第二節(jié)　認識和了解電源管理系統(tǒng)

一、能量管理系統(tǒng)概述

1. 能量管理系統(tǒng)組成

能量管理系統(tǒng)（圖2-1）主要由蓄電池、發(fā)電機以及數(shù)量眾多的電氣（電子）設(shè)備組成。蓄電池負責能量存儲，發(fā)電機負責給蓄電池提供能量，電氣設(shè)備是能量的消耗者。

2. 能量管理系統(tǒng)運作

能量管理系統(tǒng)由蓄電池提供電能，通過啟動機啟動車輛發(fā)動機。

發(fā)動機啟動后，發(fā)電動機提供電流，在理想狀態(tài)下該電流能夠滿足所有用電器的需求且有多余的電能為蓄電池充電。所連接用電器的耗電量大于發(fā)電動機可以提供的電量時，車載網(wǎng)絡(luò)電壓就會下降至蓄電池的電壓水平，這時蓄電池開始放電。

二、認識蓄電池結(jié)構(gòu)和特點

1. 蓄電池結(jié)構(gòu)

蓄電池（俗稱電瓶）是一種將化學能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，是低壓直流電源。

汽車常用的蓄電池為鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池由極板、隔板、電解液和殼體組成（圖2-2）。12V的蓄電池由6個單格蓄電池串聯(lián)而成，每個單格蓄電池的標稱電壓為2V，充滿電時為2.1V。

每個單格蓄電池都由多個正、負極板組成極板組。每個正極板都處于兩個負極板之間，使正極板兩側(cè)充、放電均勻。

正、負極板之間裝有絕緣隔板，以防止極板之間短路。隔板應具有多孔性，以便電解液自由滲透。隔板采用耐酸性和耐堿性的木質(zhì)、微孔橡膠、微孔塑料及浸樹脂紙質(zhì)材料制成。

2. 免維護蓄電池特點

免維護蓄電池（圖2-3）不用在使用過程中添加蒸餾水。它也是鉛酸蓄電池，正極端子的腐蝕小，自行放電少，且不需要補充充電。因此，免維護蓄電池在轎車上得到廣泛應用。

其特點如下。

① 極板柵架采用鉛-鈣合金或低銻合金的柵架，減少了自行放電和水分的消耗。

② 隔板采用袋狀隔板，以保護正極板的活性物質(zhì)不脫落，避免極板之間短路，延長了使用壽命。

③ 采用安全通氣孔，在通氣室中設(shè)置了氧化鋁過濾器和鈀催化劑，阻止內(nèi)部硫酸蒸氣的排出，減少了腐蝕作用，并使化學反應中產(chǎn)生的氫離子和氧離子再結(jié)合，生成水返回電解液中，從而減少了水分的消耗。

④ 單格電池之間采用穿壁式連接，縮短了連接電路的長度，減少了內(nèi)阻，從而可減少能量損耗和改善啟動性能。

三、了解蓄電池型號和性能

1.了解汽車用蓄電池規(guī)格

國家標準蓄電池規(guī)格[以6-QA-40a的汽車蓄電池為例（圖2-5）]見表2-1。

2. 了解蓄電池性能

電解液是由化學純的硫酸（H2SO4）和蒸餾水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度為1.24～1.31g/m3）。

電解液密度對蓄電池的容量和壽命影響大。密度大可以提高蓄電池的容量，減少結(jié)冰的危險，但黏度增加，流動性變差，使蓄電池的容量下降，而且腐蝕作用增強，會降低極板和隔板的壽命。通常，由64%的蒸餾水和36%的硫酸配制出的電解液，密度最為合適。

四、了解新型蓄電池系統(tǒng)

1.雙蓄電池系統(tǒng)

① 采用兩個蓄電池結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，有的是一個蓄電池用于車載電氣系統(tǒng)，一個蓄電池用于啟動系統(tǒng)。在啟動過程中，兩個蓄電池互相分離，車載電氣系統(tǒng)由主蓄電池電路供電，啟動機蓄電池電路確保車輛能啟動。車輛靜止時，車載電氣系統(tǒng)蓄電池為所有用電設(shè)備供電。為延長車輛在靜止狀態(tài)下的供電，電腦控制靜電電流開關(guān)減小靜態(tài)電流，在預先設(shè)定的一段時間后斷開大部分用電設(shè)備電源。當然，如果發(fā)動機再次啟動時檢測到車載蓄電池電能耗盡，耦合繼電器通電，由啟動蓄電池供電。

② 奔馳雙蓄電池系統(tǒng)的主要作用是在電源電腦檢測到主蓄電池不能正常工作的情況下輔助蓄電池開始工作，使車輛進入緊急運行狀態(tài)并設(shè)置故障碼，同時在儀表板上顯示運行信息，提醒駕駛?cè)塑囕v需要維修。

③ 采用雙蓄電池系統(tǒng)，還可以避免模塊因摩擦等原因產(chǎn)生靜電，引起無法休眠而產(chǎn)生的漏電故障。電源電腦控制輔助繼電器在正常工作時間內(nèi)動作，給輔助蓄電池充電，用于啟動后電壓過低時輔助供電，調(diào)節(jié)輔助蓄電池的供電量。發(fā)動機運行時，一旦系統(tǒng)電壓低，系統(tǒng)會通過CAN輸出兩條信息，故障會在儀表板上顯示，提示駕駛?cè)擞泄收?。輔助蓄電池繼電器接通，輔助蓄電池會向電動裝置輸出電能。如果輔助蓄電池溫度過高，那么溫度過高熔斷器就會斷開使其停止工作，以免將輔助蓄電池燒壞。

2. 能量管理系統(tǒng)的蓄電池接線柱

如果蓄電池導線從行李廂經(jīng)過車輛地板外側(cè)平行于燃油管路鋪設(shè)到發(fā)動機室內(nèi)時，出于安全考慮需監(jiān)控該導線。因發(fā)生事故或撞到障礙物（如護欄）造成蓄電池導線損壞時，就會從蓄電池上斷開蓄電池導線并關(guān)閉發(fā)電動機，以避免造成短路以及形成火花。

蓄電池正極接線柱上連接了兩根導線，這些導線負責為電氣組件供電。其中一根蓄電池導線通過蓄電池正極接線柱通向啟動機和發(fā)電動機。這根蓄電池導線可配備監(jiān)控裝置。另一根蓄電池導線通向一個或多個其余車載網(wǎng)絡(luò)的配電盒。這根蓄電池導線沒有監(jiān)控裝置。

3. 安全型蓄電池接線柱

為了保護啟動機電路，采用了安全型蓄電池接線柱作為保護措施，該裝置可在發(fā)生事故時消除短路危險。這種安全型蓄電池接線柱直接與蓄電池正極連接。

使用安全型蓄電池接線柱的目的是，將發(fā)生事故時發(fā)生短路的危險降至最低。車輛內(nèi)的車載網(wǎng)絡(luò)分為下述兩個電路（如寶馬）。

① 車載網(wǎng)絡(luò)供電部分，通過高電流熔斷器防止發(fā)生短路。

② 啟動機電路，該電路無法通過任何傳統(tǒng)熔斷器方式提供保護。

五、認識發(fā)電機結(jié)構(gòu)

發(fā)電機（交流發(fā)電機）是汽車主要電源，由汽車發(fā)動機驅(qū)動，在發(fā)動機正常工作時，發(fā)電機對除啟動機以外所有用電設(shè)備供電，并向蓄電池充電以補充蓄電池在使用中所消耗的電能。交流發(fā)電機是利用電磁感應原理產(chǎn)生交流電的。

六、了解直流電輸出

1.概述

發(fā)電機是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時，向所有用電設(shè)備供電，同時給蓄電池充電。

目前汽車采用三相交流發(fā)電機，內(nèi)部帶有二極管整流電路，可將交流電整流為直流電，所以，汽車交流發(fā)電機輸出的是直流電。交流發(fā)電機必須配裝電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器對發(fā)電機的輸出電壓進行控制，使其保持基本恒定，以滿足汽車用電器的需求。

2. 發(fā)電機工作原理

當外電路通過電刷使勵磁繞組通電時，便產(chǎn)生磁場，使爪極被磁化為N極和S極。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁通交替地在定子繞組中變化，根據(jù)電磁感應原理可知，定子的三相繞組中便產(chǎn)生交變的感應電動勢。這就是交流發(fā)電機的發(fā)電原理。

3. 直流電輸出

① 交流發(fā)電機分為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組兩部分，三相定子繞組按照彼此相差120°電角度分布在殼體上，轉(zhuǎn)子繞組由兩塊極爪組成。當轉(zhuǎn)子繞組接通直流電時即被勵磁，兩塊極爪形成N極和S極。磁力線由N極出發(fā)，透過空氣間隙進入定子鐵芯再回到相鄰的S極。轉(zhuǎn)子一旦旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組就會切割磁力線，在定子繞組中產(chǎn)生互差120°電角度的正弦電動勢，即三相交流電，再經(jīng)由二極管組成的整流元件變?yōu)橹绷麟娸敵觥?/p>

② 打開點火開關(guān)（不啟動發(fā)動機），由蓄電池提供電流，其電路為蓄電池正極→充電指示燈→調(diào)節(jié)器觸點→勵磁繞阻→搭鐵→蓄電池負極。此時，充電指示燈由于有電流通過，所以燈會亮。

③ 發(fā)動機啟動后，隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速提高，發(fā)電機的端電壓也不斷升高。當發(fā)電機的輸出電壓與蓄電池電壓相等時，發(fā)電機“B”端和“Ｄ”端的電位相等，此時，充電指示燈由于兩端電位差為零而熄滅，指示發(fā)電機已經(jīng)正常工作，勵磁電流由發(fā)電機自己供給。發(fā)電機中三相繞阻所產(chǎn)生的三相交流電動勢經(jīng)二極管整流后，輸出直流電，向負載供電，并向蓄電池充電。