學習目標2：正確認識汽車供電系統(tǒng)

1、學習目標2能夠正確認識汽車供電系統(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、電壓調(diào)節(jié)器、充電指示燈、點火開關(guān)、導(dǎo)線和電纜等組成。蓄電池和發(fā)電機并聯(lián)于汽車電路之中，發(fā)電機是主要電源，蓄電池是輔助電源，供電系統(tǒng)的組成如圖所示。 在發(fā)動機起動時，蓄電池向起動機和點火系統(tǒng)供電。發(fā)動機起動后正常工作時，由發(fā)電機向用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電。由于發(fā)電機是由發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動的，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)電機輸出的電壓也會變化。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 發(fā)電機是汽車用電設(shè)備的主要電源。汽車上所用的交流發(fā)電機按調(diào)節(jié)器是否單獨安裝可分為兩大類：一類交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器單獨安裝，稱為硅整流交流發(fā)電機；另一類交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器安裝在發(fā)電機內(nèi)部，稱為整體式交流發(fā)電機。 硅整流三相交流發(fā)電機應(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)電機的結(jié)構(gòu) 三相交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，如圖所示。 （1）轉(zhuǎn)子 交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的作用產(chǎn)生磁場，由滑環(huán)、轉(zhuǎn)子軸、爪極、磁扼、磁場繞組等部件組成，如圖（a）所示。 轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極空腔內(nèi)裝有勵磁繞組和磁軛?；h(huán)（集電環(huán)）由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與

3、軸絕緣，兩個滑環(huán)分別與勵磁繞組的兩端相連。 當給兩滑環(huán)通入直流電時，勵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，從而形成相互交錯的磁極，如圖（b）所示。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場。 （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)電機的前后端蓋固定在一起。當轉(zhuǎn)子在內(nèi)部轉(zhuǎn)動時，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、動勢。 （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極管兩種，引出正極的為正極管，引出負極的為負極管，如圖所示。 6管交流發(fā)電機的整流器由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。安裝負極管的為負極板，負極板和發(fā)電機外殼直接相連（搭鐵），也可將發(fā)電機的后端蓋直接作為負極板。 （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)引入勵磁繞組，兩個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）帶輪及風扇 交流發(fā)電機的前端裝有帶輪和風扇，由發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸和風扇一起旋轉(zhuǎn)，風扇用于發(fā)電機的散熱。 （6）電壓調(diào)節(jié)器 由于交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動的，因此發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨發(fā)動機工況的不同，變化范圍非常大，導(dǎo)致發(fā)電機的輸出電壓變化較大，無法滿足汽車用電設(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)電機轉(zhuǎn)速變化時，自動控制發(fā)電機電壓保持恒定。使其不會因電機轉(zhuǎn)速高時電壓過高，而燒壞用電設(shè)備或?qū)е滦铍姵剡^充電。也不會因發(fā)電機轉(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)電機的型號 根據(jù)國家汽車行業(yè)標準QC/T73-1993汽車電氣設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機型號由五部分組成。 （1）產(chǎn)品代號用字母表示： JF硅整流交流發(fā)電機；JFZ整體式交流發(fā)電機；JFW無刷交流發(fā)電機。 （2）電壓等級代號用數(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）電流等級代號如表所示。表 交流發(fā)電機電流等級代號

7、電流等級代號123456789電流（A）19202930394049505960697079808990 （4）設(shè)計序號表示產(chǎn)品設(shè)計的先后順序。 （5）交流發(fā)電機以調(diào)整臂的位置作為變型代號。從驅(qū)動端看，Y右調(diào)整臂，Z左調(diào)整臂。若無字母，表示調(diào)整臂位于中間位置。 例如JFZ1913Z型交流發(fā)電機型號的含義為：整體式交流發(fā)電機、電壓等級為12V、輸出電流大于90A、第13次設(shè)計和調(diào)整臂位于左邊。4.2.2 蓄電池 蓄電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能，靠其內(nèi)部的化學反應(yīng)儲存電能或向用電設(shè)備供電。是一個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)電機兩個直流電源，其中發(fā)電機是主電源，蓄電池是輔助電源

8、。兩個直流電源的互補，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)動機起動時，蓄電池向起動系、點火系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)等用電設(shè)備供電。當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)電機電壓低于蓄電池的充電電壓時，由蓄電池向用電設(shè)備供電。當發(fā)動機中、高速運轉(zhuǎn)時，發(fā)電機電壓高于蓄電池的充電電壓時，蓄電池將發(fā)動機的剩余電能儲存起來。當發(fā)電機過載時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機向用電設(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。同時各國各國正在不斷探索和研制電動汽車，其主要動力源為新型高能動力電池。

9、各種電池的優(yōu)缺點如表所示。表 蓄電池的分類類型優(yōu)點缺點適用車輛鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)阻小、電壓穩(wěn)定、可短時間提供強大的起動電流、價格便宜比容量小、使用壽命相對較短一般車輛鎳堿蓄電池容量大、使用壽命長、維護方便、能承受大電流放電而不易損壞活性物質(zhì)導(dǎo)電性差、價格較高使用時間長、可靠性能高的車輛動力電池比容量大、無污染、充放電性能好、使用壽命長結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高電動汽車 鉛酸蓄電池由于結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)阻小和價格便宜等優(yōu)點，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鉛酸蓄電池等。各種鉛酸蓄電池的特點如表所示。表 鉛酸蓄電池的分類類型特點普通鉛酸蓄電池新蓄電池

10、的極板不帶點，使用前需按規(guī)定加注電解液并進行初充電，初充電時間較長，需要定期維護。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。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。免維護鉛酸蓄電池使用中不需要維護，可用34年不需補加蒸餾水，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行干燥，便制成極板。 蓄電池充放電的化學反應(yīng)主要是依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液進行。將正負極板各一片浸入電解液中，可獲得2V的電動勢。為了增大蓄電池容量，通常把多片正負極板并聯(lián)，用橫板焊接成正負極板組，構(gòu)成一個單格蓄電池，如圖（a）所示。一個蓄電池通常由一個或幾個單格電池串聯(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械強度，如圖（b）所示。為了減低蓄電池的內(nèi)阻，改善

12、蓄電池的起動性能，有些蓄電池采用了放射形柵架。 （2）隔板 隔板在正、負極板間起絕緣作用，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，當正極板上的活性物質(zhì)脫落時，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個或6個相互分離的單格，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，電池蓋上有每個單格電池的加液孔，用于添加電解液和蒸餾水，以及測量電解液密度、溫度和液面高度。蓄電池化學反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可通過加液孔蓋上的通風孔順利排出。 （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。一個為正接線柱，旁邊標有+或P記號；另一個為負極接線柱，旁邊標有-或N記