相繞組的線圈個(gè)數(shù)及每個(gè)線圈的匝數(shù)都是完全相同的。

三相繞組的連接方法可分為星形連接和三角形連接兩種。

星形連接是每相繞組的一根線頭都接至公共接點(diǎn)，另外三根線頭分叉成Y形。圖3-14a定子繞組的連接方法（星形連接）所以，星形連接又稱Y形連接。星形連接有低速發(fā)電性能好的優(yōu)點(diǎn)，所以目前車用發(fā)電機(jī)多采用星形連接。三角形連接是三相繞組的首尾線頭彼此相接，就像三角形，所以稱為三角形連接。三角形連接的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)電機(jī)內(nèi)部損失小，在高轉(zhuǎn)速時(shí)能產(chǎn)生較大的輸出電流，因而主要用在高轉(zhuǎn)速時(shí)要求有高輸出功率的交流發(fā)電機(jī)上，如神龍富康轎車等。三角形連接的缺點(diǎn)是低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出電壓較低。圖3-14b定子繞組的連接方法（三角形連接）3.整流器

整流器（rectifier）的作用是把交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)變成直流電輸出，整流器一般由六只整流二極管和散熱板組成。交流發(fā)電機(jī)用的整流二極管分為正極二極管和負(fù)極二極管兩種。正極二極管的中心引線為正極，外殼為負(fù)極，管殼底部一般有紅字標(biāo)記。圖3-15整流器實(shí)物照片

交流發(fā)電機(jī)用的整流二極管分為正極二極管和負(fù)極二極管兩種。正極二極管的中心引線為正極，外殼為負(fù)極，管殼底部一般有紅字標(biāo)記。

三只正極二極管的外殼壓裝或者焊接在鋁合金散熱板的三個(gè)孔中，共同組成發(fā)電機(jī)的正極。由固定散熱板的螺栓通至外殼外（元件板與外殼絕緣），作為交流發(fā)電機(jī)的輸出接線柱“B”接線柱（也有標(biāo)“＋”或“電樞”字樣的）。

負(fù)極二極管的中心引線為負(fù)極，外殼為正極，管殼底部一般有黑字標(biāo)記。三只負(fù)極二極管的外殼壓裝或焊接在另一散熱板上（此板與后端蓋相接），或者直接壓裝在后端蓋的三個(gè)孔中，和發(fā)電機(jī)的外殼共同組成發(fā)電機(jī)的負(fù)極。

（a）二極管安裝示意圖（b）散熱板總成圖3-16散熱板二極管(壓裝型大功率二極管)的安裝圖3-17小功率二極管(勵(lì)磁二極管及中性點(diǎn)二極管)二極管命名及其符號(hào)代表的含義如下：例如ZQ10表示為汽車用整流二極管，額定正向電流為10A。4.前、后端蓋

端蓋（bearingbraket）的作用是支承轉(zhuǎn)子總成并封閉內(nèi)部構(gòu)造。交流發(fā)電機(jī)的前、后端蓋均用鋁合金鑄造而成，其上制有通風(fēng)口，用以通風(fēng)散熱。前、后端蓋上均裝有滾珠軸承，用以支承轉(zhuǎn)子總成。后端蓋內(nèi)裝有電刷與電刷架，兩只電刷裝在電刷架中的導(dǎo)孔內(nèi)，借助彈簧的彈力與滑環(huán)保持接觸。（a）外裝式電刷（b）內(nèi)裝式電刷圖3-19電刷及電刷架

兩個(gè)電刷中與發(fā)電機(jī)外殼絕緣的稱為絕緣電刷，其引線接到發(fā)電機(jī)后端蓋外部的接線柱“F”上，成為發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)接柱。另一個(gè)電刷是搭鐵的，稱為搭鐵電刷。

搭鐵電刷的搭鐵方式有兩種：引線用螺釘固定在后端蓋上（標(biāo)記為“－”）直接搭鐵，即內(nèi)搭鐵；搭鐵引線與發(fā)電機(jī)機(jī)殼絕緣，接到后端蓋外部的絕緣接線柱上（標(biāo)記為“F－”）通過(guò)調(diào)節(jié)器搭鐵，即外搭鐵。5.帶輪及風(fēng)扇（a）單面軸向通風(fēng)

（b）雙向軸向進(jìn)風(fēng)、徑向排風(fēng)桑塔納2000轎車的交流發(fā)電機(jī)圖3-20發(fā)電機(jī)的通風(fēng)3.1.3交流發(fā)電機(jī)的工作原理1.發(fā)電原理

發(fā)電機(jī)的三相定子繞組按一定規(guī)律分布在發(fā)電機(jī)的定子槽中，彼此相差120°電角度，且匝數(shù)相等。三相繞組的末端連在一起，成星形連接。圖3-21交流發(fā)電機(jī)的工作原理圖

因?yàn)槎ㄗ永@組是由三相繞組組成的，因而在三相繞組中產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°的交流電動(dòng)勢(shì)。

E＝CnΦ

式中E——每相繞組中電動(dòng)勢(shì)的有效值，Ⅴ；

C——發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)；

n——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，r／min；

Φ——磁極磁通，Wb。2.整流原理

硅整流器是利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷摹?）六管交流發(fā)電機(jī)整流電路

（a）三相橋式整流電路（b）三相交流電的波形圖3-22三相橋式整流電路及電壓波形

在三相橋式整流電路中，三只正極管和三只負(fù)極管都是輪流工作，所以流過(guò)每只二極管的平均電流Ip僅為負(fù)載電流If的三分之一。

有些交流發(fā)電機(jī)帶有中心抽頭，它是從三相繞組的中性點(diǎn)引出來(lái)的，其接線柱標(biāo)記為“N”。

中性點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)外殼（搭鐵）之間的電壓稱為中性點(diǎn)電壓，其數(shù)值等于發(fā)電機(jī)輸出電壓的一半。

中性點(diǎn)電壓用途很廣，常用來(lái)控制充電指示燈和各種用途的繼電器，如控制空調(diào)繼電器、磁場(chǎng)繼電器等。2）八管交流發(fā)電機(jī)整流電路

試驗(yàn)表明，在不改變交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下，在定子繞組的中性點(diǎn)處加裝中性點(diǎn)二極管后，發(fā)電機(jī)輸出功率與額定功率相比，可以提高10%～15%，并且轉(zhuǎn)速越高輸出功率增加越明顯。圖3-23八管交流發(fā)電機(jī)整流電路3）九管交流發(fā)電機(jī)整流電路

在有些交流發(fā)電機(jī)中，除了有普通交流發(fā)電機(jī)用來(lái)整流的六只二極管外，又多裝了三個(gè)功率較小的二極管，組成九管交流發(fā)電機(jī)。三個(gè)功率較小的二極管專門用來(lái)供給磁場(chǎng)電流，所以又叫磁場(chǎng)二極管。圖3-24九管交流發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)電路4）十一管交流發(fā)電機(jī)整流電路圖3-25十一管交流發(fā)電機(jī)整流和充電電路上海桑塔納、一汽奧迪等汽車采用十一管交流發(fā)電機(jī)，不僅能增大輸出功率，還可以用充電指示燈來(lái)指示發(fā)電機(jī)工作狀況。3.勵(lì)磁方式

向交流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組供電使其產(chǎn)生磁場(chǎng)的過(guò)程，稱為勵(lì)磁（excitation，亦稱激磁）。交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的勵(lì)磁方式有兩種形式，一種是由蓄電池供電，稱為他勵(lì)（separatelyexcited，亦稱他激）；

另一種是由發(fā)電機(jī)自身所發(fā)電能供電，稱為自勵(lì)（self–excitation，亦稱自激）。

當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速很低時(shí)，采用他勵(lì)方式。由于轉(zhuǎn)子磁極的剩磁很弱，在低轉(zhuǎn)速下僅靠剩磁產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不能使二極管導(dǎo)通，發(fā)電機(jī)不能自勵(lì)發(fā)電，此時(shí)必須由蓄電池供給發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組電流，使發(fā)電機(jī)具有較強(qiáng)的磁場(chǎng)，以使發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)迅速提高。

當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的電壓達(dá)到或超過(guò)蓄電池電壓，發(fā)電機(jī)開始向蓄電池充電，同時(shí)勵(lì)磁電流由發(fā)電機(jī)自己提供，發(fā)電機(jī)由他勵(lì)發(fā)電轉(zhuǎn)為自勵(lì)發(fā)電。3.2.1交流發(fā)電機(jī)的工作特性3.2交流發(fā)電機(jī)的工作特性與型號(hào)1.輸出特性交流發(fā)電機(jī)的輸出特性（out-putcharacteristic）也稱負(fù)載特性或輸出電流特性。輸出特性是指在發(fā)電機(jī)保持輸出電壓一定（即U=const）時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。一般對(duì)標(biāo)稱電壓為12Ⅴ的硅整流發(fā)電機(jī)，其輸出電壓恒定在14V，對(duì)標(biāo)稱電壓為24V的發(fā)電機(jī)，其輸出電壓恒定在28V。通過(guò)試驗(yàn)可以測(cè)得一條的輸出特性曲線。

圖3-26交流發(fā)電機(jī)的輸出特性由輸出特性可以看出發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率情況：（1）發(fā)電機(jī)只需在較低的空載轉(zhuǎn)速時(shí)，就能達(dá)到額定輸出電壓值。表明交流發(fā)電機(jī)具有低速充電性能好的優(yōu)點(diǎn)。空載轉(zhuǎn)速值是選擇發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比的主要依據(jù)。（2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升至滿載轉(zhuǎn)速時(shí)，即可輸出額定功率的電能。表明交流發(fā)電機(jī)具有發(fā)電性能優(yōu)良的特點(diǎn)。滿載轉(zhuǎn)速值是判斷在用發(fā)電機(jī)技術(shù)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速升到某一定值以后，發(fā)電機(jī)輸出電流就不再隨轉(zhuǎn)速的升高和負(fù)荷的增多而繼續(xù)增大。表明交流發(fā)電機(jī)具有自身控制最大輸出電流的功能，不需要設(shè)置電流限制器。

對(duì)于空載轉(zhuǎn)速值和滿載轉(zhuǎn)速值，發(fā)電機(jī)出廠技術(shù)說(shuō)明書中均有規(guī)定。使用中，只要測(cè)得這兩個(gè)數(shù)據(jù)，與設(shè)計(jì)值相比較，即可判斷發(fā)電機(jī)性能是否良好。2.空載特性交流發(fā)電機(jī)的空載特性（no-loadcharacteristic）是指在無(wú)負(fù)荷（即I=0）時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓與轉(zhuǎn)速之間的變化規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以繪出一條的空載特性曲線，如圖3-27所示。從空載特性曲線可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高，端電壓上升較快，由他勵(lì)轉(zhuǎn)入自勵(lì)發(fā)電時(shí)，即能向蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。這進(jìn)一步證實(shí)了交流發(fā)電機(jī)低速充電性能好的優(yōu)點(diǎn)。空載特性是判定交流發(fā)電機(jī)充電性能是否良好的重要依據(jù)。圖3-27交流發(fā)電機(jī)的空載特性3.外特性交流發(fā)電機(jī)的外特性（externalcharacteristic）是指轉(zhuǎn)速保持一定（即n=const）時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與輸出電流之間的關(guān)系。在經(jīng)不同恒定轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)后，可以繪出一組相似的的外特性曲線。

圖3-28交流發(fā)電機(jī)的外特性從外特性曲線可以看出，交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，端電壓也越高，輸出電流也越大。轉(zhuǎn)速對(duì)端電壓的影響較大。但當(dāng)保持在某一轉(zhuǎn)速時(shí)，端電壓均隨輸出電流的增大而相應(yīng)下降，端電壓受轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化的影響較大。因此，必須配用電壓調(diào)節(jié)器才能保持恒定的電壓值。

當(dāng)發(fā)電機(jī)處于正常工作狀態(tài)、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果突然失去負(fù)荷，則其端電壓會(huì)沿著外特性曲線急劇升高，這時(shí)發(fā)電機(jī)中的硅二極管以及調(diào)節(jié)器中的電子元件將有被擊穿的危險(xiǎn)。因此，應(yīng)該盡力避免外電路短路現(xiàn)象的發(fā)生。圖3-28交流發(fā)電機(jī)的外特性3.2.2交流發(fā)電機(jī)型號(hào)根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QT／T73－1993《汽車電氣設(shè)備產(chǎn)品型號(hào)編制規(guī)則方法》的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機(jī)的型號(hào)如下：（1）產(chǎn)品代號(hào)。用2或3個(gè)大寫漢語(yǔ)拼音字母表示，交流發(fā)電機(jī)的產(chǎn)品代號(hào)有JF、JFZ、JFB、JFW四種，分別表示交