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1、紫琅职业技术学院毕业设计（论文）题 目： 汽车电源系统常见的故障诊断与排除副 标 题：学 生 姓 名： 周韬所在系、专业： 汽车运用工程系班 级： 汽维 3093指 导 教 师： 王承梅日 期： 2011 年 9 月 24 日摘 要电源系统由整流设备、直流配电设备、蓄 电池组、直流变换器、机架电源设备和相关的配电线路组成的总体称为电源系统。汽车电源系统是汽车构造的重要组成部分，也是不可或缺的一个环节，电源系统的好坏直接影响汽车运行的好坏，所以对电源的维护也是至关重要的。汽车电源系就是汽车电气系统中的电能供给系统。当代汽车的电源系主要有两大部分：第一部分是汽车发动机未启动时蓄电池的供电系统；第二
2、部分是发动机工作后发电机的充电和供电系统。关键词：电源系统 蓄电池 发电机目 录1.绪论1.1 课题研究背景1.2 课题研究内容1.3 课题研究意义 2.汽车电源系统2.1 蓄电池的构造2.2 蓄电池的工作原理2.3 发电机的构造2.4 发电机的工作原理2.5 电压调节器3.电源系统的使用与维护3.1 蓄电池的使用与检修3.2 发电机的使用与检修3.3 发电机的检测4.电源系统的常见故障与检修4.1 不发电4.2 电源电路过小4.3 电源电路过大4.4 充电电流不稳4.5 发电机异响5.汽车电源系统典型故障案例5.1 典型故障案例一：5.2 典型故障案例二：致谢参考文献1、 绪论1.1 课题研
3、究背景汽车的电源系统是汽车的组成部分之一，有着无比重要的作用。一般的电源系统由蓄电池，发电机，电压调节器等组成。这些元器件又是容易损坏的，因此对它们的维护也就是对电源系统的维护。1.2 课题研究内容现代汽车大部分都用放电警告灯来表示电源系统的工作状况。但也有用电流表指示蓄电池充、放电的。控制放电警告灯的方法常用有三种:第一种，利用交流发电机中性点电压，通过继电器活电子控制器进行控制；第二种，利用交流发电机输出端电压，通过电子控制器进行控制；第三种，利用九管交流发电机进行控制。1.3 课题研究意义电源系统的维修与保养对于汽车的行驶安全有重要的作用，它对于乘车安全以及汽车本身的使用寿命有很重大的影
4、响。可以在汽车的行驶中减少不必要的损伤与伤害。所以对于研究电源系统是要有严谨的态度和责任心。2、汽车电源系统2.1 蓄电池的构造汽车蓄电池是一种储存电能的装置，一旦连接外部负载或接通充电电路，便开始了它的能量转换过程。在放电过程中，蓄电池中的化学能转变成电能；在充电过程中，电能被转变成化学能。蓄电池由极板、隔板、电解液、外壳、联条等组成，如图 1-1 所示。（1）极板：正极板、负极板蓄电池极板由栅架和活性物质组成，极板是蓄电池的核心部分，它分正极板和负极板。（2）隔板隔板隔开蓄电池内部正、负极板，从而避免彼此接触而短路。（3）电解液蓄电池的电解液是用高纯度的硫酸和蒸馏水按规定比例配制而成的。电
5、解液的密度一般为 1.24g/cm31.31g/cm3。（4）外壳外壳是用来盛放电解液、极板组和隔板的。制造外壳的材料必须能耐酸、耐温、耐寒、抗振，并具有足够的机械强度。常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料和工程塑料等。现在国内普遍采用工程塑料外壳。这种外壳美观透明，耐酸、抗蚀、重量轻、强度高，是一种较好的外壳材料。2.1 蓄电池的工作原理（1）工作原理蓄电池充放电过程（即它的工作过程）就是化学能与电能相互转化的过程：当蓄电池向外供电时，将化学能转化为电能；而当蓄电池与外部直流电源相联进行充电时，将电能转化为化学能，如图所示。（2）放电过程蓄电池与外电路接通后，在极板电位差的作用下，电流从正极流出，
6、经过灯泡流回负极，使灯泡通电发光。在蓄电池放电过程中，正极板活性物质由二氧化铅转变为硫酸铅，负极板上的活性物质由纯铅也转变为硫酸铅，电解液消耗硫酸生成水，电解液密度逐渐下降。（3）蓄电池供电的情况有以下几种在起动发动机期间，向起动系、点火系、电子燃油喷射系统等其他电气设备供电，同时还向交流发电机提供励磁电流。当发动机停转或低怠速运转（发电机端电压低于蓄电池电压）时，由蓄电池向用电设备供电。当出现用电设备需求大于电源系统输出（及发电机超载）时由蓄电池协助发电机供电。2.3 发电机的构造汽车用交流发电机是由一个三相同步交流发电机及用硅二极管组成的整流器所组成，是汽车的主要电源，其功用是在发动机怠速
7、以上运转时，向除起动机以外的所有用电设备供电，同时还向蓄电池充电。三相同步交流发电机由转子、定子、电刷与电刷架、风扇、皮带轮、前后端盖等组成，（1）转子转子是交流发电机的磁场部分，主要由两块爪极、磁场绕组、轴和滑环等组成。两块爪极各具有 6 个鸟嘴形磁极，压装在转子轴上，在爪极的空腔内装有磁轭，其上绕有磁场绕组（又称励磁绕组或转子线圈） 。磁场绕组的两引出线分别焊在与轴绝缘的两个滑环上，滑环与装在后端盖上的两个电刷接触。当两电刷与直流电源接通时，磁场绕组中便有磁场电流通过，产生轴向磁通，使得一块爪极被磁化为 N 极，另一块爪极为 S 极，从而形成了六对相互交错的磁极。（2）定子定子由定子铁心和
8、定子绕组组成。定子铁心由相互绝缘的内圆带嵌线槽的圆环状硅钢片叠成。嵌线槽内嵌入三相对称的定子绕组。绕组的接法有星形（即 Y 形） 、三角形两种方式。一般采用星形连接，即每相绕组的首端分别与整流器的硅二极管相接，每相绕组的尾端接在一起，形成中性点 N。（3）电刷与电刷架电刷总成由两只电刷、电刷弹簧和电刷架组成。两只电刷装在电刷架的孔内，借电刷弹簧的压力与滑环保持接触，用于给发电机转子绕组提供磁场电流。电刷架由酚醛玻璃纤维塑料模压而成或用玻璃纤维增强尼龙制成，安装在发电机的后端盖上。（4）整流器整流器的作用是将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电，一般由 6 只硅整流二极管及其散热板所组成。
9、整流二极管的工作电流大、反向电压高。交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分，引出线为二极管正极的称为正极管，引出线为二极管负极的称为负极管。（5）前、后端盖前端盖、后端盖是由非导磁材料铝合金制成的，漏磁少，并具有轻便、散热性能好等优点。交流发电机的搭铁形式分为内搭铁和外搭铁两种内搭铁式的交流发电机，其励磁绕组的两端通过电刷分别引至发电机后端盖上的接线柱，分别称为“F” （或“磁场” ）和“E” （或“搭铁” ）接线柱，即励磁绕组的一端在发电机的外壳上直接搭铁。外搭铁式的交流发电机，其励磁绕组的两端引至后端盖上的接线柱，分别称为“F1”和“F2”接线柱，且两个接线柱均与发电机的后端盖绝缘，励磁
10、绕组需经调节器搭铁。（6）电子调节器按结构形式分:晶体管式、集成电路调节器；按安装方式分：外装式、内装式；按搭铁形式分：内搭铁式、外搭铁式；按功能的多少：单功能型、多功能型。电子式电压调节器利用三极管的开关特性，在发电机转速变化时，通过改变励磁绕组电路的接通和断开的时间比来调节励磁电路的平均电流。（7）风扇与皮带轮风扇及皮带轮实物如图所示。交流发电机的前端装有皮带轮，由发动机通过风扇传动带驱动发电机旋转。在皮带轮的后面装有叶片式风扇，前后端盖上分别有出风口和进风口。当发动机带动发电机高速旋转时，可使空气流经发电机内部，对发电机进行冷却。2.4 发电机的工作原理（1）工作原理当外加的直流电压作用
11、在励磁绕组两端点的接线柱之间时，励磁绕组中便有电流通过，产生轴向磁场，两块爪形磁极磁化，形成了 6 对相间排列的磁极。磁极的磁力线经过转子与定子之间的气隙、定子铁心形成闭合磁路。当转子旋转时，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组中产生交流电动势。如上图所示，由于三相绕组是对称绕制的，所以产生的三相电动势亦是对称的。每相绕组的电动势有效值的大小和转子的转速及磁极的磁通成正比。即：式中：E电动势的有效值；C1电机常数； n转子的转速；磁极磁通。（2）整流原理交流发电机定子绕组中感应产生的交流电，是靠 6 只二极管组成的三相桥式全波整流电路变为直流电的。利用二极管的单向导电特性，便可把交流电
12、变为直流电。二极管导通原则：由于 3 只正极管（VD1、VD3、VD5）的正极分别接在发电机三相绕组的始端（A、B、C ）上，它们的负极又联接在一起，所以 3 只正极管的导通原则是，在某一瞬间正极电位最高者导通。由于 3 只负极管（VD2、VD4、VD6）的负极分别接在发电机三相绕组的始端，它们的正极又联接在一起，所以 3 只负极管的导通原则是在某一瞬间负极电位最低者导通，三相整流电路。（3）发电机的励磁电路调节器控制励磁过程是先他励后自励。其中，他励励磁电流走向：蓄电池“+” 点火开关 调节器 发电机 F 励磁绕组 搭铁 “-”；自励励磁电流走向：发电机“+” 点火开关 调节器 发电机 F
13、励磁绕组 搭铁 “-”。微机控制器控制励磁电流微机控制的交流发电机电源系取消了电压调节器，交流发电机的输出电压由微机进行控制，不但限制发电机最高电压，而且还可以避免怠速时发电机电压过低。充电指示灯控制电路：利用交流发电机中心点电压，通过继电器或控制器进行控制。利用交流发电机输出端电压，通过电子控制器进行控制。利用 9 管交流发电机进行控制。起动发动机时，发电机不发电，中心点未输出电压，蓄电池电压经蓄电池“+” 电流表点火开关 继电器 L 接线柱继电器触点 K2 搭铁，指示灯点亮，指示发电机不发电。 发电机正常运转后，发电机发电，中心点输出电压，经发电机中心点接线柱 N 继电器 N 接线柱继电器
14、线圈 搭铁。利用发电机磁场二极管控制充电指示灯。 利用发电机输出电压控制。发电机的电磁方式：交流发电机开始发电时，由于二极管死区电压的存在，需先由蓄电池供给励磁电流。当发电机电压达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由他励转变为自励。由于交流发电机转子的爪极剩磁较弱，所以发电机在低速运转时，加在硅二极管上的正向电压也很小，此时二极管的正向电阻较大，较弱的剩磁产生的很小的电动势很难克服二极管的正向电阻，使发电机电压不能迅速建立起来。这样，发电机低速充电的要求就不能满足。因此，汽车上发电机必须与蓄电池并联，开始由蓄电池向励磁绕组供电，使发电机电压很快建立起来并转变为自励状态，蓄电池被
15、充电的机会就多一些，有利于蓄电池的使用维护。2.5 电压调节器（1）电压调节器的功用电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的调节装置，其功用是在发电机转速和发电机上的负载发生变化时自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。（2）电压调节器的工作原理硅整流发电机输出的直流电压 U 正比于交流发电机的感应电动势 E，而感应电动势 E 正比于发电机转速与每极磁通 ，因此，当发电机转速变化时，相应地改变每极磁通 才能达到保持电压恒定的目的，而每极磁通 的大小取决于发电机磁场电流 IF 的
16、大小，故在发电机转速变化时，只要自动调节发电机的磁场电流 IF 便可使发电机输出电压保持恒定。电压调节器就是利用这一原理调节发电机电压的。3、电源系统的使用与维护3.1 蓄电池的使用注意事项要经常保持蓄电池的外部清洁，以防间接短路和电极接线柱腐蚀。要经常检查蓄电池在车上的安装是否牢靠，电极接线柱与接线头的连接是否紧固。定期检查和调整各单体内电解液液面高度。冬季补加蒸馏水时，只能在蓄电池充足电前进行。要经常检查加液孔盖是否拧紧，以免行车时因振动而使电解液溢出。使用起动机时，每次起动时间应不超过 5s，两次起动之间的时间间隔应大于 15s。对于车上使用的蓄电池，每月应拆下进行一次补充充电，新、旧蓄电池不允许混用。对暂时不用的蓄电池可放置在室内暗处进行湿储存。使用前，应重新充足电。 对于长期不使用的蓄电池采用干储存法。未启用的新电池，其
