汽车充电系统论文

设计（论文）题目 学 院： 学生姓名： 专业班级： 学 号： 指导教师： 200 年 月 日摘要汽车充电系统由蓄电池、交流发电机及工作状态指示装置组成。采用并联方式连接。在充电系统中，一般还包括调压器、点火开关、充电指示灯、电流表和保险装置等。发电机作为汽车运行中的主要电源，担负着除了启动系统之外所设备供电和向蓄电池充电的任务。由于发电机是由发动机经传动带驱动旋转的，当发动机转速变化时发电机输出电压是变化的。为满足汽车用电设备和向蓄电池充电的恒定电压要求，充电系统中设有电压调节器，通过调整发电机的励磁电流，保持发电机在转速和负荷变化时输出稳定的电压。充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反映蓄电池是处于充电还是放电状态关键词：蓄电池； 原理； 检修；充电系统AbstractThe charging system from the battery, and the exchange of the state indicates the device consisting of parallel manner. the connection. at the charging system, including the regulators and the ignition switch, battery indicator is the device and etc, The car running in as the main power in your system, except for the supply of equipment and to charge the battery of the generator. because the engine is spun by the belt, when the engine speed changes in the output voltage is changing To meet the use of electric equipment and to charge the battery of a charging system, the regulator to adjust voltages, and generators and ncouragement to keep the change in speed and magnitude of output voltage. the charging of the state indicates the device used to indicate the charging systems of the work of the situation, reflected the battery is on a charge or discharge conditionKey words: accumulator； Principle ； Overhaul； charge system第一章 绪论当今世界科学技术迅猛发展，极大地促进了汽车技术的高速发展，同时人们对汽车的舒适性、安全性、可靠性的要求也在不断的提高，这也促进了汽车电子设备装置的发展。因此，对充电系统的要求也就越来越高，是现代汽车技术发展标志之一。随着现代汽车技术大量的融进了电子技术、计算机技术和控制技术等，使得汽车电器系统的结构也越来越复杂，控制部分的电子化程度也越来越高，使得电源系统的使用负荷越来越重，使得对充电系统的要求越来越高。此论文主要是研究汽车充电系统及其故障诊断，其目的是通过对相关资料、研究材料的综合归纳，进一步深刻的对汽车充电系统全面的解析；从中更能了解到自汽车充电系统在汽车中的运用，全面、系统的掌握其原理及组成。懂得如何使用、保养和检修，为日后踏如社会实践打下坚实的基础。汽车充电系统及其故障诊断1汽车充电系统的组成与作用1汽车充电系统的组成汽车充电系统由蓄电池、交流发电机及工作状态指示装置组成。采用并联方式连接。在充电系统中，一般还包括调压器、点火开关、充电指示灯、电流表和保险装置等。汽车充电系统线路示意图见图1。发电机作为汽车运行中的主要电源，担负着除了启动系统之外所设备供电和向蓄电池充电的任务。由于发电机是由发动机经传动带驱动旋转的，当发动机转速变化时发电机输出电压是变化的。为满足汽车用电设备和向蓄电池充电的恒定电压要求，充电系统中设有电压调节器，通过调整发电机的励磁电流，保持发电机在转速和负荷变化时输出稳定的电压。充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反映蓄电池是处于充电还是放电状态。调节器在结构型式上分为电磁振动式、晶体管式和集成电路式。当调节器置于发电机内部时常称为内装式调式器，若调节器除控制发电机电压外，还控制充电指示灯、过压保护、充电系统故障指示等功能时，则称为多功能调节器。工作状态指示装置：如日本汽车充电系统工作指示装置，常用的是由继电器或调节器控制的指示灯，个别车型也采用电流表或电压表的方法，有的是电流表和指示灯共用。1.1蓄电池蓄电池的功用在汽车上，蓄电池和发电机(由发动机带动并发电)并联连接且相互配合供给全车用电器所需要的电能，全车用电器均与这两个电源并联连接，如图11所示。蓄电池的功用有 1)起动发动机时给起动系、点火系等用电器供电。 2)当发电机出现不发电或欠发电故障时给用电器供电。 3)当同时工作的用电器过多、用电量超过发电机供电能力时，与发电机共同给用电器供电。 4)发动机运转中，当发电机电压高于蓄电池电动势时，蓄电池将发电机多余的电能转变成化学能储存起来。 5)蓄电池在电系中相当于一只大容量电容器，能够稳定电系电压，吸收电系中出现的瞬时过电压，使整车电系电压得以净化，为电子元件的工作提供了一个良好的电气环境。蓄电池的构造 蓄电池由3个或6个单格电池串联而成。每个单格电池的标准电压为2V，它们串联成6V或12V蓄电池供汽车选用。目前汽车均选用12V蓄电池。当汽车电系电压设计为24V(如柴油发动机汽车)时，则配用2个12V蓄电池串联供电。现代汽车蓄电池的构造如图12所示，它主要由极板、隔板、电解液和壳体组成。 二、蓄电池的工作原理 蓄电池的工作是由放电与充电两个过程组成的，其成流过程理论如下所述。 图15示出蓄电池充放电过程示意图。(1)放电 放电过程中负极板上的反应比较简单，海绵状铅在溶解压力作用下，以铅离子的状态进入电解液中。然后，铅离子与电解液中的硫酸根离子发生反应生成硫酸铅又附着在极板上。 正极板上的反应比较复杂。在通过电流的条件下有少量的二氧化铅进入电解液中，与电解液中水的作用，可以生成氢氧化铅，又游离成4价的铅离子和1价的氢氧根离子，4价铅离子获得电子后又生成2价铅离子，最后2价的铅离子与硫酸根离子化合生成硫酸铅。 这样，在放电过程中正负极板上生成的都是硫酸铅。此时，随着放电的不断进行，硫酸逐渐消耗，并且生成水，使电解液浓度逐渐减小，比重逐渐降低。 (2)充电 在外部电流的作用下，负极板上的2价铅离子可获得两个电子生成铅，并以固体状析出。同时，电解液中的氢离子与负极板上脱离下来的硫酸根离子结合生成硫酸。 正极板上的2价铅离子在外部电流作用下，失去两个电子变为4价铅离子。每个铅离子又与电解液中氢氧根离子结合，生成二氧化铅并在极板上析出。同时生成水。而电解液中的硫酸根离子将与氢离子结合生成硫酸。1.2交流发动机交流发电机结构及工作原理1）交流发电机组成由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两部分组成。2）三相同步交流发电机三相同步交流发电机的作用是产生三相交流电。主要有转子、定子、前后端盖、风扇及皮带轮等组成。转子 是三相同步交流发电机产生旋转磁场的部分。由转轴、两块爪形磁极、磁轭、激磁绕组、滑环等部件组成。定子 又称电枢，是三相同步交流发电机产生三相交流电的部件。由铁芯和三相星形连接的绕组组成。前后端盖、电刷、风扇、皮带轮等。3）整流器常见的整流器由六只二极管组成。元件板上装三只正极二极管，后端盖上装三只负极二极管，接在发电机三相绕组上，组成全波桥式整流电路，将发电机发出的三相交流电变为直流输出。4）交流发电机工作原理当转子旋转时，磁力线与定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交变电动势，其频率为： 式中，P为磁极对数，n为转速（r/min）。三相电动势为近似的正弦波，三相波形相同，频率相、幅值相等，相位互差120电角度。在六只硅二极管组成的三相桥式全波整流电路中，正极管在三相交流电正半周导通，负极管在三相交流电负半周导通，同时有一个正极和一个负极管导通，周而复始，在负载两端就可得到较平稳的直流电压。1.3调节器交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压保持稳定。1）触点式电压调节器触点式电压调节器又称电磁振动式电压调节器，分为双极触点式和单级触点式两种。双极触点式有两对触点，常闭触点为低速触点，常开触点为高速触点；单级触点式只有一对触点。其工作原理是通过改变触点式闭合或断开的时间长短来改变激磁电流的大小，从而使输出电压恒定。此种电压调节器已趋淘汰。2）电子电压调节器（1）电子电压调节器一般由二三个三级管，一个稳压二极管以及一些二极管、电容、电阻等构成。分为可拆式与密封式两种。电子电压调节器通过电子开关即大功率三极管的高速导通或截止改变激磁绕组电路通断的时间比例，从而使输出电压恒定。当发动机电压高于规定值时，三极管截止切断激磁电流，使电压下降；当电压降到低于规定值时，三极管又导通，激磁电路接通电压又上升，如此反复把电压稳定在规定值。（2）分析电子电压调节器电路的工作过程，以教材第59页图233为例： 合上点火开关，蓄电池同时加到由 、 、 组成的分压器及三极管 的偏置电路 、 上，此时，分压器至稳压管Z的反向电压低于Z的反向击穿值，Z截止，所以下截止， 出于正向偏置而导通。激磁绕组有电流流过，电压上升。 当转速升高，发电机电压高于蓄电池电压时，进入自激，稳压管Z被反向击穿， 有基极电流而导通， 被短路而截止，电压下降。 当发电机电压下降低于调压值时，稳压管Z又截止， 也截止， 又导通，电压又升高。如此反复，使发电机电压稳定在规定值上。2汽车充电系统的控制目前在国产部分汽车和大部分进口汽车上广泛应用充电指示灯代替传统电流表来指示交流发电机的发电情况。闭合点火开关后，正常情况下，交流发电机发电时充电指示灯灭；交流发电机不发电时充电指示灯亮。且亮度比其他指示灯稍暗。充电指示灯的控制，一般有2种方式：一是在6管交流发电机上利用交流发电机的中性点电压通过继电器进行控制，二是采用9管交流发电机时通过附加的3个励磁二极管进行控制。利用交流发电机中性点电压通过继电器进行控制的充电指示灯工作原理是：接通点火开关，当交流发电机输出电压低于蓄电池充电压时，中性点电压低于4555V，充电指示继电器触点断开，蓄电池分2路向磁场绕组供电，一路经电压调节器附加电阻到磁场绕组，另一路经充电指示灯到磁场绕组，此时充电指示灯发亮。由于充电指示灯的电阻与电磁场绕组及电压调节器附加电阻(二者并联)所组成的合成电阻串联，根据串联电路的分压原理，充电指示灯两端的电压低于电源电压，这就使得充电指示灯的正常亮度比其他指示灯稍暗。随着交流发电输出电压升高，中性点电压随着升高。当交流发电机输出电压达到蓄电池充电电压时，中性点火电压达到4555V，充电指示强电器线圈产生的电磁吸力使触点闭合，从而使充电指示灯被短路而熄灭。交流发电机开始向蓄电池进行充电，此时充电系统进入正常工作状态。3 充电系统的故障部位和原因分析充电系统的常见故障部位和原因见表1。4 充电系统的常见故障检修及排除41不充电发动机在中等以上转速时， 电流表指针指示不充电，充电指示灯亮，首先要考虑蓄电池充电情况，若充电不足为发电装置故障；不充电除了传动皮带过松打滑，一般要检查发电机本身不发电或调节器故障，以及充电电路断路故障。如发电机内部整流脱落或电枢接线柱底部与二极管元件板接触处不通；二极管击穿短路，造成定子绕组烧损；电刷在炭刷架内卡住接触不良，或磁场绕组断路等。诊断中提高发动机转速，电流表指示不充电；开大灯，如电流表指针瞬间的偏转放电方向，则为发电机与调节器工作正常，而是蓄电池充电已足；若电流表指针较大的偏向放电方向，则故障在发电机或调节器，应检查充电线路各接头是否良好，风扇皮带是否过松及发电机、调节器的技术状况。首先验证充电系统是否确实有故障，将发动机置于中速运转，在开前照灯的瞬间，电流表指针偏向“+”方向或保持原位不动，为蓄电池已充足电，充电系统工作正常。如果电流表指针偏向“一”方向，为充电系统有故障，应予检修。42充电电流过小蓄电池在存电不足的情况下，提高发动机转速，电流表指针指示较小的充电电流，则为充电电流过小故障。这一般是发电机本身电压不足，调节器技术状态不良以及充电线路中电阻增大所致。可按以下步骤判断和排除：检查蓄电池、发电机、调节器和电流表等各机件的接线柱及其导线连接是否牢靠。检查风扇皮带是否过松而使发电机转速不高。在上述情况正常时，可在发动机中等转速下检查调节器的限额电压，拆检发电机是否有磨损损坏的异常现象。检查调节器活动触点是否烧蚀或有无氧化物，活动触点臂与铁芯间间隙及弹簧拉力是否符合技术要求；调节器接线有无松动现象。发现异常现象应及时修复。发动机在中速以上运转时，接通前照灯，若电流仍显示充电，为充电系统技术状况良好；若电源表显示放电，为充电电流过小故障，应予检修。43充电电流过大汽车电流表指针偏转到最大充电电流位置；若夜间行车，发动机转速高时，就会出现照明和仪表指示灯特别亮。灯泡容易烧毁，分电器触点烧蚀，蓄电池电解液消耗过快。首先检查调节器火线与磁场两接线柱导线是否接错，活动触点是否烧蚀或粘合于常闭状态。检查调节器时，可拆下磁场接线，若充电电流明显减小，为调节器故障，可能是低速触点烧结分不开，线圈有断路等，若充电电流仍然很大，可能是磁场接线和电枢接线有短路。首先检查是否因蓄电池内部短路和严重亏电而引起充电电流过大应予检修。44充电电流不稳在发动机怠速以上转速运转时，电流表指针左右摆动，显示间歇充电(有时充电有时又不充电的现象)，一般为发电机的端电压不稳定。首先应检查各连接线头是否松动和接触不良；皮带是否过松以及蓄电池的极桩有无松动。若无异常再检查调节器触点是否烧蚀、脏污，线圈或电阻有无接触不良、断路等；仍无异常，则应拆检发电机内部的技术状况，并逐项修复。发电机中速以上运转时，电流表指示充电，但指针不断左右摆动，充电电流时大时小，应予检修。45充电系统故障的诊断与排除充电系统故障的诊断与排除方法见表2。