汽车电器与电控技术课件

汽车电器与电控技术概述概述一、电器设备的功用一、电器设备的功用1、起动发动机、起动发动机2、汽油机的点火、汽油机的点火3、车辆的照明信号、车辆的照明信号4、汽车的电子控制与调节、汽车的电子控制与调节（8）汽车电话、声、像）汽车电话、声、像系统系统（9）防盗系统）防盗系统（10）中央门锁系统）中央门锁系统（11）安全气囊系统）安全气囊系统二、电器设备的组成二、电器设备的组成（一）电源（一）电源1、蓄电池（化学电源）电、蓄电池（化学电源）电能能-化学能储存、电能、化学能储存、电能、放电。放电。2、发电机（机械电源）机、发电机（机械电源）机械能械能-电能（交流电）、电能（交流电）、整流、直流电。整流、直流电。两电源并联使用，加调两电源并联使用，加调节器。节器。（二）用电设备（二）用电设备1、起动机：、起动机：直流电动机直流电动机 直流电直流电机械能、起机械能、起动发动机。动发动机。2、点火系统：、点火系统：传统点火系、电子传统点火系、电子点火系。点火系。3、照明灯、信号灯。、照明灯、信号灯。4、仪表、仪表（1）电流表：充电指示）电流表：充电指示灯、电子显示系统灯、电子显示系统（2）水温表：冷却温度）水温表：冷却温度指示灯（报警灯）、电指示灯（报警灯）、电子仪表板。子仪表板。（3）机油压力表：机）机油压力表：机油压力（报警灯）、油压力（报警灯）、车速里程表。车速里程表。（4）气压表：制动管）气压表：制动管路失效（报警灯）、路失效（报警灯）、发动机转速。发动机转速。（5）燃油表：油位报）燃油表：油位报警灯、水位、油量。警灯、水位、油量。（6）车速里程表：平）车速里程表：平均油耗。均油耗。5、辅助装置、辅助装置（1）电动刮水器（自动）电动刮水器（自动刮水器）刮水器）（2）除霜设备、洗涤器。）除霜设备、洗涤器。（3）电动汽油泵。）电动汽油泵。（4）柴油机起动预热）柴油机起动预热装置装置（5）电动车窗、中央）电动车窗、中央门锁。门锁。6、汽车的、汽车的电子控制与电子控制与调节（与前相同）调节（与前相同）三、特点三、特点 1、低电压：、低电压：12V（汽油（汽油机）、机）、24V（柴油机），（柴油机），国际发展趋势还会逐步国际发展趋势还会逐步有有42V。2、直流电：凡是电力起、直流电：凡是电力起动的，都采用直流电。动的，都采用直流电。3、并联：多数与电源、并联：多数与电源并联（电压不变）并联（电压不变）4、单线制：利用机体、单线制：利用机体导电。导电。第一章第一章 铅蓄电池铅蓄电池思考题思考题1、蓄电池充放电特性？、蓄电池充放电特性？2、蓄电池充放电方法？、蓄电池充放电方法？3、蓄电池容量的影响因素？、蓄电池容量的影响因素？1-1 铅蓄电池的功用构造铅蓄电池的功用构造一、功用一、功用1、起动发、起动发动机动机起动机、起动机、点火、电点火、电池放电。池放电。电池电压电池电压发电机电发电机电压压2、发动机、发动机低速运转低速运转电池放电电池放电同上同上3、用电负、用电负载太大时载太大时协助发电协助发电机供电、机供电、电池放电电池放电同上同上4、发动机正常运转，、发动机正常运转，用电负载较小，电池用电负载较小，电池存电不足时，发电机存电不足时，发电机供电，电池充电。供电，电池充电。二、构造二、构造（一）极板（一）极板组组1、极板、极板=栅架铅锑合金（栅架铅锑合金（68%），增加机械强度），增加机械强度+活性活性物质铅膏物质铅膏（Pb bO+H2 2O+H2 2SO4 4_Pb bSO4 4+H2 2O）栅架涂铅膏，干燥，加栅架涂铅膏，干燥，加入入H2SO4，充电，充电20小时。小时。（正极板、负极板）（正极板、负极板）正极板正极板PbO2，棕色，棕色，2V，正电位。，正电位。负极板负极板Pb，灰色，灰色，0.1V，负电位。，负电位。2、极板组、极板组（1）正负极板交错放）正负极板交错放置在电解液中（单格置在电解液中（单格电池，电池，2.1V。如。如6个单个单格，并联格，并联2.1V，串连，串连12.6V）。（2）正极板比负极板少）正极板比负极板少一片。一片。所以：负极板包围正极板。所以：负极板包围正极板。目的：正极板两侧放电一目的：正极板两侧放电一致，膨胀收缩一致，防致，膨胀收缩一致，防止弯曲。止弯曲。（3）正极板厚）正极板厚2.2mm 负极板厚负极板厚1.8mm国外：国外：正极板厚正极板厚1.5mm 负极板厚负极板厚1.1mm 应当尽量减少极板应当尽量减少极板厚度，使其内部渗入厚度，使其内部渗入H2SO4，比容量大，比容量大，起动性能好。起动性能好。比容量：单位极板比容量：单位极板面积所能提供的容量。面积所能提供的容量。（二）隔板（二）隔板作用：防止正负极板短路。作用：防止正负极板短路。特点：绝缘、耐酸、耐热、特点：绝缘、耐酸、耐热、多孔。多孔。木质木质.微孔塑料，微孔橡微孔塑料，微孔橡胶。胶。安装方法：竖直槽对安装方法：竖直槽对着正极板。着正极板。（1）脱落物沿竖槽落）脱落物沿竖槽落入底部。入底部。（2）正极板处电解液）正极板处电解液多，易于流动。多，易于流动。（三）壳体（三）壳体 耐热、酸、绝缘、耐热、酸、绝缘、透明、有一定机械强度透明、有一定机械强度（抗震动）（抗震动）硬橡胶：聚丙烯、塑料。硬橡胶：聚丙烯、塑料。1、电池盖：防尘、防电、电池盖：防尘、防电解液溅出。解液溅出。2、护板：防止异物落入。、护板：防止异物落入。3、底部突棱：、底部突棱：（1）增加支承强度。）增加支承强度。（2）空隙存放脱落物，）空隙存放脱落物，以防止堆积造成极板短以防止堆积造成极板短路。路。（四）电解液：（四）电解液：纯纯H2SO4（93%）+蒸蒸馏水，比重馏水，比重1.835。严控含铁量小于严控含铁量小于0.005，否则，自行放电。，否则，自行放电。电解液比重：取决于温度条件电解液比重：取决于温度条件（1.241.30）（1）热：易蒸发水分，所以，比重）热：易蒸发水分，所以，比重应小些。应小些。（2）冷：易结冰，所以，比重应大）冷：易结冰，所以，比重应大些。些。但比重太大，极板硫化严重。但比重太大，极板硫化严重。比重太小，内阻大，水多，冬季比重太小，内阻大，水多，冬季结冰。结冰。例：例：6QA90G6：单格数单格数Q：用途代号，起动用，起用途代号，起动用，起动型电池。动型电池。特点：特点：内阻小，迅速供给起内阻小，迅速供给起动机大电流动机大电流200600A（汽油机），（汽油机），1000A（柴油（柴油机）机）A：极板类型代号。极板类型代号。其中其中A干荷电电池极板。干荷电电池极板。H湿荷电电池极板。湿荷电电池极板。W免维护极板。免维护极板。（P7P7表表表表1-11-1）90：额定容量额定容量A、H。G：特殊性能。特殊性能。其中：其中：G高起动功率。高起动功率。D低温型。低温型。干荷电铅蓄电池：干荷电铅蓄电池：极板组在干燥状态下，能极板组在干燥状态下，能够长期保存在制造过程中所得够长期保存在制造过程中所得到的电荷。到的电荷。保存期（保存期（2年内）如需使用，年内）如需使用，加入符合规定密度的电解液加入符合规定密度的电解液15min后，不需初充电即可使后，不需初充电即可使用。用。负极板负极板Pb b极易氧化。极易氧化。所以：所以：在负极板的铅膏中加在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂等防入松香、油酸、硬脂等防氧化剂。化成过程有深放氧化剂。化成过程有深放电循环，使活性物质深化。电循环，使活性物质深化。清水冲洗后，放入清水冲洗后，放入防氧化剂（硼酸、水杨防氧化剂（硼酸、水杨酸）中浸渍处理。形成酸）中浸渍处理。形成保护内膜，干燥（干燥保护内膜，干燥（干燥罐中冲入惰性气体或抽罐中冲入惰性气体或抽真空）真空）12蓄电池的工作原蓄电池的工作原理理一、放电过程一、放电过程（一）极板在电解液中，少量（一）极板在电解液中，少量溶解。溶解。1、正极、正极PbO2+2H2SO4 Pb4+（沉附在正极板）（沉附在正极板）+2S04（离（离子状态）子状态）+H2O所以：正极板具有正电位。所以：正极板具有正电位。2、负极、负极Pb-2e(留在负极板上留在负极板上)Pb2+所以：负极板具有负电所以：负极板具有负电位位0.1V。（二）外电路接通、（二）外电路接通、放电放电 2e从负极从负极-正极，正极，If f从正极从正极-负极负极正极得正极得e，Pb4+2ePb2+Pb2+S042Pb SO4负极失负极失e，Pb-2ePb2+Pb2+S042Pb SO4 图图2.2 铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程-充电状态；充电状态；-溶解电离；溶解电离；-接入负载接入负载 -放电状态放电状态 二、充电过程二、充电过程 外加直流电源，外加直流电源，Uc使使Ic从负极从负极-正极，正极，2e从正极从正极-负极负极。正极失正极失e，Pb2+-2e Pb4+负极得负极得e，Pb2+2e Pb 图图2.3 铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程 -放电状态；放电状态；-溶解电离；溶解电离；-通入电流；通入电流；-充电状态充电状态 结论：结论：1、充放电过程是互逆的化学反应、充放电过程是互逆的化学反应。放电PbO2 2+Pb b+2H2 2SO4 4 2Pb bSO4 4+2H2 2o 充电 2、放电过程中：硫酸、放电过程中：硫酸浓度下降，水增加。浓度下降，水增加。充电过程中：硫酸充电过程中：硫酸浓度上升，水减少。浓度上升，水减少。正极板附近的硫酸正极板附近的硫酸增、减量是负极板的增、减量是负极板的1.67倍。倍。3、放电终了时，只有放电终了时，只有20-30%的活性物质转化为的活性物质转化为Pb bSO4，堵堵塞极板，内部塞极板，内部70-80%的活性的活性物质，得不到硫酸，无法反物质，得不到硫酸，无法反应。应。所以：应提高极板的孔隙度，所以：应提高极板的孔隙度，减少极板厚度。减少极板厚度。1-3铅蓄电池的特性铅蓄电池的特性一、静止电动势一、静止电动势Ej 1、外电路断开时，蓄电池、外电路断开时，蓄电池正负极之间的电位差。正负极之间的电位差。（不充电、不放电（不充电、不放电即：即：静止状态）静止状态）Ej=0.84+r2525CC0.84电动势常数电动势常数r2525CC电解液在电解液在25C时的密度（时的密度（298K）r2525CC=rt+（t-25），），（r288288k=273+25C），），可见，可见，r越大，越大，Ej上上升，但不能随意加大升，但不能随意加大r，硫化、腐蚀、自行放电。硫化、腐蚀、自行放电。rt实测密度。实测密度。t实测温度。实测温度。0.0075，密度密度温度温度系数系数2、内阻、内阻Ro电解液电解液与温度有关的密度与温度有关的密度极板极板活性物质活性物质隔板隔板材料材料极桩极桩接触电阻接触电阻Ro（20C时）时）=Ue/17.1 c2020Ue蓄电池额定电压。蓄电池额定电压。c2020蓄电池额定容量。蓄电池额定容量。二、放电特性：恒流二、放电特性：恒流放电时，蓄电池端电放电时，蓄电池端电压压Uf，电动势，电动势E和电和电解液密度解液密度r2525CC，随时，随时间而变化的规律。间而变化的规律。（一）（一）r2525CC，直线下降，直线下降所以：所以：H2SO4耗量与耗量与H2O生成量与生成量与t成正比成正比,r2525CC每每下降下降0.04，放电约，放电约25%。（二）（二）（1）Ej与与r25 5CC成正比成正比（2）Ej大于大于E，放电过程中，极板孔隙内放电过程中，极板孔隙内的的电解液密度小于容器内液密度小于容器内电液密度电液密度。（三）（三）UfUf=E-IfROO，所以：，所以：Uf小于小于E。（1）放电开始，下降较快，）放电开始，下降较快，2.11至至2.0。（极板孔隙内。（极板孔隙内H2SO4迅速消耗，迅速消耗，r下降迅下降迅速）速）（2）后来均匀缓降，）后来均匀缓降，2.0至至1.85，（容器内，（容器内电解液在密度差作用电解液在密度差作用下，渗入极板孔隙，下，渗入极板孔隙，r递减）递减）（3）放电临近终了，速降，）放电临近终了，速降，1.85至至1.75。穿透深度增加穿透深度增加 PbSO4,体积大（是体积大（是PbO2的的1.86倍，是倍，是Pb的的2.68倍）倍）堵塞极板孔隙，所以，堵塞极板孔隙，所以，电解液难以渗透，电解液难以渗透，r速降。速降。（4）终止电压）终止电压1.7V（r2525CC=1.11）停止放电停止放电：E上升至上升至Ej（1.95V）。继续放电：产生粗结晶继续放电：产生粗结晶PbSO4，不易还原，损坏极板不易还原，损坏极板。（5）放电电流越大，放电时）放电电流越大，放电时间越短，终止电压越低。间越短，终止电压越低。If=0.1c2020，t=10小时，小时，Uf=1.7V If=3c2020，t=1/12小时（小时（5分钟）分钟），Uf=1.5V。图图2.4 蓄电池的放电特性曲线蓄电池的放电特性曲线 三、充电特性三、充电特性 恒流充电过程中，恒流充电过程中，Ej，Uc，r2525 C C，随充电时间而变，随充电时间而变化的规律。化的规律。（一）（一）r2525 C C 直线上升，（在直线上升，（在单位时间内生成的单位时间内生成的H2SO4是是相同的）相同的）（二）（二）Ej随随r2525 C C而上升，而上升，但但Ej容器中的浓度。容器中的浓度。（三）（三）Uc=E+IcRo，所以：所以：E额额定容量的定容量的12%，用负荷放电叉，用负荷放电叉检查时，电压迅速下降。检查时，电压迅速下降。2、原因：、原因：（1）电解液或极板有杂质，形成小电）电解液或极板有杂质，形成小电池局部放电。池局部放电。（2）隔板破裂，内部正负极短路。）隔板破裂，内部正负极短路。（3）活性物质脱落太多，在底部堆积，使）活性物质脱落太多，在底部堆积，使极板短路。极板短路。（4）电池盖上存水或电解液极桩短路。）电池盖上存水或电解液极桩短路。（5）长期放置不用，）长期放置不用，H2 2SO4 4下沉，下部密下沉，下部密度较大，极板上下部有电位差。度较大，极板上下部有电位差。3、排除方法：、排除方法：完全放电，使极板杂质进入电解液后完全放电，使极板杂质进入电解液后倒出，用蒸馏水冲洗极板，再换入电解倒出，用蒸馏水冲洗极板，再换入电解液充电。液充电。（三）活性物质脱落（三）活性物质脱落 1、现象：充电时电解液混浊，有褐色物，、现象：充电时电解液混浊，有褐色物，r不能达到正常值，容量不足。不能达到正常值，容量不足。2、原因：、原因：（1）经常过度充电（气泡）：）经常过度充电（气泡）：过度充电，使栅架过分氧化，造成活过度充电，使栅架过分氧化，造成活性物质与栅架松散剥离。压力或充电电性物质与栅架松散剥离。压力或充电电流太大或温度太高（形成树状晶体流太大或温度太高（形成树状晶体Pbo2），使活性物质脱落。），使活性物质脱落。（2）经常过度放电或放电电流太大。）经常过度放电或放电电流太大。（3）排除方法：脱落量少的清除后再）排除方法：脱落量少的清除后再用，量大的更换新极板。用，量大的更换新极板。4、极板短路、极板短路（1）现象：充电时，温度高、电压低、）现象：充电时，温度高、电压低、密度低，充电末期产生气泡少或产密度低，充电末期产生气泡少或产生气泡太晚。生气泡太晚。用放电叉检查时，单格电压速降用放电叉检查时，单格电压速降至零。至零。（2）原因：极板短路）原因：极板短路A、隔板破裂、隔板破裂B、极板拱曲：充放电电流太大，极、极板拱曲：充放电电流太大，极板上活性物质体积变化不同引起。板上活性物质体积变化不同引起。C、底部沉淀物太多、底部沉淀物太多（3）排除方法：）排除方法：更换隔板或倒出电解液，用蒸馏更换隔板或倒出电解液，用蒸馏水冲洗后再充电。水冲洗后再充电。二、使用注意事项二、使用注意事项 1、固定牢固、接触良好、外表、固定牢固、接触良好、外表清洁。清洁。安装电池：先接火线，后接搭铁线。安装电池：先接火线，后接搭铁线。拆下电池：先拆搭铁线，以防搭铁。拆下电池：先拆搭铁线，以防搭铁。2、经常检查液面高度，高出极板、经常检查液面高度，高出极板 10-15mm。过高：易洒出，腐蚀机体。过高：易洒出，腐蚀机体。过低：外露部分氧化。过低：外露部分氧化。3、根据气温条件，经常检查调整、根据气温条件，经常检查调整电液密度，并保持各单格密度一致。电液密度，并保持各单格密度一致。本地冬季本地冬季-20，可定为，可定为1.27。夏季可定为夏季可定为1.23。4、严禁大电流放电、严禁大电流放电 起动时间起动时间0.3e,应适当降低应适当降低Uc，待电池，待电池E上升后，再上升后，再将将Uc充至规定值充至规定值14.8V。优点：优点：1、必须与充电电源并联。、必须与充电电源并联。2、tc短，适合于补充充电。短，适合于补充充电。缺点：缺点：1、不易将电池充足。、不易将电池充足。2、充电初期、充电初期Ic太大，对极板不利，形太大，对极板不利，形成树枝状成树枝状Pb02 2，易脱落。，易脱落。（三）脉冲快速充电（可缩短（三）脉冲快速充电（可缩短tc）1、充电可接受电流与过充电的问题，、充电可接受电流与过充电的问题，关键问题是：关键问题是：（1）充电可接受电流。）充电可接受电流。（2）充电极化问题。）充电极化问题。曲线图Ictc曲线表示：曲线表示：（1）充电可接受电流呈指数规律下降。）充电可接受电流呈指数规律下降。（2）在充电的任意时间，只要）在充电的任意时间，只要Ic当时的可接当时的可接受受I就会过充电。就会过充电。所以：缩短充电时间所以：缩短充电时间tc的有效方法，是使的有效方法，是使Ic尽尽快接近可接受电流。快接近可接受电流。2、充电极化问题：充电过程中，电池正负极、充电极化问题：充电过程中，电池正负极之间的电位差之间的电位差Ej（2.1V），此种现象导致），此种现象导致极化。极化。（1）欧姆极化：）欧姆极化：Ic流经电池内阻流经电池内阻Ro，造成电，造成电压降压降IcRo，停充后，欧姆极化即消失。，停充后，欧姆极化即消失。（2）浓差极化：）浓差极化：极板孔隙内极板孔隙内r 孔隙外的孔隙外的r，造成极板，造成极板电位上升，停充后，内外渗透。极板孔隙电位上升，停充后，内外渗透。极板孔隙内内r=孔隙外的孔隙外的r，浓差极化即可消失。，浓差极化即可消失。（3）电化学极化：）电化学极化：充电终了时充电终了时因为：电解水因为：电解水H+的聚集的聚集，产生附加电位差。，产生附加电位差。所以：充电终了时的所以：充电终了时的Ic越大，电化学极化越越大，电化学极化越严重，产生附加电位差严重，产生附加电位差=0.33V。3、脉冲快速充电、脉冲快速充电（1）因为：充电）因为：充电初期初期可接受电流很大。可接受电流很大。所以：所以：Ic=0.8-1.0C2020定流充电，使电定流充电，使电池在短时间之内达到容量的池在短时间之内达到容量的60%。（2）当）当Uc单格单格=2.4V，并冒气泡时，并冒气泡时，再通过脉冲充电法消除极化。再通过脉冲充电法消除极化。A、先停、先停25ms，使欧姆极化消失，使欧姆极化消失，浓差极化也因扩散作用而部分消失。浓差极化也因扩散作用而部分消失。B、反向充电、反向充电 脉宽脉宽1501000s，反向充电电流，反向充电电流=正向电流的正向电流的1.5-3倍。消除电化学极倍。消除电化学极化的电荷积累和极板孔隙中形成的气化的电荷积累和极板孔隙中形成的气体，并进一步消除浓差极化。体，并进一步消除浓差极化。C、再停充、再停充25ms后再进行正脉冲充电，后再进行正脉冲充电，周而复始。周而复始。优点：优点：1、可缩短、可缩短tc，初充电，初充电5h，补充充电只，补充充电只有有0.51.5h。2、空气污染少，省电。、空气污染少，省电。所以：在电池集中，充电频繁或应急部所以：在电池集中，充电频繁或应急部门多用此法。门多用此法。缺点：缺点：1、不能将电池完全充足。、不能将电池完全充足。2、对电池寿命不利。、对电池寿命不利。二、充电的种类二、充电的种类（一）初充电（一）初充电 新电池使用前，必须初充电。新电池使用前，必须初充电。方法：方法：（1）初充电电流）初充电电流=额定容量的额定容量的1/15。T=25-30h,充至单格电压充至单格电压=2.32.4V时，放出气泡时，放出气泡。（2）上述电流减半，充至放出剧烈气）上述电流减半，充至放出剧烈气泡，密度和电压泡，密度和电压2h不变，全部充电时不变，全部充电时间约间约 6070小时。小时。（二）补充充电（二）补充充电 车辆使用时，常有充电不足的车辆使用时，常有充电不足的现象，一月一次补充充电，下列情现象，一月一次补充充电，下列情况必须补充充电：况必须补充充电：1、密度降至、密度降至1.15以下，单格电压降以下，单格电压降至至1.70以下。以下。2、冬季放电超过、冬季放电超过25%，夏季超过，夏季超过50%。3、灯光暗、喇叭不响、起动无力。、灯光暗、喇叭不响、起动无力。（三）预防硫化过充电（三）预防硫化过充电（3个月一次）个月一次）平常充电不足，部分平常充电不足，部分PbSO4不能产生不能产生PbO2和和Pb，用补充电流充足，间断一小，用补充电流充足，间断一小时；再用时；再用1/2电流充电，直至电解液沸腾，电流充电，直至电解液沸腾，再间断，重复多次。再间断，重复多次。（四）锻炼循环充电（四）锻炼循环充电（3个月一次）个月一次）因为：电池经常处于部分放电状态，因为：电池经常处于部分放电状态，许多活性物质不能参与反应而收缩。许多活性物质不能参与反应而收缩。所以：正常充足后，用所以：正常充足后，用20小时放电率小时放电率完全放电，迫使活性物质全部参与反完全放电，迫使活性物质全部参与反应，在正常充电后使用。应，在正常充电后使用。祝您成功祝您成功感谢收看感谢收看