1.3　汽車電氣系統(tǒng)組成

1.3.1　電氣系統(tǒng)基本組成

汽車電氣系統(tǒng)可分為電源系統(tǒng)、用電設(shè)備和配電系統(tǒng)三大類，組成和分布如圖1-3-1和圖1-3-2所示。

汽車電氣系統(tǒng)各部分組成及主要部件如表1-3-1所示。

1.3.2　電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單原理

（1）電源、啟動(dòng)、充電系統(tǒng)

汽車蓄電池、發(fā)電機(jī)構(gòu)成汽車的雙電源。蓄電池在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)向起動(dòng)機(jī)供電，并在發(fā)電機(jī)不工作時(shí)向用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)工作時(shí)，由發(fā)電機(jī)向全車用電設(shè)備供電。

① 蓄電池　俗稱電瓶，是一種化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。蓄電池的作用如下。

a．在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，給起動(dòng)機(jī)提供大電流，同時(shí)向點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)其他用電設(shè)備供電。

b．當(dāng)發(fā)電機(jī)不工作時(shí)，由蓄電池向用電設(shè)備供電。

c．當(dāng)發(fā)電機(jī)正常發(fā)電時(shí)，蓄電池將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)（即充電）。

d．當(dāng)發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，蓄電池協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電。

e．當(dāng)取下車鑰匙時(shí)，由蓄電池向時(shí)鐘、發(fā)動(dòng)機(jī)及其他控制單元、音響系統(tǒng)及防盜報(bào)警系統(tǒng)等供電。

f．蓄電池還可以吸收電路中的瞬間過(guò)電壓，保持汽車電氣系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，保護(hù)電子元件。

目前汽車上普遍采用鉛酸蓄電池，混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車上采用的高壓蓄電池為鋰離子電池。無(wú)論是普通車輛上采用的鉛酸蓄電池，還是混合動(dòng)力、電動(dòng)汽車上采用的高壓鋰離子電池，都是由單格電池串聯(lián)而成的。鉛酸蓄電池每個(gè)單格電池電壓為2.1V，6個(gè)單格電池串聯(lián)得到12V蓄電池。奧迪Q5混合動(dòng)力車型高壓鋰離子電池電壓達(dá)266V，由72個(gè)電壓為3.7V的單格鋰電子電池串聯(lián)組成。

鉛酸蓄電池的單格電池結(jié)構(gòu)如圖1-3-3所示。單格電池由一個(gè)正極板組和一個(gè)負(fù)極板組組合而成。

極板組由電極和隔板構(gòu)成。電極由鉛柵板和活性物質(zhì)構(gòu)成。隔板（微孔絕緣材料）用于分離不同極性的電極。電極或極板組在充滿電時(shí)浸在38%濃度的硫酸溶液中（電解液）。

接線端子、單格電池和極板連接線由鉛制成。正極和負(fù)極具有不同的直徑。正極總是比負(fù)極粗。不同的直徑可以避免蓄電池連接錯(cuò)誤（防止接錯(cuò)極）。單格電池連接線穿過(guò)隔板。

由6個(gè)單格電池組成的12V蓄電池構(gòu)造如圖1-3-4所示。

6個(gè)單格鉛酸蓄電池串聯(lián)安裝在由耐酸性絕緣材料制成的蓄電池外殼內(nèi)。外面由底板固定蓄電池。上面外殼通過(guò)端蓋封閉，蓄電池外殼如圖1-3-5所示。

鉛酸蓄電池一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙，并且在蓄電池外部安裝有熱保護(hù)裝置。也有部分車型將蓄電池安裝在行李廂內(nèi)，如圖1-3-6所示。

② 發(fā)電機(jī)　通過(guò)螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體或通過(guò)附件支架固定在機(jī)體上。發(fā)電機(jī)由多楔帶通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體布置形式不同，發(fā)電機(jī)的安裝位置有所不同，圖1-3-7所示為直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)和V形12缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的安裝位置。

發(fā)電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，目前汽車上普遍采用交流發(fā)電機(jī)。各品牌汽車安裝的交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)和原理基本相同。交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造如圖1-3-8所示，主要由轉(zhuǎn)子、定子、調(diào)節(jié)器、端蓋、帶輪和風(fēng)扇等組成。

③ 啟動(dòng)系統(tǒng)　由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、啟動(dòng)繼電器、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、起動(dòng)機(jī)等組成，如圖1-3-9所示。起動(dòng)機(jī)在點(diǎn)火開關(guān)和啟動(dòng)繼電器的控制下，將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。

將點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)到START位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將啟動(dòng)繼電器轉(zhuǎn)至ON，電流在電磁開關(guān)內(nèi)部的吸引線圈和保持線圈中流動(dòng)，并對(duì)柱塞產(chǎn)生引力，柱塞被吸引時(shí)，與柱塞相連的桿會(huì)受到促動(dòng)，從而使超越離合器與小齒輪接合。另外，吸引柱塞將打開電磁開關(guān)，從而使B端子與M端子導(dǎo)通。這樣，電流流入起動(dòng)機(jī)電機(jī)。在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，點(diǎn)火開關(guān)重新回到ON位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將啟動(dòng)繼電器轉(zhuǎn)至OFF位置，小齒輪與齒圈脫離。驅(qū)動(dòng)齒輪和電樞軸間裝有一個(gè)超越離合器，以防止損壞起動(dòng)機(jī)。

目前汽車普遍采用的起動(dòng)機(jī)為直流串勵(lì)式起動(dòng)機(jī)。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)左后方靠近發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈的地方，用兩個(gè)螺釘固定在變速器外殼的螺紋孔內(nèi)。起動(dòng)機(jī)由端蓋、電刷、電樞、驅(qū)動(dòng)齒輪、單向離合器、電磁開關(guān)等組成，如圖1-3-10所示。

④ 充電系統(tǒng)　由交流發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、組合儀表上的充電警告燈、蓄電池等組成，如圖1-3-11所示。充電系統(tǒng)利用交流發(fā)電機(jī)輸出，使蓄電池在不同的電氣負(fù)荷下輸出電壓保持恒定的水平。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈的旋轉(zhuǎn)使定子中產(chǎn)生交流電壓。產(chǎn)生的交流電流經(jīng)過(guò)二極管的整流變?yōu)橹绷麟姟?/p>

在打開點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，電流流入勵(lì)磁線圈，在勵(lì)磁線圈中產(chǎn)生初始勵(lì)磁作用。當(dāng)定子線圈在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后開始產(chǎn)生電力時(shí)，定子線圈的輸出電流激勵(lì)勵(lì)磁線圈。交流發(fā)電機(jī)輸出電壓隨勵(lì)磁電流的增大而升高，隨其減小而降低。當(dāng)蓄電池電壓（交流發(fā)電機(jī)S端子電壓）達(dá)到約14.4V的調(diào)節(jié)電壓時(shí)，勵(lì)磁電流將被切斷。當(dāng)蓄電池電壓低于調(diào)節(jié)電壓時(shí)，調(diào)壓器通過(guò)控制勵(lì)磁電流將輸出電壓調(diào)節(jié)到一個(gè)恒定水平。另外，當(dāng)勵(lì)磁電流恒定時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓將隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大而升高。

（2）照明系統(tǒng)

為了保證汽車行駛安全，目前汽車上都裝備了多種照明及信號(hào)設(shè)備，而且各國(guó)對(duì)照明及信號(hào)設(shè)備在法律上都有不同程度的規(guī)定。不同汽車照明及信號(hào)系統(tǒng)是不完全相同的，除了美觀、實(shí)用外，還必須滿足兩個(gè)要求：一個(gè)是保證運(yùn)行安全；另一個(gè)是符合交通法規(guī)。汽車照明與信號(hào)系統(tǒng)的基本組成如圖1-3-12所示，各照明燈作用及特征如表1-3-2所示。

目前汽車照明系統(tǒng)中常見的燈泡有鹵素?zé)襞荨㈦瘹鉄艉蚅ED燈。

鹵素?zé)襞莺?jiǎn)稱為鹵素泡或者鹵素?zé)簦址Q為鎢鹵燈泡、石英燈泡。原理是在燈泡內(nèi)注入碘或溴等鹵素氣體，在高溫下，升華的鎢絲與鹵素進(jìn)行化學(xué)作用，冷卻后的鎢會(huì)重新凝固在鎢絲上，形成平衡的循環(huán)，避免鎢絲過(guò)早斷裂。因此鹵素?zé)襞荼劝谉霟魤勖L(zhǎng)。鹵素?zé)裟壳叭匀淮罅渴褂迷谄嚨那罢諢簟⑿簟⑽矡簟⑹覂?nèi)照明燈等位置。

氙氣燈簡(jiǎn)稱為氙燈，又稱為HID氣體放電燈，結(jié)構(gòu)如圖1-3-13所示。氙氣燈利用配套的電子鎮(zhèn)流器將汽車蓄電池12V電壓瞬間提升到23kV以上，將氙氣燈中的氙氣電離形成電弧放電并使之穩(wěn)定發(fā)光。

氙燈沒有燈絲，這是氙燈與傳統(tǒng)燈具最重要的區(qū)別。氙燈是利用兩電極之間放電器產(chǎn)生的電弧來(lái)發(fā)光的，如同電焊中產(chǎn)生的電弧的亮光。高壓脈沖電加在完全密閉的微型石英管內(nèi)的金屬電極之間，激勵(lì)管內(nèi)的物質(zhì)（氙氣、少量的水銀蒸氣、金屬鹵化物）在電弧中電離產(chǎn)生光亮。這種光亮的色溫與太陽(yáng)光相似，但含較多的綠色與藍(lán)色成分，因此呈現(xiàn)藍(lán)白色光。這種藍(lán)白色光大幅提高了道路標(biāo)志和指示牌的亮度。

氙氣前照燈燈泡的光色和日光燈相似，其亮度是目前鹵鎢燈泡亮度的2.5倍，壽命是鹵鎢燈泡的5倍，燈泡的功率為35W，可節(jié)能40%，且色溫舒適度高，可以有效減少駕駛員的視覺疲勞，對(duì)于駕車安全性也間接有所助益。奧迪A6L、Q5、A7等車系使用的氙氣前照燈如圖1-3-14所示。