范文一:汽车电气系统的组成与特点
电 气
一、汽车电气系统的组成
现代汽车所装备的电气系统,按其用途可大致归纳并划分为下面四部分:
1.电源系统
电源系统包括蓄电池、发电机及其调节器。前两者是并联工作,发电机是主电源,蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器的作用是在发电机转速升高时,自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。
2.用电系统
汽车上用电系统大致可分为以下几类:
(1)起动系:主要机件是启动机,其任务是起动发动机。
(2)点火系:它是汽油发动机的组成部分,包括电子点火系统或传统点火系统的全部组件。其任务是产生高压电火花,按发动机的工作顺序点燃气缸内的可燃混合气。
(3)照明系统:包括车内外各种照明灯以及保证夜间安全行车所必须的灯光,其中以前照明灯最为重要。军用车辆还增设了防空照明。
(4)信号系统:包括电喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种信号灯等,主要用来保证安全行车所必要的信号。
(5)电子控制系统:主要指由微机控制的装置,包括:电子控制点火装置、电子控制燃油喷射装置、电子控制防抱死制动装置、
电子控制自动变速装置等,分别用来提高汽车的动力性、经济性、安全性、排气净化和操纵自动化等性能。
(6)辅助电器:包括电动刮水器、低温起动预热装置、空调器、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器等。辅助电器有日益增多的趋势,主要向舒适、娱乐、保障安全方面发展。
3.检测系统
包括各种检测仪表如电压表、电流表、水温表、油压表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯,用来监测发动机和其它装置的工作情况。
4.配电系统
配电系统包括中央接线盒、电路开关、保险装置、插接件和导线等,以保证线路工作的可靠性和安全性。
二、汽车电气系统电系的特点
汽车电气系统具有以下四个特点:
1.低压
汽车电系的额定电压有12伏(V )、24V 两种,汽油车普遍采用12V 电系,而柴油车多采用24V 电系。电器产品额定运行端电压,对发电装置12V 电系为14V ;对24V 电系为28V 。对用电设备电压在0.9~1.25倍额定电压范围内变动时应能正常工作。
2.直流
汽车电系采用直流是因为起动发动机的启动机,为直流串激
式电动机,其工作时必须由蓄电池供电,而蓄电池消耗电能后又必须用直流电来充电。
3.单线制
是指从电源到用电设备只用一根电线连接,而另一根导线则由金属部分如车体、发动机等代替作为电器回路的接线方式,具有节省导线、简化线路、方便安装检修、电器元件不需与车体绝缘等优点而得到广泛采用。但在个别情况下,也采用双线制。
4.负极搭铁
采用单线制时,蓄电池的负极必须用导线接到车体上,称为负极搭铁,这是国家标准规定的,也是交流发电机正常工作的必要条件。
第二节 蓄电池的构造与识别
一、蓄电池的与类型
(一)功用
蓄电池是一种可逆的低压直流电源,是汽车电源的重要组成部分。蓄电池既能将化学能转换为电能,也能将电能转换为化学能。它的作用是:
1.起动发动机时,供给起动机大电流,故称为起动型蓄电池。
2.在发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。
3.当用电设备短时间耗电超过发电机供电能力时,协助发
电机向用电设备供电。
4.蓄电池存电不足,而发电机负载又较小时,它可将发电机的电能转变为化学能储存起来(即充电) 。
另外,蓄电池相当于一个大电容器,它可随时将发电机产生的过电压吸收掉,起到保护晶体管、延长其使用寿命的作用。
(二)类型
按其外部结构可分为:橡胶槽和塑料槽蓄电池。按其性能可分为:湿荷电、干荷电和免维护蓄电池等。目前汽车上广泛采用干荷电、免维护塑料槽的铅酸蓄电池。
二、蓄电池的结构和识别
铅酸蓄电池的构造如图4-1所示。它主要有极板、隔板、电解液和外壳等部分组成。
1.极板
极板分正极板和负极板,每片极板均由栅架和活性物质构成。制成正极板上的活性物质为二氧化铅,呈棕红色;负极板上的活性物质为海绵状纯铅,呈青灰色。为了增大蓄电池的容量,需要把正、负极板分别焊成极板组,且负极板组比正极板组多一片。
图4-1 干荷电蓄电池的结构
1-外壳 2-正极板 3-加液孔螺塞 4-电池盖 5-负极柱 6-
负极板组
7-正极板组 8-隔板9-负极板 10-正极板
2.隔板
隔板通常用木质、微孔橡胶、微孔塑料或玻璃纤维制成。隔板安装在正负极板之间,防止正负极板相碰而短路。隔板一面制有沟槽,装配时有沟槽面应竖直面向正极板。
3.电解液
电解液由纯净硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。其密度大小可用密度计测量,一般为1.23~1.30g /cm 3之间。
4.外壳
蓄电池外壳用橡胶或塑料制成整体,用以储存电解液和支承极板。相邻两单格之间有隔壁,把每个外壳分成三个或六个单格。
5.极柱与穿壁式联条
每个单格电池都有正、负两个极柱,分别连接正、负极板组,
连接正极板组的叫正极柱,连接负极板组的叫负极柱。正极柱接起动机开关接柱,负极柱接车架(接铁) 。
穿壁式联条用来连接相邻单格电池的正、负极柱,使单格电池相互串联成多伏的电池。如一只12V 的蓄电池由6个单格电池串联而成。
三、蓄电池的型号标志
根据原机械工业部标准JB2599-1985《铅蓄电池产品型号编制方法》规定,蓄电池型号由三部分组成,各部分之间用破折号分开,其内容及排列如下:
(1)串联单格电池数。指一个整体壳体内所包含的单格电池数目,用阿拉伯数字表示。
(2)电池类型。根据蓄电池主要用途划分。启动型蓄电池用“Q ”表示,代号“Q ”是汉字“起”的第一个拼音字母。
(3)电池特征。为附加部分,仅在同类用途的产品具有某种特征,而在型号中又必须加以区别时采用。如用干荷电蓄电池,则用汉字“干”的第二个拼音字母“A ”表示;如为无需(免) 维
护蓄电池,则用“无”字的第一个拼音字母“W ”来表示。当产品同时具有两种特征时,原则上应按表4-1顺序用两个代号并列表示。
(4)额定容量。是指20h 率额定容量,用阿拉伯数字表示,单位为安培·小时(A·h) ,在型号中可略去不写。
蓄电池容量通常以正极板的片数n 来估算,每片标准正极板额定容量Cs 为15 Ah,则蓄电池额定容量C20 = Cs·n 。
(5)特殊性能。在产品具有某些特殊性能时,可用相应的代号加在型号末尾表示。如“G ”表示薄型极板的高启动率电池,“S ”表示采用工程塑料外壳与热封合工艺的蓄电池。
表4-1 蓄电池产品特征代号
例1:东风EQ2102型越野汽车用6-QW-180型蓄电池:表示由6个单格电池组成,额定电压为12V ,额定容量为180A·h
的启动型免维护蓄电池。
例2:解放CQ1121J 载货汽车用6-QAW-180型蓄电池:表示由6个单格电池组成,额定电压为12V ,额定容量为180A·h 的启动型干荷电免维护蓄电池。
例3:北京BJ2020型吉普车用6-QA-60型蓄电池:表示由6个单格电池组成,额定电压为12V ,额定容量为60A·h 的启动型干荷电蓄电池。
四、铅酸蓄电池工作原理
铅酸蓄电池的充、放电是由正极板上的活性物质二氧化铅(PbO 2)和负极板上的活性物质海绵状的纯铅(Pb )与电解液中的硫酸(H 2SO 4)发生化学反应来完成的。
(一) 电动势的建立
当正、负极板浸入电解液后,在单格蓄电池的正负极柱间产生电动势。在正极板处,少量PbO 2溶入电解液,与水(H 2O )生成Pb (OH )4,再分解成四价铅离子(Pb )和氢氧根离子(OH )。即:
PbO 2+2H 2O →Pb (OH )4 Pb (OH )4
Pb +4OH 4+-4+-
Pb 沉附于极板的表面,OH 留在电解液中,使正极板相对于电解液具有正电位。当达到平衡时,约为+2.0V 。
在负极板处金属铅受到两方面的作用,一方面它有溶解于电解液的倾向,因而有少量铅进入溶解,生成二价铅离子(Pb ),2+4+-
在极板上留下两个电子(2e ),使极板带负电;另一方面,由于正、负电荷的吸引,Pb 有沉附于极板表面的倾向。当两者达到平衡时,溶解便停止,负极板相对于电解液具有负电位,约为-0.1V 。
因此,在外电路未接通,反应达到相对平衡状态时,蓄电池的电动势为:
2.0-(-0.1)=2.1V
这是单格蓄电池正负极间的电动势,对于6个单格串联而成的一块蓄电池,则其电动势为2.1×6=12.6V 。
(二) 放电过程
将蓄电池的化学能转换为电能的过程称为放电过程,如图4-2a 所示。
2+
图4-2 蓄电池充放电过程
(a)放电过程 (b)放电终了 (c)充电过程
蓄电池接上负载,在电动势的作用下,电流从正极经过负载流向负极(即电子从负极流向正极),使正极电位降低,负极电位升高,破坏了原有的平衡。
电解液中H 2SO 4的电离过程为:H 2SO 4 2H +SO 2
4 +-
在正极板处,Pb 与电子结合变成Pb ,Pb 与电解液中的硫
4+酸根离子(SO 2)结合生成PbSO 沉附于极板上,即:Pb +2e 44-4+2+2+
→Pb 2;Pb 2+SO 2
4→PbSO 4。 ++-
在负极板处,Pb 与电解液中的SO 2
4结合也生成PbSO 4沉附于
负极板上,而极板上的金属铅继续溶解,生成Pb 和电子,即:Pb -2e →Pb 2;Pb 2+SO 2
4→PbSO 4。 ++-2+2+-
在电解液中,H 和OH 结合生成水,即:4H +4OH →2H 2O 。 如果电路不中断,上述的化学反应继续进行,使正极板上的PbO 2和负极板上的Pb 都逐渐转变为PbSO 4,电解液中的H 2SO 4含量逐渐减少而水含量增多,故电解液的相对密度下降。同时因PbSO 4的导电性比PbO 2和Pb 差,随其含量的逐渐增加其内阻增大,使供电能力下降。
蓄电池在放电过程中总的化学反应方程式为:PbO 2+2H 2SO 4+Pb =2PbSO 4+2H 2O
(三) 充电过程
将电能转换成蓄电池的化学能的过程称为充电过程,如图4-2c 所示。充电时,蓄电池应接直流电源,蓄电池的正极接电源正极,蓄电池负极接到电源负极。
当电源电压高于蓄电池的电动势时,在电场力作用下,电流从蓄电池的正极流入,负极流出(即驱使电子从正极经外电路流入负极)。这时在正负极发生的化学反应正好与放电过程相反。 在电场力的作用下,正、负极板上的硫酸铅和电解液中的水----
均发生电离。即:
PbSO 4?Pb 2+SO 2
4;H 2O ?H +OH +---
在正极板处,Pb 失去两个电子2e 变成Pb ,与电解液中的OH 结合生成Pb (OH )4。它又分解为PbO 2和H 2O ,PbO 2附着在正极板上,即:
Pb 2-2e →Pb 4+;Pb 4++4OH →Pb (OH )Pb (OH )4;4?PbO 2+--2+4+
+H 2O 。
在负极板处,Pb 在电场力的作用下获得两个电子2e 变成金属铅,并附着在负极板上。即:Pb 2+2e →Pb 。 +
2在电解液中,H 和SO 2
4结合生成PbSO 4,即:2H +SO 4→2+----
H 2SO 4。
可见,在充电过程中,正、负极板上的PbSO 4将逐渐恢复为PbO 2和Pb ,电解液中的硫酸含量逐渐增多,水含量逐渐减少。当PbSO 4已基本还原成PbO 2和Pb 时,充电电流主要用来电解水,即2H 2O →2H 2↑+O 2↑,使正极冒出氧气(O 2),负极冒出氢气(H 2)。充电电流越大,则冒气越多,极易使极板上的活性物质脱落。故在充电末期,充电电流以小为宜。
蓄电池充电和放电过程是可逆的电化学反应过程,内部导电靠离子运动实现。如略去中间的化学反应过程可用下式表示:
范文二:1-4汽车电气系统的组成和特点
导入新课:
电气系统是汽车的重要组成部分,其性能好坏直接影响到汽车的
动力、经济性、可靠性、安全性、舒适性以及排放等性能。
※1.4 汽车电气系统的组成和特点
一、汽车电气系统的组成
按电器与电子设备的用途大致可分为五个部分:
(1) 电源系统:蓄电池,发电机,调节器
发电机是汽车电系的主要电源,它在正常工作时,对除起动
机以外的所有的用电设备供电,并向蓄电池充电,以补充蓄电池
在使用中所消耗的电能。
汽车所用的发电机有直流发电机、交流发电机。直流发电机
是利用机械换向器整流,交流发电机是利用硅二极管整流,故又
称硅整流发电机。
?直流发电机
?直流发电机调节器
汽车用电器都是按照一定的直流电压设计的,汽油机常用
12V,柴油机常用24V。在汽车上,发电机既是用电器的电源,
又是蓄电池的充电装置。为了满足用电器和蓄电池的要求对发电
机的供电电压和电流变化范围也有一定的限制。
?交流发电机
?交流发电机调节器
直流发电机所匹配的调节器一般都是由电压调节器,电流限制器,截断继电器三部分组成。而交流发电机调节器都可大大简化。由于硅二极管具有单向导电的特性,当发电机电压高于蓄电池动势时,二极管有阻止反向电流的作用,所以交流发电机不再需要截流继电器。
(2) 用电设备:起动系统、点火系统、照明系统、信号系统及
辅助系统。
(3) 电子控制系统:
现在汽车面临的道路非常复杂,还有环境的影响如无线通讯、网络等。汽车要提供很多的系统,帮助电子控制系统在复杂的环境与任务面前能够准确无误,如达到排放标准、操纵的安全性等等。汽车电子系统已应用到汽车的各个方面,并且在电子化、智能化方面不断提升。
汽车电子系统包括车辆电子系统,最基本的器件包括发动机、制动器、转向器等。还有车身电子系统,提供更加合适的乘坐环境、更加方便的操纵性。而汽车要与外部的网络相连,就需要车身计算机进行计算与联网。整车网络也要有,以连接车上所有电子系统,从而形成有机的整体,互相协调工作。因为有的信息需要共享,如传感器、故障信息等,这都需要通过车内网络来传输。车辆电子系统控制速度与响应速度要很快,而车身电子系统完成舒适性功能,再加上车身计算机与网络,有了这些,将来的ITS能够更加方便地与外部网络连在一起。
汽车发动机点火系统是重要的系统,它要根据车速来确定点火提前角。柴油发动机共轨系统目前在国际上非常普及。自动变速系统则实现汽车平滑换档,并且在一定程度上节约了耗油量。电动助力转向系统通过感知汽车的速度,来控制助力大小,从而使操纵更加轻松,主要也是依靠传感器、执行器和控制器完成。
ABS、安全气囊等也通过电子来控制。还有灯光控制系统,汽车在转弯时,车灯应该比汽车先转,这也需要电子控制。还有座椅的控制可多达8个自由度,另外它还应与后视镜连接在一起,座椅调节时,后视镜的角度也能自动调整,从而在任一位置都能看到后视镜的状况。电子控制涉及汽车上所有的系统,也使得汽车越来越智能化,提供了更好的安全性。
车身计算机组成主要依靠嵌入式系统与操作系统,将具备车辆监控、车身控制、故障诊断、辅助驾驶、移动上网、卫星导航、车载娱乐等功能。自主导航系统有四大技术需要解决,包括地图数据库、地图匹配、数据规划、实施诱导。
包括:发动机电子控制系统、底盘电子系统、车身电子系统。
(4) 仪表检测系统:包括监测仪表,如电流表、电压表、温度
表、燃油表等。
(5) 配电装置:控制开关、中央接线盒、保险装置、插接器和
导线。
二、汽车电气系统的特点
1、低压
,而重型柴油车 标称电压有12V、24V两种。轿车通常用12V
多用24V。
优点:安全;蓄电池格数少,对减少重量有利;白炽灯的灯丝较粗,寿命较长。
2、直流
因为发动机靠起动机起动,起动机由蓄电池供电,而蓄电池单格数少,电能消耗后又必须用直流电充电,所以汽车电气系统为直流系统。
3、单线制
指从电源到用电设备只用一根导线连接,用底盘、发动机等金属机体作为另一根导线,线路简化清晰。安装和检修方便。 4、负极搭铁
小结:本节主要介绍了汽车电气系统的组成及其特点。
范文三:汽车电气系统的组成、特点docx
一、汽车电气系统的组成
现代汽车上所装用的电器与电子设备的数量很多,但按其用途可大致归纳并划分为下列五部分:
1(电源部分
电源包括蓄电池、发电机及其调节器。两者并联工作,发电机是主要电源,蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器,其主要作用是在发电机转速增高时,自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。
2(用电设备
汽车上的用电设备数量很多,大致可分为以下几种:
起动装置:它由蓄电池供电,将电能转变为机械能带动发动机转动。完成起动任务后,立即停止工作。
点火系统:点火系统是汽油机不可缺少的部分,其功能是按发动机工作顺序产生高压电并通过火花塞跳火,保证适时、准确地点燃气缸内的可燃混合气。有传统点火系统及电子点火系统之分。目前国产汽车广泛使用的是电子点火系统。
照明设备:包括车内外各种照明灯以提供夜间安全行车所必要的灯光,其中以前照灯最为重要。
信号装置:包括电喇叭、闪光器、蜂鸣器及各种信号灯,主要用来提供安全行车所必要的信号。
辅助电器:包括电动刮水器、风窗洗涤器、空调器、低温起动预热装置、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器等。辅助电器有日益增多的趋势,主要向舒适、娱乐、保障安全方面发展。
3(电子控制装置
主要指由微机控制的装置,如电子控制点火装置、电子控制汽油喷射装置,电子控制防抱死制动装置、电子控制自动变速器等,用来提高汽车的动力性、经济性、安全性,实现排气净化和操纵自动化。
4(检测装置
包括各种监测仪表如电流表、电压表、机油压力表、温度表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯。用来监视发动机和其他装置的工作情况。
5(配电装置
配电装置包括中央接线盒、电路开关、熔丝装置、插接件和导线。
二、汽车电气设备的特点
1(两个电源
汽车上的两个电源指交流发电机和蓄电池两个供电电源。蓄电池是辅助电源,在汽车未运转时向有关电气设备供电;交流发电机是主电源,当发动机运转到一定转速后,交流发电机转速达到规定的发电转速,开始向有关电气设备供电,同时对蓄电池进行充电。两者互补可以有效地使用电设备在不同的情况下都能正常的工作,同时延长了蓄电池的供电时间。 2(并联单线
汽车上的电源和所有的电气设备均采用并联,即它们正常工作时的电压相同,同时采用并联时,个别电气设备故障不能正常工作不影响其它电气设备,每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制,互不产生干扰;单线制是指从电源到用电设备只用一根导线连接,而用汽车底盘、发动机等金属机体作为另一公用导线。由于单线制节省导线、线路清晰、安装和检修方便,且电器也不需与车体绝缘。因此现代汽车均采用单线制,但在一些不能形成可靠的电气回路或需要精确电子信号的回路中采用双线。
3(网络控制
由于汽车智能化的要求,多数用电设备的工作电流控制已不是由单一的开关信号控制,而大多是由具有一定逻辑关系的多个信号来控制的。这些控制构成一个网络,所以称为网络控制,即用电设备是否工作是由网络控制的。实现网络控制主要是引入了电脑(芯片)。每个电脑(芯片)是一个电控单元(ECU) ,它连接着特定部位的传感器,每个传感器提供一路信号。在各种用电设备的工作电流控制中有些信号是共用的,所以汽车上各个电脑(芯片)也要靠网络技术来连接。随着汽车电气技术的发展,拟人思维的功能控制需要的信号越来越多,满足的关系越来越复杂,网络结构也在不断发展。目前汽车车载网络结构在向CAN总线制过渡。
4(低压直流
汽车电系的额定电压有12V、24V两种,目前汽油车普遍采用12V电系,而中、重型柴油车则多采用24V电系。汽车正常运行中的电压,一般12V系统的为14V,24V系统的为28V。汽车采用直流系统的原因是汽车发动机要靠电力起动机起动,它是直流串激电动机,必须由蓄电池供电,而向蓄电池充电必须用直流电,所以汽车电系为一直流系统。这主要是从蓄电池充电角度来考虑的。
5(负极搭铁
采用单线制时,蓄电池的一个电极须接至车架上,俗称“搭铁”,将蓄电池的负极接车架就称之谓“负极搭铁”;反之,则称为“正极搭铁”,汽车电系已统一定为负极搭铁。 实践证明,由于汽车行驶的颠簸,发动机工作的振动以及气温、湿度、灰尘的影响,加之使用不当。很容易使电器与电子设备损坏。据统计,电器与电子设备所出现的故障约占汽车全部故障的20%,30,。由此可见,为提高汽车的完好率,不仅要求电气设备有完善、合理的结构,良好的工作性能,而且还有赖于对它们的正确使用、维护和调整。因此,对从事汽车运输、运用及管理的技术人员来说,熟悉和掌握有关汽车电器与电子设备的结构原理、性能与使用维修等方面的知识并具有一定的操作技能就显得十分重要。
范文四:1-4.汽车电气系统的组成和特点
导入新课:
电气系统是汽车的重要组成部分,其性能好坏直接影响到汽车的动力、经济性、可靠性、安全性、舒适性以及排放等性能。
※1.4 汽车电气系统的组成和特点
一、汽车电气系统的组成
按电器与电子设备的用途大致可分为五个部分:
(1) 电源系统:蓄电池+发电机+调节器
发电机是汽车电系的主要电源,它在正常工作时,对除起动机以外的所有的用电设备供电,并向蓄电池充电,以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。
汽车所用的发电机有直流发电机、交流发电机。直流发电机是利用机械换向器整流,交流发电机是利用硅二极管整流,故又称硅整流发电机。
①直流发电机
②直流发电机调节器
汽车用电器都是按照一定的直流电压设计的,汽油机常用12V ,柴油机常用24V 。在汽车上,发电机既是用电器的电源,又是蓄电池的充电装置。为了满足用电器和蓄电池的要求对发电机的供电电压和电流变化范围也有一定的限制。
③交流发电机
④交流发电机调节器
直流发电机所匹配的调节器一般都是由电压调节器,电流限制器,截断继电器三部分组成。而交流发电机调节器都可大大简化。由于硅二极管具有单向导电的特性,当发电机电压高于蓄电池动势时,二极管有阻止反向电流的作用,所以交流发电机不再需要截流继电器。
(2) 用电设备:起动系统、点火系统、照明系统、信号系统及
辅助系统。
(3) 电子控制系统:
现在汽车面临的道路非常复杂,还有环境的影响如无线通讯、网络等。汽车要提供很多的系统,帮助电子控制系统在复杂的环境与任务面前能够准确无误,如达到排放标准、操纵的安全性等等。汽车电子系统已应用到汽车的各个方面,并且在电子化、智能化方面不断提升。
汽车电子系统包括车辆电子系统,最基本的器件包括发动机、制动器、转向器等。还有车身电子系统,提供更加合适的乘坐环境、更加方便的操纵性。而汽车要与外部的网络相连,就需要车身计算机进行计算与联网。整车网络也要有,以连接车上所有电子系统,从而形成有机的整体,互相协调工作。因为有的信息需要共享,如传感器、故障信息等,这都需要通过车内网络来传输。车辆电子系统控制速度与响应速度要很快,而车身电子系统完成舒适性功能,再加上车身计算机与网络,有了这些,将来的ITS 能够更加方便地与外部网络连在一起。
汽车发动机点火系统是重要的系统,它要根据车速来确定点火提前角。柴油发动机共轨系统目前在国际上非常普及。自动变速系统则实现汽车平滑换档,并且在一定程度上节约了耗油量。电动助力转向系统通过感知汽车的速度,来控制助力大小,从而使操纵更加轻松,主要也是依靠传感器、执行器和控制器完成。
ABS 、安全气囊等也通过电子来控制。还有灯光控制系统,汽车在转弯时,车灯应该比汽车先转,这也需要电子控制。还有座椅的控制可多达8个自由度,另外它还应与后视镜连接在一起,座椅调节时,后视镜的角度也能自动调整,从而在任一位置都能看到后视镜的状况。电子控制涉及汽车上所有的系统,也使得汽车越来越智能化,提供了更好的安全性。
车身计算机组成主要依靠嵌入式系统与操作系统,将具备车辆监控、车身控制、故障诊断、辅助驾驶、移动上网、卫星导航、车载娱乐等功能。自主导航系统有四大技术需要解决,包括地图数据库、地图匹配、数据规划、实施诱导。
包括:发动机电子控制系统、底盘电子系统、车身电子系统。
(4) 仪表检测系统:包括监测仪表,如电流表、电压表、温度
表、燃油表等。
(5) 配电装置:控制开关、中央接线盒、保险装置、插接器和
导线。
二、汽车电气系统的特点
1、低压
标称电压有12V 、24V 两种。轿车通常用12V ,而重型柴油车多用24V 。
优点:安全;蓄电池格数少,对减少重量有利;白炽灯的灯丝较粗,寿命较长。
2、直流
因为发动机靠起动机起动,起动机由蓄电池供电,而蓄电池单格数少,电能消耗后又必须用直流电充电,所以汽车电气系统为直流系统。
3、单线制
指从电源到用电设备只用一根导线连接,用底盘、发动机等金属机体作为另一根导线,线路简化清晰。安装和检修方便。
4、负极搭铁
小结:本节主要介绍了汽车电气系统的组成及其特点。
范文五:电动汽车高压电气系统的组成
电动汽车高压电气系统的组成
2013-03-14
根据不同的电动汽车动力系统构型,高压电气系统具有不同的电气部件。一般,电动汽车高压电气的最大系统是采用燃料电池组或内燃机/发电机组和动力电池组构成的双电源结构。燃料电池组或内燃机/发电机组是车辆运行的主要动力源,动力电池组是辅助动力源。如图8-2所示,当采用燃料电池组为主要动力源时,动力电池组在车辆启动过程中通过启动控制单元为燃料电池的启动提供能量。在车辆加速过程中,当燃料电池输出功率不足时,动力电池组放电以补充车辆加速所需能量。当车辆减速和制动时,动力电池组吸收制动能量,这种结构降低了整车运行对燃料电池峰值功率和动态特性的要求,有利于提高整车电气系统的可靠性。由于燃料电池组和动力电池组具有不同的输出电压范围和电源外特性,难以直接并联使用,因此,在燃料电池组的输出端串接一个升压式DC /DC 变换器,对燃料电池的输出电压进行升压变换及稳压调节,DC /DC 变换器的输出电压和动力电池组的工作电压相匹配,该电压称为高压电气系统的母线电压。母线电压通过各种电源变换器向驱动机构、动力转向机构和气压制动机构中的电机等大功率电气设备提供电能,实现车辆的行驶、转向和制动等功能。
图8-3是燃料电池电动汽车高压电气系统的物理部件组成和连接。从图中可以看出,燃料电池组通过升压DC /DC 变换器输出的直流高压母线和动力电池的输出端并联,直流母线在高压配电中心形成直流正极母线和负极母线的汇流排,分别通过高压接触器K11~K22和熔断器F11~F27控制不同的电气部件。在燃料电池电动汽车中,转向系统中的液压油泵和制动系统中的空气压缩机分别由相应的电机驱动,因此,高压直流母线不仅要通过K21和F21为驱动电机系统提供电能,还要分别通过K22和F25、K21和F21为转向系统电机和制动系统电机提供电能。
高压电气系统的漏电检测 2013-01-30
我国制定的关于电动汽车的国家标准与国际标准是一致的,标准中规定电动汽车的绝缘状况以绝缘电阻来衡量。动力蓄电池的绝缘电阻定义为:如果动力蓄电池与地(车底盘)之间的某一点短路,最大(最坏情况下的)泄漏电流所对应的电阻。
准确、实时地检测高压电气系统对车辆底盘绝缘性能,对保证乘客安全、电气设备正常工作和车辆安全运行具有重要意义。对电动汽车绝缘电阻的研究方法大同小异,主要是在直流母线正负极和电底盘之间接人电阻,通过电子开关或高压继电器接通电阻和电底盘,然后测量这些电阻上的电压或电流,再计算得到绝缘电阻的大小。这些方法都需要电子开关或高压继电器以及电流或电压传感器。
因为纯电动汽车要测量的绝缘电阻各支路都是由动力蓄电池供电,因此电动汽车直流高压母线(包括各支路)的绝缘电阻也完全可以引用上述定义。实际上,直流母线正、负两极分别有自己的对地电阻,可以将它们等效为两个电阻:R P 和R N ,其电路模型如图4-16、图4-17所示,其中V b 代表动力蓄电池电压,地即为电动汽车底盘,V P 为正对地电压,V N 为地对负电压,那么整车绝缘电阻按照动力蓄电池绝缘电阻的定义应该取两者之中的较小者,因为如果高压回路的一端与底盘短接时,则产生的电流取决于另一端子的对地电阻,显然这个电阻越小,则允许流过的电流就越大,产生的危害性就越大。参考电动汽车国家标准,如果人或其他物体构成高压电路与地之间的外部电路,最坏的情况下泄漏电流不允许超过2mA ,这是人体没有任何感觉的阈值。虽然正常情况下电动汽车的绝缘电阻是很大的,但事实上,高压母线两端子对地线的绝缘电阻阻值是有限的,而且一般认为它们是不等的,只是理论上存在有两种极限情况。
(1)理想绝缘 如果直流高压回路完全绝缘,任何一点对地短接都不会产生电流,可以认为绝缘电阻是“无限大的”。
(2)绝缘短路 如果直流高压回路一端与底盘短接,就会有电流流过外部电路,电流的大小就仅取决于外部电阻,此时绝缘电阻为零。
电动汽车绝缘性能检测装置主要完成测量、预警、显示和通信四大部分的功能。为实现整车功能控制和高压自动切断保护,在电动汽车的高压系统中必须配置可自动切断主回路的接触器,根据整车设计需要,有些电动车辆的主回路上甚至有两个以上的相关部件,如果高压接触器发生闭合或断开失效,且不能及时采取有效措施,轻者会发生不能实现正常控制的情况,重者会产生重大安全事故,所以对高压接触器的执行状态进行有效、实时的监控,对电动汽车的安全、可靠运行有十分重要的意义。
对于接触器或继电器的状态监测方法有两种,一种是监测其线圈的得电情况,另一种是对触点本身进行监测。前一种方法简单,但对于监测对象来说,得电状态是间接反映,后一种方法直接,但实现有一定难度。
对于泄漏电流的检测,现在普遍采用两种方法:辅助电源法和电流传感法。
1.辅助电源法
在我国某些电力机车采用的漏电检测器中,使用一个直流110V 的检测用辅助蓄电池,蓄电池正极与待测高压直流电源的负极相连,蓄电池负极与机车机壳实现一点连接。在待测系统绝缘性能良好的情况下,蓄电池没有电流回路,漏电流为零;在电源电缆绝缘层老化或环境潮湿情况下,蓄电池通过电缆线绝缘层形成闭合回路、产生漏电流,检测器根据漏电流 的大小进行报警,并关断待测系统的电源。这种检测方法需要直流110V 的辅助电源,增加了系统结构的复杂程度,而且这种检测方法难以区分绝缘故障源是来自电源的正极引线还是负极引线。
2.电流传感法
采用霍尔电流传感器是对高压直流系统进行漏电检测的另一种方法,将待测系统中电源的正极和负极一起同方向穿过电流传感器,当没有漏电流时,从电源正极流出的电流等于返回到电源负极的电流,因此,穿过电流传感器的总电流为零,电流传感器输出电压为零;当发生漏电现象时,电流传感器输出电压不为零。根据该电压的正负可以进一步判断产生漏电流的来源是来自正极还是负极。但是,用这种检测方法的前提是待测电源必须处于工作状态,要有工作电流的流出和流人,它无法在电源空载状态下评价电源的对地绝缘性能。
在目前的一些电动汽车研发产品中,采用母线电压在“直流正极母线一底盘”和“直流负极母线一底盘”之间的分压来表征直流母线相对于车辆底盘的绝缘程度,但是,这种电压分压法只能表征直流正负母线对底盘的相对绝缘程度,无法判别直流正负母线对底盘绝缘性能同步降低的情况;同时,对直流正、负极母线对底盘绝缘电阻差异较大的情况会出现绝缘性能下降的误判。严格地说,对于电动汽车,只有定量地分别检测直流正极母线和负极母线对底盘的绝缘性能,才能保证电动汽车的电气安全性。
高压电气系统绝缘性能检测
2013-01-18
对于封闭回路的高压直流电气系统,其绝缘性能通常用电气系统中电源对地漏电流的大小来表征,现在普遍使用两种漏电流检测的方法:辅助电源法和电流传感法。在我国某些电力机车采用的漏电检测器中,使用一个直流110V 的检测用辅助蓄电池,蓄电池正极与待测高压直流电源的负极相连,电动汽车蓄电池负极与机车机壳实现一点连接。在待测系统绝缘性能良好的情况下,蓄电池没有电流回路,漏电流为零;在电源电缆绝缘层老化或环境潮湿等情况下,蓄电池通过电缆绝缘层形成闭合回路,产生漏电流,检测器根据漏电流的大小报警,并关断待测系统的电源。这种检测方法不仅需要直流110V 的辅助电源,增加了系
统结构的复杂程度;而且这种检测方法难以区分绝缘故障源是来自电源正极引线电缆还是负极引线电缆。采用霍尔式电流传感器是对高压直流系统进行漏电检测的另一种方法。将待测系统中电源的正极和负极一起同方向穿过电流传感器,当没有漏电流时,从电源正极流出的电流等于返回到电源负极的电流,因此,穿过电流传感器的总电流为零,电流传感器输出电压为零;当发生漏电现象时,电流传感器输出电压不为零。根据该电压的正负可以进一步判断产生漏电流的来源是来自电源正极引线电缆还是电源负极引线电缆。但是,应用这种检测方法的前提是待测电源必须处于工作状态,要有工作电流的流出和流人,它无法在电源空载状态下评价电源的对地绝缘性能。对于电动汽车,要求在车辆行驶之前、高压电源空载条件下,能够检测电源对车辆底盘的绝缘性能,而且还要求分别定量地检测电源正极引线电缆和负极引线电缆对底盘的绝缘性能。因此,上述检测方法不适用于电动汽车。绝缘体是相对导电体而言的,在直流电源系统中,定量描述一种介质绝缘性能和导电性能的物理量是电阻。导体的电阻小,绝缘体的电阻大,绝缘体电阻的大小表征了介质的绝缘性能,电阻越大,绝缘性能越好,反之亦然,称绝缘体电阻大的电阻为绝缘电阻。在电动汽车的高压电气系统中,利用电源的正极引线电缆和负极引线电缆对底盘的绝缘电阻来反映电气系统的绝缘性能。 当电动汽车上的电路系统发生漏电,将直接对乘员的生命造成严重威胁,同时漏电也将影响车上低压电气和车辆控制器的正常工作。因此,在电源本身安全可靠的条件下,应通过实时测量高压电路与地间的绝缘电阻,根据其大小判断系统绝缘性能,并在电源绝缘性能不好时采取相应的保护措施。
高压电气系统的安全性
2013-03-08
电动汽车动力系统的一个重要特点就是具有高电压、大电流的动力回路。为了适应电动机驱动工作的特性要求并提高效率,高压电气系统的工作电压可以达到300V 以上,而且电力传输线路阻抗很小。高压电气的正常工作电流可能达到数十甚至数百安培,瞬时短路放电电流更是成倍增加。高电压和大电流会危及车上乘客的人身安全,同时还会影响低压电气和车辆控制器的正常工作。因此,在设计和规划高压电气系统时不仅应充分满足整车动力驱动要求,还必须确保车辆运行安全、驾乘人员安全和车辆运行环境安全。
根据电动汽车的实际结构和电路特性,设计安全合理的保护措施,是确保驾乘人员和车辆设备安全运行的关键。为了保证高压电安全,必须针对高压电防护进行特别的系统规划与设计。国际标准化组织和美国、欧洲、日本等先后发布了若干电动汽车的技术标准,它们对电动汽车的高压电安全及控制制定了较为严格的标准和要求,并规定了高压系统必须具备高压电自动切断装置。其中涉及电动车安全有关的电气特性有:绝缘特性、漏电流、充电器的过电流特性和爬电距离及电器间隙等。
电动汽车的运行情况非常复杂,在运行过程中难免会出现部件间的相互碰撞、摩擦、挤压,这有可能使原本绝缘良好的导线绝缘层出现破损、接线端子与周围金属出现搭接、高压电缆绝缘介质老化或潮湿环境影响等因素都会导致高电压电路和车辆底盘之间的绝缘性能下降,电源正负极引线将通过绝缘层和底盘构成漏电流回路。当高电压电路和底盘之间发生多点绝缘性能下降时,还会导致漏电回路的热积累效应,可能造成车辆电气火灾。因此,高压电气系统相对车辆底盘的电气绝缘性能的实时检测,也是电动汽车电气安全技术的重要内容。
电动汽车电气安全监测系统需要实时监测整车电气状态信息,如总电压、总电流、正负母线对地电压值、正负母线绝缘电阻值、辅助电压、继电器连接情况等,并通过CAN 总线输出测得的各部分状态机数值,输出系统的报警状态和通断指令,从而确保电动汽车的安全运行。
电动汽车的电气安全技术
2013-03-14
在电动汽车中,高压电气系统的工作电压可以达到300V 以上,较高的工作电压对高压系统与车辆底盘之间的绝缘性能提出了更高要求。高压电缆线绝缘介质老化或受潮湿环境影响等因素都会导致高电压电路和车辆底盘之间的绝缘性能下降,电源正负极引线将通过绝缘层和底盘构成漏电流回路,使底盘电位上升,不仅会危及乘客的人身安全,而且将影响低压电气和车辆控制器的正常工作。当高电压电路和底盘之间发生多点绝缘性能严重下降时,还会导致漏电回路的热积累效应,可能造成车辆的电气火灾。因此,高压电气系统相对车辆底盘的电气绝缘性能的实时检测是电动汽车电气安全技术的核心内容,对乘客安全、电气设备正常工作和车辆安全运行具有重要的意义。
1.电气绝缘检测的一般方法
对于封闭回路的高压直流电气系统,其绝缘性能通常用电气系统中电源对地漏电流的大小来表征,现在普遍使用两种漏电流检测的方法:辅助电源法和电流传感法。
1)辅助电源法
在我国某些电力机车采用的漏电检测器中,使用一个直流110V 的检测用辅助蓄电池,蓄电池正极与待测高压直流电源的负极相连,蓄电池负极与机车机壳实现一点连接。在待测
系统绝缘性能良好的情况下,蓄电源没有电流回路.漏电流为零;在电源电缆绝缘层老化或环境潮湿等情况下,蓄电池通过电缆线绝缘层形成闭合回路、产生漏电流,检测器根据漏电流的大小进行报警,并关断待测系统的电源。这种检测方法不仅需要直流110V 的辅助电源,增加了系统结构的复杂程度;而且,这种检测方法难以区分绝缘故障源是来自电源的正极引线电缆还是负极引线电缆。
2)电流传感法
采用霍尔式电流传感器是对高压直流系统进行漏电检测的另一种方法,将待测系统中电源的正极和负极一起同方向穿过电流传感器,当没有漏电流时,从电源正极流出的电流等于返回到电源负极的电流,因此,穿过电流传感器的总电流为零,电流传感器输出电压为零;当发生漏电现象时,电流传感器输出电压不为零。根据该电压的正负可以进一步判断产生漏电流的来源是来自电源正极引线电缆还是电源负极引线电缆,但是,应用这种检测方法的前提是待测电源必须处于工作状态,要有工作电流的流出和流入,它无法在电源空载状态下评价电源的对地绝缘性能。
在目前的一些电动汽车研发产品中,采用母线电压在“直流正极母线一底盘” 和“直流负极母线一底盘”之间的分压来表征直流母线相对于车辆底盘的绝缘程度,但是,这种电压分压法只能表征直流正、负母线对底盘的相对绝缘程度,无法判别直流正、负母线对底盘绝缘性能同步降低的情况;同时,对直流正、负母线对底盘绝缘电阻差异较大的情况会出现绝缘性能下降的误判断。严格地说,对于电动汽车,只有定量地分别检测直流正极母线和负极母线对底盘的绝缘性能,才能保证电动汽车的电气安全性。
2.电动汽车电气绝缘性能的描述
电动汽车的电气设备直接安装在车辆底盘上,每个电气设备都有独立的电流回路,与底盘之间没有直接的电气连接。整个高压系统是与底盘绝缘、封闭的电气系统。
绝缘体是相对导电体而言的,在直流电源系统中,定量描述一种介质绝缘性能和导电性能的物理量是电阻。导体的电阻小,绝缘体的电阻大,绝缘体电阻的大小表征了介质的绝缘性能。电阻越大,绝缘性能越好,反之亦然,称该电阻为绝缘电阻。在电动汽车的高压电气系统中,分别利用电源的正极引线电缆和负极引线电缆对底盘的绝缘电阻,来反映电气系统的绝缘性能。
3.绝缘电阻检测原理
为了检测上述绝缘电阻,直接将车载高压电源作为检测电源。在电源正极、负极和车辆底盘之间建立了桥式阻抗网络,如图8-18所示。其中,A 点与电源正极相连,B 点与电源负极相连,O 点与车辆底盘相连。Uo 为高压电源的输出电压,Rg1、Rg2分别为高压电源正、负极引线对底盘的绝缘电阻,R 为限流电阻,取R=51kΩ。VT1、VT2为电子控制的开关管,通过控制VT1和VT2的导通与关断,改变了A 点和B 点之间的等效电阻和电源的输出电流I ,根据Uo 、I 和等效电阻之间的关系,计算出Rg1和Rg2。
相对电压Uo 而言,开关管VT1和VT2的导通电压很小,可以忽略不计。在电动汽车运行过程中,电压Uo 不是恒定不变的,其读数需要和电流I 同时采集。当VT1导通、VT2关断时,桥式阻抗网络的等效形式为Rg1与R 并联后与Rg2串联,这时,电源电压为Uo1、电流为I1:
(8-18)
当VT2导通、VT1关断时,桥式阻抗网络的等效形式为Rg2与R 并联后与Rg1串联,这时,电源电压为Uo2、电流为I2:
(8-19)
当高压电源正、负极引线对底盘的绝缘性能较好,满足Rg1>10R、Rg2>10R时,可以做以下近似处理:
(8-20)
(8-21)
由式(8-18) -式(8-21),得到:
(8-22)
(8-23)
如果VT1和VT2同时关断时,电流I 大于2mA ,说明绝缘电阻Rg1、Rg2之和小于250Ω,电源的的正、负极引线电缆对底盘的绝缘性能都不好,检测系统不再单独检测Rg1和Rg2,立即发出报警信号。
在待测电源输出端建立阻抗网络是电动汽车电气绝缘性能检测的新方法,电路结构简单,能够分别定量检测电源正、负极对车辆底盘的绝缘性能。
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