汽车电子和电气系统教案

第一章 汽车电子和电气系统

汽车技术日新月异，尤其是近几年，汽车技术高速发展。汽车技术的发展，很重要的一方面表现在电子电气技术在汽车上的应用。燃油喷射技术、防抱死制动系统、巡航控制系统、全球定位系统等等，这些先进的系统在汽车上的应用，无不是汽车电子技术的应用。特别是近几年我国国产车型都大量安装先进的电子控制系统，所以要求维修人员必须掌握电子电气方面的新技术。本书从最基本的电学理论开始，深入浅出地介绍了汽车电子电气系统的各个方面。在介绍各系统理论知识的同时，加强了维修和诊断方面的内容。通过学习，读者能对汽车电子电气系统有一个全面系统的认识和理解，也可以对电子电气系统的维修有一个正确的理解，并可以根据本书的指导，进行故障的诊断和维修。

第一章 汽车电学理论

电学基础

电压、电流、电阻的概念

如图1－1所示，我们通常所说的最基本的电路由电源、开关、导线和负载组成。一个完整的电路由电源、负载和中间环节组成。电源是供应电能的装置，在汽车上通常是蓄电池和发电机；负载是消耗电能的装置，在汽车上通常有起动机、继电器、照明系统、或其它电气部件；中间环节是传送和控制电能的部分，如导线、开关、熔断器或电路元件等。

EL010096图1－1基本的电路构成 1.电压（Voltage）

电压可以理解为电的压力，它是引起导体中电子移动的电动势，通俗的说就是引起电子

移动的压力，见图1－2。在汽车电气系统中，由蓄电池或交流发电机提供电压。电压通常以字母U表示，单位是“伏特(V)”。如果将电压表跨接在汽车蓄电池两端时电压表指示，这表明蓄电池正负极之间的电压是。

EL010091 图1－2 电压示意图 2.电流（Current）

如图1－3所示，电流就是电子在导体中流动的速率，通常以字母I表示，单位是“安培（A）”。电流是1秒钟内通过电路中任一横截面的电子的数量。

EL010095图1－3电流示意图

电流有直流（DC）和交流（AC）之分，直流就是电子总是向一个方向流动，交流就是电子按一定频率变换流动方向，见图1－4。

EL010104 图1－4直流电和交流电 3.电阻（Resistance）

如图1－5，电阻就是电路中电子流动的阻力。电阻通常以字母R表示，单位是“欧姆（Ω）”。导线的材料、粗细、长度和温度决定了导线电阻的大小。电路中负载(电动机、电灯等)的电阻比导线的电阻大得多。将电能变为光能、热能或运动能均需电阻。电路中的工作器件，如灯泡、电动机、继电器等都有电阻。

EL010089 图1－5 电阻示意图

欧姆定律，焦耳定律

1.欧姆定律

欧姆定律是电学的基本定律。内容如下：在同一电路中，电流值（I）与电阻值（R）成反比，而与电压值（U）成正比。

数学公式为：I=U/R

变形公式为：R=U/I 或 U=I·R

比如：直流电路中的电流I=10A（安培），电压U＝20V（伏特），则电路中的电阻R =U/ I =20/10=2Ω（欧姆）。

欧姆定律确定了电流、电压和电阻之间的关系。如果电阻减小而电压保持不变，则电流增加，如果电阻不变而电压增加，则电流增加。

欧姆定律在汽车维修中的应用

在汽车维修中，根据欧姆定律，通过测量电路中的电压和电流来计算电阻的大小，这个方法称为伏安法。比如知道电路的电压U＝12V，电流I＝4A，则电阻R＝U/I＝3Ω。如图1－6所示。

EL010097 图1－6 利用欧姆定律计算电阻

也可以根据欧姆定律计算电路中的电流。比如知道电路的电压U=12V，电阻R=2Ω，则电路中的电流I＝U/R＝12/2＝6A。如图1－7所示。

EL010098图1－7 利用欧姆定律计算电流

如果知道电路中的电流I＝3A，电阻R＝4Ω，也可以计算出电路的电压U＝I·R＝3×4＝12V。见图1－8。

EL010099 图1－8 利用欧姆定律计算电压 2.焦耳定律

焦耳定律表示了电路中发出的热量与电流、电阻和时间的关系。内容如下：电流通过导体所产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。也就是说，电流越大发热越多，电阻越大发热越多，通电时间越长，发热越多。

公式：Q=I2Rt

单位：I—A（安培），R—Ω（欧姆），t—S（秒），Q—J（焦耳）

汽车有很多发热电路，如除霜器、加热座椅等电路都是产生热量的电路。

串联、并联电路

1.串联电路

串联电路是指在同一条电流通路上接了一个或多个电阻（负载），见图1－9和图1－10。

通过电路中每个电阻的电流是一样的。如果电路中任一部件损坏，整个电路就会断开，因为从蓄电池正极出来的电流必须通过每个电阻（负载）才能返回负极或接地。串联电路的总电阻是所有电阻之和。例如，电路中串联了三个灯泡，阻值分别为3Ω、2Ω和1Ω，则此串联电路的总电阻R=3Ω十2Ω十1Ω＝6Ω。通过每个灯泡的电流相同，均为I＝U/R＝12/6＝2A。

EL010001图1－9 典型的串联电路

EL010063图1－10典型的串联电路示意图 串联电路的特点：

1) 总电阻是所有电阻之和。

2) 流过每个电阻的电流是相同的。 3) 电路中每点的电流是相同的。

4) 如果各个电阻的阻值不相同，则各个电阻两端的电压也不同。

5) 每个电阻的电压之和等于电源电压。在任一回路循环方向上，回路中电动势的总和等于各电阻上的电压降总和。 2.并联电路

并联电路就是多个电阻并列连接在一起的电路。见图1－11和图1－12，在并联电路中，电流可以同时流过一个以上的电阻。对于并联电路。若一条支路中的部件损坏，不会影响其它支路中的部件。

EL010002图1－11典型的并联电路