汽车电器与电子控制技术-ppt课件.ppt

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1、,自汽车诞生100 多年以来，其性能不断提高，功能不断完善，现在汽车在机械结构方面已经非常完善，靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽车的性能已临近极限。汽车电子技术的发展使汽车的性能进一步提高，功能进一步拓宽，汽车电子产品已经渗透到汽车的各个方面。,绪 论,第一阶段：20世纪60年代中期至70年代末，是汽车电子技术萌芽及初级发展阶段。电子收音机 发电机硅整流器 电压调节器 晶体管无触点电子点火 电子控制燃油喷射,绪 论一、汽车电子技术的发展,第二阶段：20世纪70年代末到90年代中期，是汽车电子控制技术的大发展阶段。发动机电子控制系统 自动变速器 防抱死制动系统 电控悬架 电控转向 电子

2、仪表 影音娱乐设备,绪 论一、汽车电子技术的发展,第三阶段：20世纪90年代中期至今，电子装置成为汽车设计中必不可少的装置。动力总成控制 汽车底盘控制 安全、舒适性控制 CAN通信数据网络与故障诊断系统 娱乐与通信系统,绪 论一、汽车电子技术的发展,汽车作为一种交通工具，行驶速度高，必须绝对安全可靠，普及率高，进入到家庭，价格必须低廉。能在汽车上应用的电子产品应具备如图0-1所示的特征。,绪 论二、汽车电子产品的特征,汽车是由许多功能要求组成的复杂系统，涉及相当多的性能指标。仅汽车本身的性能指标就包括：燃油经济性、动力性、尾气排放、制动性、操纵稳定性、平顺性、安全性、弱附着路面的通过性等。为了

3、满足人类多方面的需要，还有许多附加的功能：诸如自动空调、安全气囊、电话、自动门窗、防盗、通信、自动导航等各种其他的自动装置。,绪 论三、电子控制系统的共性问题,从控制的对象来看，这些系统是完全不同的，但从控制系统的设计方面看，都有共同之处（见图0-2）,从控制的对象来看，这些系统是完全不同的。但从控制系统的设计方面看，都有共同之处。,绪 论三、电子控制系统的共性问题,动态建模。对于要满足给定要求的电子控制系统，通常都需要建立控制系统的动态模型（或标定系统的数据模型）。传感装置。为了实现对被控对象的精确控制，需要通过传感装置测量被控对象的变化信息。执行机构。把期望的动作要求转化为准确的动作。,绪

4、论共性的问题,绪 论共性的问题,控制算法。根据测量信号（对象输出）和期望的动作要求（输入）之间的偏差，基于系统的动态模型，进行控制器的设计，满足系统在不同条件下的使用要求。电子控制装置（又称作ECU）是实现控制算法（软件或程序）的载体或称为硬件装置。,绪 论共性的问题,为了实现精确控制，系统模型在设计时是非常重要的。汽车电子控制系统的模型包括动态模型和静态模型。动态模型：汽车驱动控制的动态模型，包括：汽车整车动力学模型、防抱死制动模型、驱动控制模型等。静态模型：如发动机数据模型，各种液压阀电压（电流）-压力（流量）输出特性模型。有三种不同的方法获得系统的模型。如理论推导、试验标定、系统辨识。,

5、绪 论四、系统建模,从提高效率降低开发成本的角度出发，汽车工程师一直试图通过理论模型来描述汽车的控制问题，并在计算机上一步完成控制算法的开发。然而由于汽车环境的多变性，工作条件的多变性，使得汽车控制装置的开发很难做到这点。在实际应用中，通常采用标定方法。实际上电子控制装置的标定很简单，把一个复杂的问题分解为许多的简单问题，然后再把简单的问题连接起来。,绪 论五、汽车电子控制系统的标定,1.开发平台 目前流行的开发平台有：采用dSPACE 作为软件的开发测试环境，配置Micro-Autobox 或AutoBox构成硬件在环的模拟测试环境。采用ETAS公司的ASCET 构成软件开发、代码生成及测试

6、环境配置LABCAP或ES1000/ES910 构成硬件在环的模拟测试环境,绪 论六、汽车电子产品的开发平台与V型开发模式,以Matlab/SimulinkRealTimeWorkshops为核心，自行开发标定与硬件在环的模拟测试环境，以较低的成本定制满足个性需求的高效开发平台。,绪 论六、汽车电子产品的开发平台与V型开发模式,汽车电子产品开发工程师无需知道电控装置的硬件结构和工作原理，也无需直接写微处理器的源代码程序，而是直接采用模型化的语言和数学物理公式，在计算机上开发仿真程序，利用开发平台的工具实现中间过程的转化，最终完成控制系统的开发。,绪 论2.V 型开发模式,一种典型的被称之为V

7、模式开发流程如图0-3所示：,绪 论2.V 型开发模式,整个软件的开发流程依次为：需求分析定义系统、结构设计详细或程序设计模型变量定标自动代码生成单元测试功能测试系统测试验收测试。,绪 论2.V 型开发模式,1）模型在环（MIL）模型在环仿真测试，是将控制模型和虚拟对象模型放在同一个实时处理器中运行，对控制模型的逻辑进行测试的仿真。2）软件在环（SIL）软件在环仿真测试，是将控制模型和虚拟对象模型放在不同的实时处理器中运行，通过ETK 或CAN通信对被测控制模型的功能进行测试.,绪 论3.V型开发流程中的几个专用术语定义,3）快速原型 模型化程序完成后，首先是利用开发平台提供的辅助开发工具，将

8、模型化程序转换为代码并自动下载到一个中间的硬件平台上。4）硬件在环（HIL）硬件在环的仿真测试，是进行实车测试评估的最后一个环节。,绪 论3.V型开发流程中的几个专用术语定义,我国汽车电子产品自主开发的意识已经觉醒；多年的技术积累，开发团队综合能力有了质的提升；再者我国已经融入并拥有达到国际水平的开发平台，并熟练掌握了汽车电子产品开发的基本模式。这些足以证明我国已经拥有汽车电子产品自主开发的条件。我国汽车工业已经取得的辉煌业绩预示：汽车工业依靠自主开发将成为必然趋势，自主开发汽车电子产品时代即将来临。,绪 论七、自主开发汽车电子产品,谢谢观赏！,汽车电源系统由蓄电池、发电机和调节器组成。汽车上

9、装配有蓄电池和发电机两个直流电源，整车电器与电子设备均与两个直流电源并联连接。电路如图1-1所示。,汽车上，蓄电池和发电机并联工作，发电机是汽车的主要电源，蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器，调节器的功能是在发电机转速升高到一定程度时，自动调节发电机输出电压使其保持稳定。,第一章 电 源,蓄电池是一种可逆的低压直流电源，既能将化学能转换为电能，也能将电能转换为化学能。1.蓄电池的分类 汽车用启动型铅酸蓄电池（简称蓄电池）分碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类。按结构可分为橡胶槽蓄电池和塑料槽蓄电池两类。按性能可分为干式荷电蓄电池和免维护蓄电池两类。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,（1）启动发动

10、机。启动发动机时，向启动系统和点火系统供电。（2）备用供电。发动机低速运转、不发电或者电压较低时，向发电机磁场绕组、点火系统以及其他用电设备供电。,2.蓄电池的功能,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,（3）存储电能。发动机中高速运转、正常供电时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来。（4）协同供电。发电机过载时，协助发电机向用电系统供电。（5）稳定电源电压，保护电子设备。不仅能够保持电气系统电压稳定，还能吸收电路中过电压，保护电子设备。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,3.蓄电池的构造,各型汽车用蓄电池的构造基本相同，都是由极板、隔板、电解液和壳体四部分组成。结构如图1-2所示。,第

11、一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,1）极板与极板组,极板是蓄电池的核心部件，由栅架与活性物质组成。极板分为正极板和负极板两种，正极板上的活性物质为二氧化铅，呈深棕色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅，呈深灰色。目前国内外都薄型极板。薄型极板对提高蓄电池的比容量和启动性能都十分有利。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,将一片正极板和一片负极板浸入电解液中，便可得到2V左右的电压。为了增大蓄电池的容量，将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,安装时，各片正负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入电池槽内便形成单格电池，单格电池标称电压

12、为2V。现代汽车用蓄电池由6个单格电池串联而成，串联成12V。12V电气系统汽车选用一只蓄电池；24V电气系统汽车选用两只蓄电池。结构如图1-4所示。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,2）隔板,隔板的功用就是将正、负极板隔开，防止相邻正、负极板接触而短路。隔板应具有多孔性，以便电解液渗透，还应该具有良好的耐酸性和抗氧化性。隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,3）电解液,电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。密度一般为1.23 1.30g/cm3。电解液纯度是影响蓄电池电气性能和使用寿命的重要因素。因此蓄电池用电解液必须符合机械行业标准JB/T

13、100522010铅酸蓄电池用电解液 规定，所用硫酸必须符合HG/T26922007蓄电池用硫酸规定，所用蒸馏水必须符合机械行业标准JB/T 100532010铅酸蓄电池用水规定。工业用硫酸和普通水中含铜、铁等杂质较多，会加速蓄电池自放电，不能用于蓄电池。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,4）壳体,蓄电池壳体由电池槽和电池盖两部分组成，其功用是盛装电解液和极板组。蓄电池壳体应耐酸、耐热、耐振动、耐冲击等。电池槽由隔壁分成6个互不相通的单格，底部制有凸起的筋条，以便放置极板组，筋条与极板底缘组成的空间可以积存极板脱落的活性物质，防止正、负极板短路。蓄电池各单格电池之间采用铅质联条串联连接。

14、在蓄电池盖上设有加液孔，并用螺塞或盖板密封，防止电解液溢出。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,干荷电蓄电池与免维护蓄电池普遍采用穿壁式连接，所用联条尺寸很小，并设置在壳体内部（图1-5）。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,5）蓄电池技术状态指示器,蓄电池技术状态指示器又称为内装式密度计，由透明塑料管、底座和两只小球（一只为红色、另一只为蓝色）组成。当蓄电池存电充足、电解液相对密度大于1.22时，从指示器顶部观察到的结果是中心呈红色圆点、周围呈蓝色圆环，表示蓄电池技术状态良好，英文标示为“OK”。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,当蓄电池充电不足、电解液相对密度过低时，观察结果

15、是中心呈红色圆点、周围呈无色透明圆环，表示蓄电池充电不足，应及时补充充电，英文标示为“Chargingnecessary”。当电解液液面过低时，观察结果是中心呈无色透明圆点、周围呈红色圆环，表示电解液不足，必须更换蓄电池。如果这种指示器安装在干荷电蓄电池上，则表示必须添加蒸馏水，英文标示为“Add distilled water”。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,4.蓄电池的型号,根据工信部标准JB/T25992012铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法规定，蓄电池型号由三部分组成，各部分之间用存折号分开，其内容及排列如下：,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,（1）串联的单位蓄电池数

16、。（当单体蓄电池数目为“1”时，此段应略去）（2）蓄电池类型。根据蓄电池用途划分，按表1-1中代号标志。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,（3）电池特征。（表1-2）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。,第一节 蓄电池一、蓄电池的构造与造型,（4）额定容量。是指20Ah的额定容量，用阿拉伯数字表示，单位为Ah（安时），在型号中可略去不写。,举例,例1.北京JB2020 型吉普车用6-QA-60型蓄电池例2.东风EQ1090 型载货汽车用6-Q-105 型蓄电池例3.东风EQ2102 型越野汽车用6-QW-180 型蓄电池,第一节 蓄电池一、蓄电池的

17、构造与造型,1.工作原理 蓄电池的单格电池是由浸渍在电解液中的正极板和负极板组成，电解液是硫酸水溶液。在蓄电池充放电过程中，发生的化学反应是可逆的，蓄电池的工作过程就是化学能与电能的转换过程。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,根据双硫化理论，铅蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），负极板上是海绵状铅（Pb），电解液是硫酸水溶液（H2SO4）。蓄电池放电时，正极板上的二氧化铅和负极板上的铅都将转变成硫酸（PbSO4），电解液中的硫酸减少、相对密度下降。蓄电池充电时，则按相反的方向变化。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,化学反应方程式：,正极板 电解液 负极板 正极板

18、 电解液 负极板,1）放电过程 将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。外电路接通时，正极板具有正电位，约为2.0V，负极板具有负电位，约为-0.1V，正、负两极间的电动势E为：E=2.0-（-0.1）=2.1V,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,理论上，放电过程将进行到正负极板上的活性物质全部转变为硫酸铅为止，但是事实上只有20%30%的活性物质转变为硫酸铅。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,2）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。将完全放电的蓄电池与直流电源接通时，电流就会按与放电时相反的方向流过蓄电池。此时蓄电池内部将发生与放电过程相反的化学反

19、应。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,在充电末期，电解液中将产生大量气泡。蓄电池充电终了的特征是：蓄电池内产生大量气泡，即出现所谓“沸腾”现象。蓄电池端电压和电解液相对密度均上升至最大值，且在23 h 内不再增加。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,2.工作参数,1）相对密度指电解液中硫酸成分所占的比例。实测密度应按下式换算成25时的相对密度25：25=T+（T-25）T实测电解液密度，g/cm3；T实测电解液温度，；密度温度系数（=0.0007），即温度每升高1，密度将降低0.0007g/cm3。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,2）额定容量,我国国家标准GB50

20、08.12005启动用铅酸蓄电池技术条件规定，以20h 放电率额定容量作为启动型蓄电池的额定容量。蓄电池的20h 率额定容量是指：完全充足电的蓄电池在电解液温度为25 5条件下，以20h 率的放电电流（即0.05C20 安培电流）连续放电至12V蓄电池的端电压降到10.5V 0.05V 时输出的电量，用C20表示，单位为Ah。额定容量是检验蓄电池质量的重要指标，新蓄电池必须达到该指标，否则就为不合格产品。当恒流放电时，蓄电池的容量等于放电电流与放电时间之积，即：C=Iftf,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,3）储备容量,国际蓄电池协会和美国汽车工程师协会（SAE）规定蓄电池容量用储备

21、容量表示。根据我国标准GB5008.12005启动用铅酸蓄电池技术条件，额定储备容量是指：完全充足电的蓄电池在电解液温度为25 5条件下，以25 电流连续放电至12V蓄电池电压降到10.5V0.05V 时，放电所持续的时间，用Crn表示，单位为min（分钟）。储备容量表达了在汽车充电系统失效的情况下，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A 恒定电流的能力。,第一节 蓄电池二、蓄电池的工作原理与参数,额定储备容量Crn 与额定容量C20的换算公式如下：,式中：C20蓄电池额定容量，Ah；Crn蓄电池额定储备容量，min；当C20200Ah 或Crn480min 时，上式不适用。,第一节 蓄

22、电池二、蓄电池的工作原理与参数,与生产工艺及产品结构有关。如活性物质的数量、极板的厚薄、活性物质的孔率等。使用条件。如放电电流、电解液温度和电解液相对密度等。,第一节 蓄电池三、影响蓄电池容量的使用因素,1）放电电流的影响,实验表明：放电电流越大，则电压下降越快，放电至终止电压的时间越短，因此容量越小。图1-6所示为6Q135 型蓄电池在不同放电电流情况下的放电特性；,第一节 蓄电池三、影响蓄电池容量的使用因素,图1-7为6Q75型蓄电池在电解液温度为30时，蓄电池容量与放电电流的关系。,由图可见，放电电流越大，电压下降越快，越容易出现放电“终了”现象，如继续放电，则将导致过放电而影响蓄电池使

23、用寿命。,第一节 蓄电池三、影响蓄电池容量的使用因素,2）电解液温度的影响 温度降低则容量减小。温度，电解液的黏度，离子扩散速度和化学反应速度，电解液电阻，蓄电池内阻，电动势消耗在内阻上的压降，蓄电池端电压，允许放电时间，蓄电池容量。,图1-8为6Q75型蓄电池电解液温度分别为+30和-18的情况下，以225A 电流放电时的端电压与放电时间的关系。,第一节 蓄电池三、影响蓄电池容量的使用因素,图1-9为6Q75型蓄电池以225A 电流放电时，在不同温度条件下输出的容量。不同温度条件下的容量 可用下式换算为25时的容量，C25=CT 1-0.01（T-25）C25 换算为25时的 容量，Ah；C

24、T电解液平均温度为T 时的实际容量，Ah；T放电终止时中间单格电池电解液的温度，；,第一节 蓄电池三、影响蓄电池容量的使用因素,3）电解液相对密度对容量的影响,适当增大电解液相对密度可以提高蓄电池输出容量。当相对密度超过一定值时，蓄电池输出容量又会减小。电解液相对密度约为1.23时，蓄电池输出容量最大。如图1-10所示。,综合考虑电解液相对密度对蓄电池性能的影响，汽车用启动型蓄电池充足电时的电解液密度，一般选在1.261.29。,第一节 蓄电池三、影响蓄电池容量的使用因素,第一节 结束,电机既是用电器的电源，又是蓄电池的充电装置。汽车所用的发电机有直流发电机、交流发电机。从20世纪70年代起直

25、流发电机已经逐步被淘汰，现代汽车均采用交流发电机，交流发电机与直流发电机相比，具有以下几个特点：（1）体积小，质量轻。（2）在发动机低速运转时，仍能进行充电。（3）故障少，使用寿命长，维修简便。（4）调节器结构简单。（5）很少产生干扰波。,第二节 发电机,汽车用交流发电机一般由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两大部分组成，交流发电机又分为定子绕组和转子绕组两部分。图1-11为JF132 型交流发电机的构造：,1-后端盖；2-电刷架；3-电刷；4-电刷弹簧压盖；5-硅二极管；6-元件板；7-转子；8-定子；9-前端盖；10-风扇；11-带轮；,第二节 发电机一、交流发电机的构造,发电原理整流原

26、理励磁方法,第二节 发电机二、交流发电机的工作原理,1.发电原理 在汽车用交流发电机中，由于转子磁极是鸟嘴形，其磁场的分布近似于正弦规律，所以交流电动势也近似于正弦波形，相差互为120，工作原理如图1-12所示：,第二节 发电机二、交流发电机的工作原理,2.整流原理 硅二极管具有单向导电性，在某一瞬间，正极二极管上哪一相的电压最高，哪一相的正极管就获得正向电压而导通，负极管上哪一相的电压最低，哪一相的负极管就获得正向电压而导通。下图为三相桥式整流器电路中的电压、电流波形图1-13所示：,第二节 发电机二、交流发电机的工作原理,3.励磁方法,汽车最常用的九管交流发电机有9 个硅二极管，其中6个组

27、成整流器，另外3 个提供通过发电机中的励磁绕组的电流，称为励磁二极管。九管交流发电机不仅可以控制充电指示灯指示蓄电池的充电情况，指示充电系统是否发生故障，还可以在停车时提醒驾驶人断开点火开关。由于二极管有0.6V的门槛电压，所以汽车用交流发电机只有在发电机处于较高转速的时候才能自己发电，称为自励过程。当发电机的转速较低时，由蓄电池供给电流，称为他励过程。,第二节 发电机二、交流发电机的工作原理,交流发电机的励磁电路如图1-14所示：,第二节 发电机二、交流发电机的工作原理,第二节 发电机二、交流发电机的工作原理,九管交流发电机的原理如图1-15所示：,发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般

28、汽油发动机来说，其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有输出特性（负载特性）、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。,第二节 发电机三、交流发电机的工作原理,1.输出特性 输出特性指发电机的端电压不变时输出电流I 与发电机转速n 之间的关系。发电机输出特性如图1-16所示。,第二节 发电机三、交流发电机的工作原理,发电机转速甚低时，其端电压低于额定电压，此时发电机不向外供电，当发电机空载时，转速达到额定电压值的转速n1称为空载转速，发电机达到额定功率时的转速称为满载转速n2。,由输出特性可得如下结论：,（1）只有当发电

29、机转速高于n1时才可能向外供电，n1是选定发电机传动比的主要依据。（2）满载转速是判断发电机技术性能的重要指标。（3）当转速达到一定值时，其输出电流不再随转速升高而升高，因此具有限流作用。,第二节 发电机三、交流发电机的工作原理,从曲线可以看出，随着转速的升高，端电压上升较快，由他励转入自励发电时（向蓄电池补充充电），进一步证实了低速充电性能好的优点。空载特性是判断发电机充电性能是否良好的重要依据。,2.空载特性 空载特性是指发电机空载时，其端电压与转速之间的关系。交流发电机的空载特性如图1-17所示。,第二节 发电机三、交流发电机的工作原理,在一定转速下，输出电流增加时发电机端电压将有较大下

30、降，当发电机在高速运转时，如果因外电路开路而突然失去负载，则其端电压将急剧升高，这对发电机和晶体管调节器内的电子元件都是有害的。,第二节 发电机三、交流发电机的工作原理,3.外特性 外特性是指转速一定时，发电机的端电压与输出电流之间的关系，交流发电机外特性如图1-18所示。,第二节 结束,交流发电机电压调节器把交流发电机的电压控制在一定的规定范围内，当发电机转速发生变化时，它将自动调节发电机输出电压并使电压保持恒定，防止输出电压过高而损坏用电设备和避免蓄电池过量充电的控制装置。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。现在汽车所用的交流发电机（硅整流发电机

31、）调节器按其结构和工作原理可分为机械电子振动式调节器（触点式）和电子式调节器两类。,第三节 电压调节器,触点式电压调节器（振动式）有双级式和单级式之分，其基本原理都是通过改变触点闭合或断开的时间长短来改变励磁电流的大小。1.双级触点式电压调节器的构造 双级触点式调节器与单级触点式调节器的区别在于多装了一对搭铁的高速触点。双级触电式调节器具有两对触点，一对动断触点为低速触点，一对动合触点为高速触点，活动触点在两个静触点的中间，可以进行两级电压调节。调节器对外部只有火线和磁场两个接线柱。,第三节 电压调节器一、触点式电压调节器,2.双级触点式电压调节器的工作原理,根据公式U=2.344.44KfN

32、可得：交流发电机端电压的高低取决于转子的转速和磁极磁通，要保持电压 恒定，在转速 升高时，通过减少励磁电流来减弱磁通，在转速 降低时，通过增大励磁电流来增强磁通。图1-19为以FT61 型双级触点式调节器的工作原理,第三节 电压调节器一、触点式电压调节器,工作原理分析,（1）发动机启动并闭合点火开关时，发电机转速很低，其端电压低于蓄电池端电压，调节器低速触点闭合，由蓄电池向发电机提供他励励磁电流，此时励磁电路为：蓄电池正极电流表点火开关调节器正极接线柱S低速触点K1 衔铁调节器磁场接线柱F发电机励磁绕组搭铁蓄电池负极，这种情况下，用电设备均由蓄电池供电，电流表指向“”的一侧，调节器不工作。,第

33、三节 电压调节器一、触点式电压调节器,（2）当发电机转速升高，其端电压略高于蓄电池的端电压但低于14V时，调节器低速触点仍闭合，发电机由他励转入自励而正常发电，发电机取代蓄电池向所有用电设备供电并向蓄电池充电。电流表指向“”的一侧，调节器处于准备工作状态。电路为：发电机正极点火开关调节器正极接线柱SR1R3搭铁发电机负极。,第三节 电压调节器一、触点式电压调节器,（3）当发动机升至较高转速，发电机的电压达到第一级调压值时，调节器线圈中的铁芯电磁力克服弹簧力，使低速触点K1打开，而高速触点K2仍闭合。因为励磁电路中串入R1和R2，且R2阻值比R1大得多，使励磁电流减小，端电压下降，低速触K1重新

34、闭合，因而切去电阻R1+R2，使励磁电流再次增大，端电压再次升高，低速触点再次打开，如此循环下去，在低速触点不断开合振动下实现第一级电压的调节工作，一级调压的励磁电路为：发电机正极点火开关调节器正极接线柱SR1 R2 调节器磁场接线柱F发电机励磁绕组搭铁发电机负极。,第三节 电压调节器一、触点式电压调节器,（4）发动机高速运转时，发电机的电压将超过第一级达到第二级调压值，调节器线圈中的铁芯电磁力远大于弹簧力，使高速触点K2 闭合，立即将励磁电路短接搭铁，于是励磁电流急速减小，电压下降，高速触点打开，励磁电路又被接通，励磁电流又增大，电压又上升，高速触点又闭合，如此循环下去，在高速触点不断开合振

35、动下实现第二级电压的调节工作。二级调压高速触点闭合时的励磁电路短接回路为：搭铁高速触点K2 衔铁磁轭调节器磁场接线柱F发电机励磁绕组搭铁。,第三节 电压调节器一、触点式电压调节器,（5）发动机停转时，断开点火开关，发电机不发电，调节器恢复到不工作状态，即低速触点K1常闭，高速触点K2常开，电流表指针回到零位。,第三节 电压调节器一、触点式电压调节器,电子电压调节器比触点式电磁振动式调节器好，其优点如下：（1）结构简单、工作可靠、故障少。（2）对无线电设备的干扰减小。（3）使用寿命长。电子式调节器按结构可分为晶体管式和集成电路式两种类型。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,1.晶体管调节器,

36、晶体管调节器由电子开关部分、开关控制部分和信号检出部分组成。信号检出部分也叫电压敏感电路，它的作用是检出高于规定的供电电压，并将其变为另一信号电压。开关控制部分的作用是把这一信号电压变为控制电子开关通断的控制电压。电子开关部分则是按控制电压的变化，改变发电机激磁绕组电路通断时间比例的开关装置。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,当发电机电压高于规定供电电压时，电子开关即切断励磁电流，使发电机输出电压迅速下降；当其降至规定电压之后，开关又接通激磁电流，如此反复，控制发电机输出电压，使之稳定不变。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,举例：JFT201 型调节器工作原理电路图如图1-20所示

37、。,D-2DZ1 A150V；T1-3AX81A；T2-3AD30C；R1=0.25；R2=56；R3=68；R4=56；R5=56；R6=56；R7=180；R8=56；C1-20F；C2-0.22F；Z-2CW15,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,JFT201 型调节器工作过程：,（1）合上点火开关，蓄电池电压同时加到由电阻R2、R3、R4 组成的分压器及晶体管T2的偏置电路R7、R8上，此时分压器至稳压管Z的反向电压，低于稳压管的击穿电压，反向电流为零，即T1的基极电流为零，所以T1截止。T2处于正向偏置而导通，蓄电池通过T2 给激磁绕组供电，电路为：蓄电池正极点火开R1T2（e，

38、c）激磁绕组蓄电池负极（搭铁）。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,（2）当发电机转速升高至电压高于蓄电池电压时，便自己供给激磁电流，发电机的电压升至调压值（13.514.5V）时，分压器R2、R3、R4 加至稳压管Z 两端的反向电压达到击穿电压，稳压管Z 被击穿，T1产生基极电流而导通，此时T2的发射极与基极被T1 短路而截止，截断发电机激磁电路，使发电机电压下降。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,（3）当发电机电压低于调节电压时，加在稳压管Z 两端的反向电压低于击穿电压，稳压管截止，T1也截止，而T2又导通，发电机的激磁电流上升，输出电压升高，如此反复，使发电机电压稳定在规定值上

39、。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,2.集成电路（IC）调节器,集成电路可分为两大类：绝缘基片和半导体基片。集成电路调节器有如下优点：（1）体积很小。（2）电压调节精度高。（3）可增大发电机激磁电流。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,（4）用塑料或树脂封装，故能承受潮湿、泥土、油污、低温等恶劣环境的影响，它还能耐高温130。（5）由于内部无可移动零件，能承受较大机械振动和冲击。（6）使用寿命长，可达16万km 以上。（7）具有自检、保护等功能。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,集成电路调压器的组成框图,图中的电压控制部分包括由分压器和电压放大极。输出部分通常由大功率复合管构成

40、。温度补偿一般将热敏电阻与分压电阻并联，或用无源元件与半导体元件一起组成温度补偿网络。,集成电路调节器通常由电压控制、励磁电流控制（输出控制）和温度补偿三大部分组成，如图1-23所示。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,1）典型的集成电路调节器图1-24所示即为典型的集成电路调节器电路。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,2）JF151型集成电路调节器其内部电路如图1-25所示。,第三节 电压调节器二、电子电压调节器,第三节 结束,本章结束,发动机的启动方式有人力启动、辅助汽油机启动、电力启动机启动。现代汽车都采用电力启动方式。电力启动机由直流串激式电动机、传动机构和控制装置三部分组成

41、。,第一节 启动机,功能：在直流电作用下产生电磁转矩。1.结构组成 直流串激式电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电刷等组成。如图2-1所示。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,第一节 启动机一、直流串激式电动机,1-磁场绕组；2-磁极铁芯；3-外壳；4-磁极固定螺钉；5-换向器；6-转子铁芯；7-电枢绕组；8-电枢轴,1）磁极,作用：产生磁场。由铁芯和磁场绕组组成。4个磁场绕组的连接方法有两种，如图2-2所示。一种是4个相互串2-2a），另一种是两串两并2-2b）。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,2）电枢和换向器,电枢的作用：产生电磁转矩的核心部件。电枢主要由电枢轴、电枢铁芯、电枢

42、绕组和换向器成。换向器的作用：把通入电刷的直流电流转变为电枢绕组中导体所需的交变电流。换向器由铜片和云母片相间叠压而成。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,3）电刷与电刷架,电刷与电刷架的作用：将电流引入电动机。电刷由铜与石墨粉压制而成，加入铜是为了减小电阻并增加耐磨性。电刷装在电刷架中，借弹簧压力将它压紧在换向器上。4个电刷架均固定在前端盖上，其中两个电刷架与端盖绝缘，称为绝缘电刷架。另外两个电刷架与端盖直接铆合而搭铁，称为搭铁电刷架。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,4）端盖,端盖分为前、后两个端盖。前端盖一般用钢板压制而成，其上装有4 个电刷架，后端盖用铸铁浇铸而成，它们分别装在机

43、壳的两端，靠两个长螺栓与启动机机壳紧固在一起。两端盖均装有青铜石墨轴承或铁基含油轴承套。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,5）机壳,机壳用钢管制成，一端开有窗口，作为观察电刷与换向器之用，平时用防尘箍盖住。机壳上只有一个电流输入接线柱（与外壳绝缘），并在内部与磁场绕组的一端相接。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,2.直流电动机的工作原理,直流电动机是将电能转换为机械能的设备。是以通电导体在磁场中受电场力作用的原理而制成的，其工作原理如图2-3所示。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,2）直流电动机的转矩,电枢轴上产生的电磁转矩M 的大小，与电枢电流Ia及磁极磁通 的大小成正比，即：,

44、式中：Cm电动机常数，与电动机的磁极对数、绕组个数有关。Ia 电枢电流；磁极磁通。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,3）直流电动机转矩自动调节原理,当直流电动机通电时，产生电磁转矩，使电枢旋转。然而当电枢旋转时，电枢绕组又切割磁力线，则又产生了一感应电动势，该电动势的方向恰与电枢电流的方向相反，如图2-4所示，由于它与外加电压的方向相反，故称反电动势，其大小为：式中 Ce 与电机结构有关的 常数（Ce=PZ/60）；n 电动机转速。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,这样外加于电枢上的电压U1，一部分消耗在电枢电阻Ra上，一部分则用来平衡电动机的反电动势Ef，即：U1=Ef IaRa 上

45、式是电动机运转时，必须满足的一个基本条件，称为电压平衡方程式。由上式可知电枢电流I为,第一节 启动机一、直流串激式电动机,分析：当电动机的负载增加时，电枢轴上的阻力转矩增加，电枢转速降低，而使反电动势Ef随之减小，电枢电流Ia增大，因此电磁转矩也将随之增大，直至电磁转矩增加到与阻力矩相等时为止，这时电动机将在新的负载下以较低的转速平稳运转。反之，当电动机的负载减小时，电枢转速升高，反电动势增大，电枢电流减小，电磁转矩则随之减小，直至电动机的电磁转矩减小到与阻力矩相等时为止，电动机将在较高的转速下平稳运转。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,3.直流串激式电动机的特性,1）转矩特性 在直流串激

46、式电动机中，因电枢电流Ia与激磁电流是相等的，磁通 与电枢电流Ia 成正比，即=C2Ia 又 所以 M=CmIa=CI2a 式中：C=CmC2，为一常数。直流串激式电动机的电磁转矩，在磁路未饱和时，与电枢电流的平方成正比，在磁路饱和后，磁通 与电流无关，电磁转矩与电枢电流成正比。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,2）转速特性,对于串激式直流电动机，其电压平衡方程为 即电源电压U 的一部分消耗在电枢绕组电阻Ra 和磁场绕组电阻Rf上，一部分用来与电动机的反电动势Ef平衡，,在磁路未饱和时，由于Ia增加时，和Ia（Ra Rf）均增大，因而电动机转速急剧下降。,第一节 启动机一、直流串激式电动机

47、,3）功率特性,启动机的输出功率由电枢轴的转矩M和电枢轴的转速n 确定，即：,式中：P功率，kw；M转矩，Nm;n转速，r/min。当启动机完全制动时，相当于启动机刚接通的瞬间，转速和输出功率均为零，电流最大，转矩达到最大值，空载时电流最小，但转速达到最大值，输出功率亦为零，只有当电枢电流接近制动电流的一半时，启动机的输出功率最大。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,直流串激式电动机特性：,图2-5为直流串激式电动机特性，M为转矩特性，n为转速特性，P为功率特性。,第一节 启动机一、直流串激式电动机,启动机的传动机构包括离合器和拨叉两部分。离合器作用：传递转矩将发动机启动，同时在启动后自动打

48、滑脱离啮合从而保护启动机不致损坏的作用。拨叉作用：使离合器做轴向移动。,第一节 启动机二、启动机的传动机构,1.离合器常用的离合器有滚柱式、弹簧式和摩擦片式三种。1）滚柱式离合器的构造滚珠式离合器的结构如图2-6所示。,1-启动机驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-弹簧及活柱；6-护盖；7-弹簧座；8-缓冲弹簧；9-移动衬套；10-传动套筒；11-卡簧；12-垫圈,第一节 启动机二、启动机的传动机构,2）滚柱式离合器的工作原理：离合器的外壳与十字块之间的间隙为宽窄不同的楔形槽，这种离合器就是通过改变滚柱在楔形槽中的位置来实现离合的（图2-7）。,第一节 启动机二、启动机的传动机构,第

49、一节 启动机二、启动机的传动机构,滚柱式离合器的工作原理,发动机启动时，拨叉动作，将离合器沿花键推出，驱动齿轮啮入发动机飞轮齿环，此时电枢转动，十字块随电枢一起旋转，滚柱滚入楔形槽窄的一侧而卡住，从而传递转矩，驱动曲轴旋转如图2-7a）。,第一节 启动机二、启动机的传动机构,发动机启动后，飞轮齿环的转速高于驱动齿轮，滚柱滚入楔形槽宽的一侧而打滑，如图2-7b）所示，这样转矩就不能从驱动齿轮传给电枢，防止电枢超速飞散，启动完毕，则由拨叉复位弹簧作用，离合器退回，驱动齿轮完全脱离飞轮齿环。由于功率过大时滚柱式离合器的滚柱易卡死，故其只适用于中小功率的启动机。,第一节 启动机二、启动机的传动机构,2

50、.拨叉,现代汽车上一般采用电磁式拨叉。电磁式拨叉用外壳封装于启动机壳体上，由可动和静止两部分组成。发动机启动时，拨叉转动，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。发动机启动后，拨叉返回，拨叉头将打滑工况下的离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿环。,第一节 启动机二、启动机的传动机构,对启动要进行的控制主要是通过控制电磁线圈的通电，从而改变电磁力并控制驱动齿轮的啮入与退出实现的，因此这种启动机常称为电磁啮合式启动机，又称为电磁操纵啮合式启动机。,第一节 启动机三、启动控制,ST614 型电磁控制强制啮合式启动机，其电路如图2-8所示。,分析具体的工作过程,第一节 启动机三、启动控制,QD124 型