发布于 10-16 11:02:24
汽车电源系统是为汽车用电器提供稳定直流电源的装置。
1.汽车电源系统的组成
汽车电源系统由发电机、电压调节器、蓄电池和电源开关（含点火开关）组成。它们之间的连接关系如图5-1所示。在该电路中发电机对蓄电池充电时，蓄电池成为用电器。
图5-1 电源系统电路的组成
2.汽车电源回路的功能
在汽车电路原理图上，电源回路一般都处于左端，如图5-2所示中虚线以左部分。汽车电源回路的功能与说明见表5-1。
表5-1 汽车电源回路的功能与说明
图5-2 桑塔纳轿车部分电气线路
3.汽车电源电路各组件的功能
汽车电源电路各组件的功能说明见表5-2。
表5-2 汽车电源电路各组件的功能说明
电源总开关有闸刀式和电磁式两种。
（1）闸刀式电源总开关 闸刀式电源总开关是机械式开关，常用于蓄电池与搭铁之间的线路上，控制蓄电池与用电器之间的接通或断开，防止停车时蓄电池漏电。由于汽车电路中规定了蓄电池负极搭铁，故闸刀式电源总开关应连在蓄电池负极与搭铁之间，如图5-1所示中K的位置。
闸刀式电源总开关的外形如图5-3所示。闸刀式电源总开关应安置在驾驶员易于操作的位置上。将手柄推到如图5-3所示的点划线位置，电源接通；扳到实线位置，电源切断。此类开关寿命长，工作可靠，多用于大型汽车上。
图5-3 闸刀式电源总开关的外形
汽车停驶时间较长时，应将电源总开关断开，防止漏电。
（2）电磁式电源总开关 电磁式电源总开关又称为蓄电池继电器。电磁式电源总开关一般接在蓄电池正极的引出线上，用以控制电源的接通或切断。
如图5-4所示为电磁式电源总开关的控制原理。图中开关断开时，继电器的主触点断开，起动机无电流通过；转动钥匙开关，继电器线圈有电流通过，产生磁力吸合主触点，蓄电池向起动机供电，起动机带动发动机启动；一旦发动机启动，松开钥匙，继电器主触点断开，蓄电池即不再向起动机供电。
图5-4 电磁式电源总开关的控制原理
国产TKL-20型电源总开关如图5-5所示，它由铁芯、钢柱、接触桥、静触点、动触点、点火开关、线圈组成。当点火开关接通时，电流由蓄电池正极→继电器接线柱B→熔断器→点火开关→线圈→动触点→搭铁→蓄电池负极。由于线圈电阻很小（大约为4.5Ω），电流较大，产生较大的电磁吸力，将接触桥向下吸合，使电流由B经接触桥到达静触点，接入主电路。与此同时，触动器将动触点断开，电流只能经线圈1→线圈2再回到蓄电池。此时，线圈电阻增到70.5Ω，电流明显下降，但由于线圈2的匝数较多，所产生的电磁力仍能保持继电器的吸合状态，所有用电器均能正常工作。若将点火开关断开，线圈1和线圈2再电流被切断，弹簧将接触桥推开，主电路被切断，使蓄电池与所有用电设备断开。蓄电池继电器是电源回路的关键性保护装置。
图5-5 TKL-20型电源总开关
（3）点火开关 点火开关是汽车电路的综合控制开关。利用点火开关不同挡位，可以实现多种开关功能。点火开关的火线接在各种继电器的线圈上，利用小电流使继电器线圈产生吸力。断开或闭合触点，从而完成大电流电路的开关动作，避免产生火花。
利用点火开关控制电源总开关的实际电路如图5-6所示。点火开关1的钥匙具有S、Z、D、Q四个位置。每个位置上电流接通的情形以图中“○”表示。从蓄电池9正极引出的火线接在点火开关1接线柱上；继电器8接在点火开关2接线柱上；点火开关3、4接线柱则分别与发电机励磁和点火线圈、起动机相连接。钥匙插入转至Q位时，继电器8并未接入电源，蓄电池同时对起动机、点火线圈、发电机励磁供电，此时，起动机带动发动机转动；点火线圈使火花塞点火，启动发动机；发动机带动发电机发电。点火开关处于Q位时，同时接通启动回路、点火回路和励磁回路，使上述三个动作是同时进行。发动机启动后，将钥匙转到D位时，使起动机断电，发动机点火系统正常工作，发电机正常发电，实现两个回路的接通作用，此时，继电器8接入电路，使发电机对蓄电池充电并对外供电。钥匙转到Z位时，发动机熄火，发电机不再发电，但蓄电池火线与继电器仍连通，继电器吸合，此时蓄电池对其他用电设备（如灯光等）供电。钥匙处于S位时，继电器断开，切断了蓄电池对外供电的电路。取下点火开关钥匙，蓄电池也被切断了电流通路，继电器起到了电源总开关的作用。由此可见，点火开关是实现电源回路多种供电功能的关键性装置。它可以接通或断开总电源；可以为发动机启动时所需的多条回路实施供电；可以对蓄电池的充放电实施必要的调节。
图5-6 利用点火开关控制电源总开关的实际电路
1—点火开关；2—起动机；3—点火线圈；4—分电器；5—火花塞；6—交流发电机；7—辅助电路；8—继电器；9—蓄电池；10—灯光用电器
1.发电机内部电路
现代汽车均采用硅整流发电机，主要由转子、定子和整流器及附件组成。发电机按定子绕组的连接方式分为三角形联结和星形联结两种，如图5-7所示。发电机按励磁绕组搭铁方式分为内搭铁和外搭铁两种，如图5-8所示。按整流二极管的数量一般分为6管、8管、9管和11管等，如图5-9所示。
图5-7 发电机定子绕组连接方式
图5-8 发电机励磁绕组搭铁方式
图5-9 发电机整流电路形式
2.整体式交流发动机充电系统电路
整体式交流发电机充电系统电路如图5-10所示。1996年以后，部分轿车发电机的输出端“B+”用红色导线经80A易熔线与蓄电池正极柱连接，易熔线支架固定在蓄电池正极接线柱附近的发动机防火墙上。
图5-10 整体式交流发电机充电系统电路
交流发电机3个正二极管与3个负二极管组成一个三相桥式整流电路，称为输出整流电路，3个磁场二极管与3个负二极管组成三相桥式整流电路，称为磁场电流整流电路，其输出端“D+”用蓝色导线经蓄电池旁边的单端子插接器T1后与中央配电盒（也成为中央线路板）D插座的4端子连接，再经中央配电盒内部线路与A插座的16端子相连。点火开关端子30用红色导线经中央配电盒上的单端子插座P与蓄电池正极连接，点火开关端子15用黑色导线与仪表盘下方黑色插座的端子14连接（图中未画出，可参见电路图），经仪表盘印制电路上的电阻R1、R2和充电指示灯LED（R2和充电指示灯串联后再与R1并联）及二极管接回到黑色插座端子10，再用蓝色导线与中央配电盒A插座的16端子连接。
当发电机工作时，定子绕组中产生的三相交流电经输出整流电路整流后，输出直流电压
向负载供电并向蓄电池充电，发电机的磁场电流则由磁场电流整流电路整流后输出的直流电压
供给。充电指示灯的控制过程如下。
当点火开关接通时，充电指示灯电路接通，其电路为蓄电池正极→中央配电盒P插座→点火开关端子30→点火开关→点火开关端子15→电阻R1、R2和充电指示灯→二极管→中央配电盒A插座的16端子→中央配电盒内部线路→D插座的4端子→蓄电池旁边的单端子插接器T1→发电机端子“D+”→发电机磁场绕组→调节器→搭铁→蓄电池负极。可见，充电指示灯一端（左端）接蓄电池电压，一端（右端）接发电机“D+”端输出电压。在发电机尚未发电时，发电机“D+”端尚无电压输出，充电指示灯两端电位差较大，指示灯发亮，指示磁场电流接通并由蓄电池供电。
发动机启动后，随着发电机转速升高，发电机“D+”端电压随之升高，充电指示灯两端的电位差降低，指示灯亮度减弱。当发电机电压升高到蓄电池充电电压UC时，发电机“B+”端与“D+”端电位相等（=UD+UC），此时充电指示灯两端电位差降低到零，指示灯熄灭，指示发电机已正常发电，磁场电流由发电机本身供给。
当发电机转速降低时，“D+”端电位降低，指示灯两端电位差增大，指示灯又发亮，指示蓄电池放电。当发动机高速运转、充电系统发生故障，导致发电机不能发电时，由于“D+”端无电压输出，因此充电指示灯两端电位差增大，指示灯发亮，警告驾驶员应及时停车排除故障。
3.外置调节器式充电系统
外置调节器式充电系统即调节器安装在发电机制外壳或其他相应位置，电路结构相对简单、检修方便，现已很少采用，常见外置调节器式充电系统电路如图5-11所示。
图5-11 常见外置调节器式充电系统电路
如图5-11（a）所示为外置调节器内搭铁式充电系统，励磁绕组的一端经集电环和电刷在发电机端盖上搭铁，电压调节器为三端子，仅有调节功能，充电指示灯是通过充电指示灯继电器来完成的。
接通点火开关，发动机不启动时，充电指示灯通过充电指示灯继电器的常闭触点而点亮。发电机的励磁电路为蓄电池正极→熔丝→点火开关→电压调节器的B端子→调节器的F端子→发电机的F端子→发电机的励磁绕组→发电机内部搭铁→蓄电池负极，给发电机励磁绕组提供了工作电源。
当发动机运转后，发电机正常发电，发电机中性点N输出电压（电源电压的一半），控制充电指示灯继电器的触点断开，切断充电指示灯电路，充电指示灯熄灭，说明发电机工作正常。
如图5-11（b）所示为外置调节器外搭铁式充电系统，电压调节器为五端子，除了调节功能外，还包括充电指示灯控制功能。
励磁绕组的两端均与发电机的端盖绝缘，其中“F+”端子由点火开关提供正极电源，“F-”端子由电压调节器控制搭铁，所以称为外搭铁型交流发电机。
接通点火开关后，充电指示灯通过电压调节器内部搭铁点亮。励磁电路为蓄电池正极→熔丝→点火开关→发电机“F+”端子→发电机励磁绕组→发电机“F-”端子→电压调节器F端子→电压调节器内部电路→电压调节器E端子→搭铁→蓄电池负极，给发电机励磁绕组提供了工作电源。
当发动机运转后，发电机正常发电时，发电机N端子输出电压至电压调节器，使电压调节器内部的充电指示灯控制电路工作，从而切断充电指示灯的电路，充电指示灯熄灭。
4.内置调节器式充电系统电路
内置调节器式充电系统即调节器安装在发电机内部，故称为整体式发电机，目前大多数车辆均采用这种形式，最常见的是三端子内置调节器，其电路如图5-12所示。
图5-12 内置调节器式充电系统电路
交流发电机3个正二极管与3个负二极管组成一个三相桥式整流电路，称为输出整流电路；3个磁场二极管与3个负二极管组成三相桥式整流电路，称为磁场电流整流电路，其输出端用“D+”表示，内部提供给励磁绕组和内置调节器电源，外部连接仪表板内充电指示灯。
当点火开关接通时，充电指示灯电路接通，其电路为蓄电池正极→点火开关→仪表板内电阻和充电指示灯→二极管→发电机“D+”端子→发电机励磁绕组→调节器→搭铁→蓄电池负极。可见，充电指示灯的一端接蓄电池电压，另一端接发电机的“D+”端子。发电机未工作时，发电机的“D+”端子无电压输出，充电指示灯两端电位差较大，指示灯发亮，指示励磁电流接通并由蓄电池供电。
当发电机工作时，定子绕组中产生的三相交流电经输出整流电路整流后，输出直流电压经“B+”端子向负载供电并向蓄电池充电，发电机的励磁电流则由励磁整流电路整流后输出的“D+”端子供给。
随着发电机转速升高，发电机的“D+”端子电压也随之升高，充电指示灯两端的电位差降低，指示灯亮度减弱；当发电机电压升高到蓄电池电压时，发电机的“B+”和“D+”端子电位相等，此时，充电指示灯两端电位差为零，指示灯熄灭，指示发电机正常发电，励磁电流由发电机本身供给。
当发电机转速降低时，“D+”端电位降低，指示灯两端电位差增大，指示灯又发亮，指示蓄电池放电。若充电系统发生故障，导致发电机不能发电时，由于“D+”端无电压输出，因此充电指示灯两端电位差增大，指示灯发亮，警告驾驶人及时停车排除故障。
1.桑塔纳轿车电源系统电路
如图5-13所示为桑塔纳轿车电源系统电路。该系统电路由11管整体式交流发电机、蓄电池、点火开关、中央配电盒插座、电源指示灯用专用的插接线连接而成。
图5-13 桑塔纳轿车电源系统电路
该系统的工作过程如下。
点火开关拨至“I”挡位，蓄电池对发电机磁场绕组供电，磁场电流经过红色发光二极管（安装在仪表盘上），使其正向导通而发亮。其电路为蓄电池正极→中央配电盒“P”插座→点火开关（30→15接线柱）→仪表盘14孔插件→仪表盘印制电路板→R2及发光二极管→二极管→仪表盘14孔插件→中央配电盒“A”插座16孔→“D”插座4孔→插接件T1→发电机D+→电压调节器→搭铁→蓄电池负极。发电机正常工作后发电。电压高于蓄电池电动势时，发电机向蓄电池充电、向用电设备供电，同时向磁场绕组供电。由于发电机D+和B+两接线柱电压相等，发光二极管将不再承受正向电压而截止，停止发光，表示电源电路已正常工作。
对电源回路的综合保护，由装在整体发电机内的器件自动实现。
2.捷达轿车电源系统电路
捷达轿车电源系统电路如图5-14所示。捷达轿车电源系统主要由蓄电池、起动机、发电机和点火开关组成。
图5-14 捷达轿车电源系统电路
A—蓄电池；B—起动机；C—发电机；C1—电压调节器；D—点火开关；J59—卸荷继电器；T1a—单孔接头（蓄电池附近）
①—搭铁线（蓄电池-车身）；②—搭铁线（变速器-车身）；
—搭铁连接点，前照灯线束内
（1）蓄电池电路 蓄电池的正极与起动机接线端子30用粗线连接，用来向起动机供大电流，同时通过接线端子30用一根6.0mm2的红色线与发电机的“B+”接线端子连接，另一条6.0mm2的红色线与插接器Y的第3个接线端子连接，向其他用电设备供电，以30线标示。
蓄电池的负极搭铁，用①表示搭铁点在车身上，用②表示搭铁点在变速器。这两条搭铁线较粗，截面积为25.0mm2。另一个搭铁点用
表示，在前照灯线束内，导线横截面积4.0mm2，棕色。还有一个搭铁点在晶体管点火系统控制单元，位于压力通风舱左侧，导线横截面积1.5mm2，黑/棕双色线。
（2）起动机电路 接续号5、6表示自身内部搭铁。接线端子30如前所述。接线端子50用导线横截面积4.0mm2的红/黑双色线与插接器F第一个接线端子连接，并通过插接器H1的接线端子1与点火开关的接线端子50连接，组成起动机电磁开关的控制电路。50接线端子有电，起动机便工作。
（3）发电机电路 发电机电压调节器用C1表示。线路编号1的细实线表示发电机自身搭铁。发电机的“D+”端子，通过一个单孔接头T1a与插接器A2的1号接线端子连接，通过线路编号55位置接仪表板，经二极管后接点火开关。在点火开关断开时“D+”端子无电，而“B+”端子为蓄电池电压。
点火开关闭合，发动机未启动时，“D+”端子有电，仪表板内的二极管正向导通，向发电机励磁绕组提供励磁电流，发电机报警灯亮。发动机启动后，发电机发电，“D+”端子电压由发电机提供，进入自励，“D+”端子电位升高后，二极管截止，发电机报警灯熄灭。接头T1a安装在蓄电池附近。
（4）点火开关电路 点火开关有6个接线端子。接线端子SU用横截面积0.5mm2的棕/红双色线，控制收放机电路。接线端子15用横截面积0.5mm2的黑线通过插接器H1的4号接线端子向点火系统供电。接线端子P向停车灯供电。接线端子X用横截面积2.5mm2黑/黄双色线，经插接器H1的3号接线端子与4号位（触点卸荷继电器J59）继电器座的1号接线端子相连。继电器座的1号接线端子与继电器86端子相接。卸荷继电器J59工作，X线便与接线端子30相通，有电。接线端子50为起动机控制线。
3.夏利轿车电源系统电路
如图5-15所示夏利轿车电源系统电路。该电路由8管整体式交流发电机、点火开关、蓄电池、易熔线、充电指示灯组成。
图5-15 夏利轿车电源系统电路
（1）电路结构特点 发电机采用8管整体式交流发电机，其中6个有整流二极管，2个为中性点二极管。电压调节器安装在发电机内部，共有6个接线柱，B、F、P、E四个接线柱直接与发电机连接，IG、L两个接线柱由导线引出。
点火开关用钥匙控制，有LOCK（锁止）、ACC（备用）、ON（接通）、START（启动）4个挡位，其中LOCK、ACC、ON挡可定位，START挡需用手扳住，松手后钥匙自动弹回ON挡。LOCK挡，可插入或拔出钥匙，电路断开，方向盘锁止。ACC挡，B-ACC接通，收放机、点烟器、时钟等工作；ON挡，B-IG-ACC接通，这是发动机工作时点火开关的位置，点火、仪表、警告灯、收放机、点烟器、时钟等均可工作；START挡，B-IG-ST接通，ACC接线柱上的电器被断开，IG接线柱的电器全部接入，同时接通启动电路。
（2）电路的工作过程 电路的工作过程如下。
①点火开关闭合，发电机不工作时，蓄电池电流经点火开关到调节器的IG接线柱。集成电路检测出这个电压，使晶体管VT1导通，蓄电池给发电机励磁绕组提供励磁电流，电路为蓄电池正极→易熔线→交流发电机B接线柱→磁场绕组→调节器F接线柱→晶体管VT1（c→e）→E接线柱→搭铁→蓄电池负极；同时，因发电机未运转不发电，所以P端电压为0，集成电路检测出该电压使晶体管VT2导通，充电指示灯亮，指示蓄电池放电，电路为蓄电池正极→易熔线→点火开关→充电指示灯→发电机L接线柱→VT2（c→e）→E接线柱→搭铁→蓄电池负极。
②当发电机转速升高，发电机的输出电压大于蓄电池的电压时，P端的信号在集成电路的控制下，使VT2截止，充电指示灯熄灭，指示交流发电机向蓄电池充电，并向用电设备供电。
③当发电机的输出电压继续上升，大于调节器规定电压值时，P端电压信号使集成电路控制的VT1截止，切断了励磁电流，发电机输出电压下降，当发电机输出电压下降到小于调节器规定电压值时，集成电路又控制VT1导通，接通励磁电路，电路为发电机正极→励磁绕组→调节器F接线柱→VT1（c→e）→E接线柱→搭铁→发电机负极，发电机电压又升高。该过程反复进行，使发电机B端输出电压稳定在调节器规定的电压值。
④发电机运行中，如发电机输出端B与蓄电池正极连线断开，集成电路仍能检测出发电机B端的电压，使调节器正常工作，这样，防止出现发电机电压过高的现象。
4. CA1091型汽车电源系统电路
如图5-16所示为CA1091型汽车电源系统电路。该系统回路由6管交流发电机、电压调节器、蓄电池、直流接触器、组合继电器、点火开关、熔断器盒及电流表用导线如图连接而成。图中所示的起动机、灯泡和收放机均是用电设备。
图5-16 CA1091型汽车电源系统电路
该系统工作过程如下。
点火开关的“1”接线柱与电源正极相接；“2”接线柱经熔断器与调节器和交流发电机中的磁场绕组相连；“3”接线柱与接触器线圈相连；“4”接线柱与组合继电器的线圈相连。
点火开关处于“0”挡位时，1～4接线柱互不相通，钥匙可随意插入或拔出，是点火开关断开的挡位。
将点火开关钥匙顺时针旋转至“Ⅱ”挡位时，1、2、4接线柱相通，接通点火电路、发电机磁场电路、仪表电路及启动电路，电源指示灯亮。待发动机正常运转后放松钥匙，点火开关将自动回到“Ⅰ”挡位。
点火开关自动回到“Ⅰ”挡位时，除启动电路停止工作外，其他电路仍正常工作。与此同时直流接触器线圈也通电工作吸闭触点，接通电源与用电设备之间的电路，使电源对用电设备供电。同时，发电机对蓄电池充电。此时电源指示灯灭。
将点火开关钥匙由“0”挡位逆时针旋转至“Ⅲ”挡位时，1、3接线柱相通。其目的是保证在发动机不工作时的用电设备仍能通电工作。此时直流接触器线圈通电将触点吸闭，使电源电压作用于用电设备。
