汽车电气原理培训课件

汽车电气原理培训课件第一章汽车电气系统概述汽车电气系统的组成与功能传统汽车与电动汽车的区别现代汽车电气系统包括电源系统、负传统汽车以12V低压系统为主，电动载系统和控制系统三大核心部分电汽车增加了高压系统（200-源系统提供稳定的电力供应，负载系800V）电动汽车的电气系统更复统执行各种功能，控制系统负责智能杂，包含动力电池、驱动电机和电机管理和协调控制器等关键组件发展趋势与重要性汽车电气系统主要组成部分电源系统蓄电池作为主要储能装置，为整车电气设备提供直流电源发电机（交流发电机）在发动机运行时产生电能，为蓄电池充电并供应电气负载现代汽车还配备电源管理系统，优化电能分配负载系统包括照明系统（前大灯、尾灯、仪表灯）、启动系统、空调系统、音响娱乐系统等各种电控单元如发动机控制模块、车身控制模块也是重要的电气负载控制系统蓄电池基础知识0102铅酸电池结构与工作原理蓄电池充放电过程详解铅酸电池由正极板（二氧化铅）、负极板放电时，正负极活性物质与硫酸反应生成（海绵状铅）和硫酸电解液组成通过电硫酸铅和水充电时发生逆反应，恢复活化学反应实现电能与化学能的相互转换，性物质充放电效率约80-85%，循环寿为汽车提供可靠的直流电源命通常为3-5年03蓄电池维护与故障诊断定期检查电解液液位、清洁电池桩头、测试电池电压和容量常见故障包括硫化、短路、断路等使用专业测试仪器可准确判断电池健康状态铅酸电池内部结构示意图清晰展示正负极板、隔板和电解液的空间布局，帮助理解电化学反应过程发电机（交流发电机）工作原理发电机的构造定子由三相绕组和铁芯组成，产生旋转磁场转子包含励磁绕组和滑环，由发动机皮带驱动整流器将交流电转换为直流电供蓄电池和负载使用机械能转化为电能发动机通过皮带驱动发电机转子旋转，切割定子磁力线产生感应电动势根据法拉第电磁感应定律，旋转速度越快，产生的电压越高电压调节器的作用自动调节励磁电流强度，使发电机输出电压保持在

14.4V左右当电压过高时减少励磁电流，过低时增加励磁电流，确保电气系统稳定运行关键提示发电机正常工作时输出电压应为

13.8-

14.4V，转速通常为怠速时1000-1500rpm，最高可达6000rpm发电机控制与保护电压调节器调节输出电压发电机与蓄电池的连接原理现代汽车采用电子式电压调节器，通发电机通过主输出线直接连接蓄电池过PWM（脉宽调制）技术精确控制正极，形成并联电路当发电机输出励磁电流调节器内置温度补偿功电压高于蓄电池电压时，向蓄电池充能，在不同温度下自动调整目标电电；当发电机停止工作时，蓄电池供压，确保蓄电池获得最佳充电效果电给负载连接点通常设置在启动继调节精度可达±

0.2V电器或主熔断器处防止电池反向放电保护发电机内部的六个二极管组成三相全波整流桥，不仅将交流电转换为直流电，还起到单向阀的作用当发电机停止工作时，二极管阻止蓄电池电流倒流入发电机，保护发电机绕组不被反向电流损坏启动系统原理启动电机的结构与工作流程钥匙转至START位置1启动电机由电枢、磁场绕组、换向器和电刷组成当启动开关接通时，大电流（200-400A）流经启动电点火开关接通启动继电器控制电路机，产生强大扭矩启动发动机启动电机功率通常为

1.2-

2.5kW，能产生发动机启动所需的扭矩2启动继电器动作大电流电路闭合，电磁开关吸合启动电机驱动齿轮3小齿轮伸出与飞轮齿圈啮合4发动机成功启动松开钥匙，启动电机自动断开启动电机每次工作时间不应超过10秒，连续启动间隔应大于30秒，防止过热损坏汽车照明与信号系统前照灯系统转向信号系统包括远光灯、近光灯、日间行车灯现代车辆转向灯通过闪光继电器控制，以1-2Hz频率闪采用LED或氙气灯技术，具有亮度高、寿命长烁双闪警告灯可同时控制四个转向灯闪烁，的特点自动大灯系统通过光敏传感器自动控用于紧急情况提醒其他车辆制开关其他照明系统制动信号系统包括倒车灯、牌照灯、仪表照明、内饰照明制动灯开关安装在制动踏板上，踩下制动踏板等倒车灯与变速器倒档开关联动，牌照灯与时立即点亮后尾灯高位制动灯（CHMSL）示廓灯同时工作，确保夜间行车安全提供额外的制动警示，提高行车安全性车载电气控制单元（）简介ECUECU的作用与基本构成传感器与执行器接口发动机管理应用电子控制单元（ECU）是汽车的大脑，主要由微处理器、存储器、输入输出接口和传感器将物理量转换为电信号输入ECU，包括模拟量传感器（温度、压力）和数字量发动机ECU控制燃油喷射量、点火时间、怠速转速、排放控制等通过实时监测空燃电源电路组成负责接收传感器信号、处理数据、控制执行器工作，实现对汽车各系传感器（转速、位置）执行器接收ECU控制信号，执行具体动作如喷油、点火、气比、节气门位置、发动机转速等参数，优化发动机性能，降低油耗和排放统的精确管理门调节等ECU工作流程

1.传感器信号采集与调理

2.A/D转换与数字滤波

3.控制算法计算与决策

4.执行器驱动信号输出

5.故障诊断与保护功能电气线路与接线规范汽车电气线路基本构造汽车线束由导线、护套、接插件和固定件组成导线采用多股铜芯结构，提高柔韧性护套材料具备耐油、耐温、阻燃特性线束按功能分为动力线束、信号线束和控制线束线束设计与布线原则遵循最短路径原则，避开热源和运动部件信号线与动力线分开布置，减少电磁干扰设置充分的安全余量，考虑车辆振动和温度变化对线束的影响线束固定间距不超过200mm接线端子与连接器采用防水密封连接器，确保可靠连接端子材料为铜合金，表面镀金或镀锡防腐不同规格连接器有不同的插拔力要求，通常为10-50N重要电路使用带锁止机构的连接器线径选择原则根据电流大小选择合适线径，安全载流量应大于实际电流

1.5倍以上常用线径从

0.5mm²到16mm²不等继电器与保险丝的应用1继电器工作原理与分类继电器是电磁控制开关，由线圈、铁芯、触点组成小电流控制大电流，起到电路隔离和放大作用按触点形式分为常开型、常闭型和转换型，按功能分为通用继电器、时间继电器、闪光继电器等2保险丝保护作用与选型保险丝在电路过载时自动熔断，保护电路和设备安全根据电流大小选择合适规格，额定电流应略大于正常工作电流汽车常用刀片式保险丝，规格从5A到40A继电器类型触点容量应用场合微型继电器10A灯光控制小型继电器20A喇叭、雨刷标准继电器30A启动、冷却风扇大功率继电器40A以上空调压缩机典型应用电路中，继电器控制线圈连接开关和ECU，主触点串联在负载电路中保险丝通常安装在电源正极端，形成多重保护机制电动机基础知识直流电机特点交流电机优势永磁同步电机（PMSM）结构简单，调速方便，起动转矩大由定子磁场、转子绕组、换向器和电刷结构坚固，维护简单，效率高没有电刷和换向器，可靠性好需要变频器转子采用永磁体，效率可达95%以上功率密度高，体积小重量轻需要精组成通过改变电压或磁场强度调速主要用于启动电机、雨刷电机、车窗控制才能调速在电动汽车驱动系统中应用广泛，功率从几十kW到几百确的位置传感器和复杂的控制算法是目前电动汽车主流的驱动电机类型升降电机等场合kW汽车中电机的应用场景•启动系统启动电机（直流电机）•驱动系统驱动电机（交流电机）•辅助系统冷却风扇、空调压缩机•便利功能电动座椅、天窗、后视镜•安全系统ABS泵电机、EPS助力电机电动汽车驱动电机控制技术调速原理与变频器通过改变供电频率和电压幅值实现电机调速变频器使用IGBT功率器件，将直流电逆变为可调频率和幅值的三相交流电PWM控制技术确保输出波形质量，减少谐波损耗电机控制器组成包括功率逆变模块、控制单元、驱动电路和保护电路功率模块承受大电流，控制单元执行复杂算法，驱动电路放大控制信号，保护电路确保系统安全运行典型控制策略矢量控制技术实现对电机转矩和磁场的独立控制，提高动态响应直接转矩控制简化算法，降低成本根据驾驶模式选择不同控制策略，平衡性能与能耗95%

0.115000系统效率响应时间最高转速现代电机控制器效率转矩控制响应时间（秒）驱动电机最高转速（rpm）电池管理系统（）基础BMS均衡管理状态监测通过主动或被动均衡技术，消除单体电池间的差异，延长电池组使用寿命实时监测每个电池单体的电压、温度、电流等关键参数，确保电池组工作在安全范围内安全保护过压、欠压、过流、过温保护功能，在异常情况下立即切断高压回路，保障人员和设备安全故障诊断检测电池组内部故障，记录故障代码，为维修提通信功能供准确的诊断信息与整车控制器、充电机等设备通信，提供电池状态信息，协调整车能量管理策略BMS是电动汽车安全运行的核心保障系统，其可靠性直接影响整车的安全性能现代BMS采用分布式架构，主控制器负责整体管理，从控制器负责单体监测，通过CAN总线实现数据通信电动汽车动力电池技术01锂离子电池结构特点正极材料通常采用磷酸铁锂（LiFePO4）或三元材料（NCM），负极为石墨，电解液为有机溶剂具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优点工作电压范围

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4.2V85%02充放电原理与机制充电时锂离子从正极脱出，通过电解液迁移到负极并嵌入石墨层间放电时过程相反，锂离子返回正极，释放电能充放电过程中电池体积变化小，结构稳定能量效率锂电池充放电效率03电池热管理系统采用液冷或风冷方式控制电池温度液冷系统通过冷却液循环带走热量，温控精度高热管理系统确保电池工作在最佳温度范围（15-35℃），提高性能和安全性80%容量保持率循环1000次后剩余容量15%年衰减率正常使用条件下的年度容量衰减安全特性现代动力电池配备多重安全保护机制，包括过充保护、短路保护、热失控保护等，确保在各种极端条件下的安全性电动汽车动力电池组结构示意图展示电池单体、模组、冷却管路和高压连接器的三维布局关系电动汽车高压电气安全高压系统组成与安全规范电动汽车高压系统包括动力电池、驱动电机、电机控制器、DC/DC转换器、充电系统等工作电压通常为200-800V，远超人体安全电压所有高压部件均采用橙色标识，高压线束使用专用护套和警告标签绝缘监测与故障保护措施绝缘监测系统实时检测高压系统对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于安全阈值（通常为100Ω/V）时，立即报警并断开高压回路采用差分信号检测技术，提高检测精度和抗干扰能力高压断开装置与应急处理手动维修开关（MSD）可在紧急情况下快速断开高压回路高压接触器具有电弧灭弧功能，确保安全断开碰撞传感器检测到事故时自动断开高压，防止二次伤害维修时必须使用绝缘工具和防护装备安全警告•只有经过专业培训的人员才能操作高压系统•维修前必须断开高压并验证安全•使用专用绝缘工具和个人防护装备•遵循锁定/标记安全程序车载电气网络通信1CAN总线基础控制器局域网（CAN）是汽车内部主要通信协议采用差分信号传输，抗干扰能力强支持多主机通信，数据传输速率可达1Mbps具有错误检测和自动重传功能2网络架构设计现代汽车采用多条CAN总线架构动力总成CAN（发动机、变速器）、车身CAN（空调、灯光）、信息娱乐CAN（导航、音响）网关控制器负责不同总线间的数据转发3诊断与故障码OBD-II诊断接口标准化车辆故障诊断故障码采用5位字母数字组合，指示具体故障位置和类型诊断仪通过CAN总线读取各控制器的故障码和实时数据CAN总线优势特点实时性好，满足汽车控制系统对时间的严格要求可靠性高，单点故障不会影响整个网络正常运行扩展性强，便于添加新的控制节点新兴通信技术以太网技术开始应用于高带宽需求场景FlexRay总线用于安全关键应用LIN总线适用于低成本低速控制车载Wi-Fi和5G技术实现车联网功能车载电子控制系统案例分析混合动力汽车电气架构维修与检测工具混合动力系统集成了发动机、电机、发电机和高压电池能量管理控制器协调各动专业诊断设备包括OBD扫描仪、示波器、万用表等高压安全测试仪确保维修安力源工作，实现最佳燃油经济性电机可提供额外动力或发电回收制动能量，复杂全诊断软件可读取故障码、查看实时数据、执行功能测试定期校准确保测试精的电气系统确保动力平滑切换度典型电气故障案例故障排查步骤故障现象可能原因诊断方法

1.收集故障现象信息

2.读取故障码和数据流发动机无法启动蓄电池亏电、启动电机故障电压测试、电流测试

3.分析电路原理图

4.执行相关测试程序大灯不亮保险丝熔断、线路断路通路测试、电阻测

5.更换故障部件并验证试发电机不充电电压调节器故障、皮带松动输出电压测试ECU通信异常CAN总线故障、接插件松动总线信号测试现代汽车电气系统新技术自动驾驶辅助系统ADAS系统整合多种传感器和控制器，实现自适应巡航、自动紧急制动、车道保持等功能车载信息娱乐系统集成导航、通信、娱乐功能，采用Android或Linux操作系统，支持无线连接和云端服务智能网联技术V2X通信技术实现车辆与基础设施、其他车辆的数据交换，提高交通效率和安全性电气系统集成化域控制器架构减少ECU数量，提高系统集成度软件定义汽车成为发展趋势未来汽车电气系统将更加智能化、网联化和集成化人工智能技术的应用使汽车具备学习和决策能力，5G通信技术支持高带宽低延迟的车联网应用，软件更新可以持续提升车辆性能和功能电气系统故障诊断方法01故障现象确认万用表详细了解故障发生条件、频率和影响范围，收集第一手信息测量电压、电流、电阻等基本电气参数数字万用表精度高、功能全，是最基本的检测工具02初步诊断分析根据故障现象分析可能原因，制定检测方案和步骤示波器03观察电信号波形，分析信号质量和时序关系对于检测传感器信号和CAN总线通信非常有用系统测试验证使用专业工具进行电路测试，验证理论分析结果诊断扫描仪04故障定位修复读取故障码，查看实时数据流，执行专用测试功能专业级设备支持全车系诊断准确定位故障点，更换或修复故障部件，验证修复效果故障类型检测方法常用工具判断标准断路故障通断测试万用表、测试灯电阻无穷大短路故障电阻测量万用表电阻接近零接触不良电压降测试万用表电压降过大信号异常波形分析示波器波形失真电气系统维护与保养蓄电池维护充电系统检查定期检查电池电压、电解液比重和液位清洁电池桩头，涂抹防腐蜡检查固定测试发电机输出电压和电流检查皮带张紧度，过松会导致充电不足检查电压支架是否牢固夏季每月检查，冬季每两周检查一次调节器工作状态异响或过热需及时处理线束检查照明系统保养检查线束是否有磨损、老化、腐蚀现象确保固定卡子完好，防止线束摩擦检定期检查所有灯具工作状态清洁灯罩提高透光率及时更换烧坏的灯泡检查查接插件是否松动或进水灯光照射角度是否正确每月检查项目1蓄电池状态、灯光功能、仪表指示2季度检查项目充电系统、启动系统、线束状态年度检查项目3全车电气系统、ECU软件更新实操演示电气系统检测流程继电器与保险丝功能测试发电机输出电压检测使用继电器测试仪检查继电器线圈电阻和触点导通性正常继电器线圈电阻为80-120Ω，蓄电池电压与容量测试启动发动机，怠速运转时测量发电机输出端电压，应为

13.8-

14.4V提高发动机转速至触点导通电阻小于

0.1Ω检查保险丝熔断电流是否符合规格使用测试灯验证保险丝座供使用数字万用表测量蓄电池开路电压，正常值应为

12.6V以上使用专业电池测试仪进行容2000rpm，电压应保持稳定检查电压波动幅度不应超过

0.5V同时测量发电机与蓄电电情况量测试，测试电流为额定容量的1/20在放电过程中观察电压变化，判断电池健康状态池间的电压降，不应超过

0.2V测试时环境温度应在20-25℃之间测试注意事项•测试前确保车辆熄火，拔下钥匙•连接测试线时注意极性正确•避免短路，使用绝缘良好的测试线•记录测试数据，与标准值对比•测试完成后恢复所有连接高压系统测试需要专业资质和防护装备，非专业人员不得操作实操演示电动机控制器调试控制器参数设置1使用专用调试软件连接电机控制器，设置电机基本参数额定功率、额定转速、极对数等配置保护参数过流保护值、过压保护值、过温保护值设置控制模式速度控制或转矩控制参数设置完成后保存到控制器非易失性存储器中电机启动与调速测试2在安全条件下进行电机空载测试逐步增加给定信号，观察电机转速变化是否平滑测试正反转功能，检查换向是否正常记录不同转速下的电流和功率数据验证调速精度和稳定性是否满足要求故障模拟与排除3模拟过流故障，验证保护功能是否正常动作模拟传感器故障，检查系统响应和故障提示测试紧急停止功能，确保能立即断开输出查看故障历史记录，分析故障模式和频率验证故障清除后系统能否正常重启±2%101000调速精度响应时间调速比现代电机控制器典型调速精度指标从给定变化到输出响应时间（ms）最高转速与最低稳定转速比值电机控制器调试是一个系统工程，需要考虑电机特性、负载要求和系统匹配调试过程中应严格遵守安全规程，确保人员和设备安全电气系统培训总结关键知识点回顾实操技能提升技术发展趋势掌握了汽车电气系统的基本组成电源系统、负载系统练习了使用万用表、示波器等测试工具学会了故障诊了解了电动汽车技术发展方向认识了智能网联汽车的和控制系统理解了蓄电池、发电机、电动机的工作原断的基本流程和方法掌握了电气系统维护保养要点电气架构学习了新兴通信技术在汽车中的应用掌握理学习了继电器、保险丝等保护元件的应用了解了体验了电机控制器的调试过程提高了电气安全意识和了域控制器和软件定义汽车的概念电动汽车高压系统的安全要求和BMS功能操作规范常见问题答疑Q:为什么蓄电池冬天容量会下降？A:低温下电解液活性降低，内阻增加，化学反应速度变慢，导致可用容量减少Q:发电机不充电的主要原因有哪些？A:皮带松动或断裂、电压调节器故障、二极管损坏、励磁电路断路等Q:电动汽车充电时为什么需要BMS？A:BMS监控充电过程，防止过充、过热，均衡各单体电池，确保充电安全高效学员实操经验分享通过实际动手操作，学员们深入理解了理论知识故障排查实训锻炼了逻辑思维能力团队协作完成复杂项目提高了沟通协调能力安全意识得到显著提升，操作更加规范专业附录一常用电气元件规格与符号电阻器电容器二极管限制电流、分压、匹配阻抗汽车用电阻储存电能、滤波、耦合电解电容用于滤单向导电、整流、保护汽车发电机使用多为金属膜电阻或线绕电阻功率从波，薄膜电容用于高频电路耐压等级需大功率整流二极管LED用作指示灯和照

0.25W到50W不等温度系数小，稳定性大于工作电压2倍以上温度特性和频率特明齐纳二极管提供稳压功能肖特基二好色环标识阻值和精度等级性是重要参数极管开关速度快电气符号标准与识读技巧国际电工委员会（IEC）制定了统一的电气符号标准汽车电气图纸采用简化符号，便于理解和绘制符号由基本图形、限定符号和字母代号组成元件字母代号功能描述蓄电池BAT储存电能，提供直流电源保险丝F过载保护，熔断切断电路继电器K电磁控制开关，小电流控制大电流开关S手动控制电路通断电动机M电能转换为机械能读图技巧先看电源和接地，再找控制回路，最后分析负载电路注意开关状态和继电器触点类型附录二汽车电气系统安全操作规范个人防护装备要求1佩戴绝缘手套，防护等级至少1000V穿戴绝缘鞋，底部电阻大于10MΩ使用护目镜保护眼部免受电弧伤害穿着阻燃工作服，避免合成纤维材料准备绝缘垫和安全带等辅助防护用品高压电气安全注意事项2作业前必须断开高压总开关并锁定标记使用高压检测器验证断电状态高压线缆和连接器使用橙色标识禁止带电拆卸高压部件两人作业制，互相监督安全操作设置安全警戒区域，非授权人员禁止进入紧急断电与救援流程3发现危险立即大声警告并切断电源使用绝缘工具移开导电物体发生人员触电时，先断电再施救呼叫专业医疗救援，进行心肺复苏等急救措施火灾时使用CO2或干粉灭火器，禁用水和泡沫五不准安全原则

1.不准无票作业

2.不准约时停电

3.不准擅离职守

4.不准违章操作

5.不准玩忽职守紧急联系电话急救中心120火警电话119安全生产举报12350参考资料与推荐阅读国家标准与行业规范权威培训课程资源GB/T18384系列《电动汽车安全要求》、QC/T895《电动汽车用动力蓄电中国汽车技术研究中心培训课程、德国博世技术培训、美国ASE认证培训池箱》、GB

18352.6《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》这些标准规线上学习平台包括学堂在线、中国大学MOOC等建议参加厂商官方技术培定了电气系统的设计要求、测试方法和安全规范训获得认证资质经典技术书籍推荐专业期刊与网站•《汽车工程师》杂志书籍名称作者•《电动汽车》期刊《汽车电器与电子设备》麻友良•中国汽车工程学会官网•汽车之家技术频道《电动汽车技术基础》王震坡•新能源汽车产业网《汽车电控系统原理与维修》凌永成•电动汽车资源网《新能源汽车技术》崔胜民《汽车CAN总线技术》李建秋持续学习是技术人员成长的必由之路建议建立个人技术档案，记录学习成果和实践经验参与行业技术交流会议，了解最新技术发展动态致谢与互动环节感谢您的参与！感谢所有参与培训的学员您们的积极参与和认真学习是本次培训成功的关键希望通过这次学习，大家对汽车电气系统有了更深入的理解，能够在实际工作中发挥作用感谢技术专家和讲师团队专业的技术指导和耐心的答疑解惑，为学员们提供了高质量的培训内容实操环节的精心安排让理论与实践完美结合现场答疑与技术讨论后续学习资源分享欢迎大家提出在学习和工作中遇到的实际问题我们将安排技术专家进行详细解答也欢迎学员之间分享经验和心得，互相学习，共同进步培训结束后，我们将提供电子版培训资料和延伸阅读材料建立微信学习交流群，方便大家持续讨论技术问题定期推送行业技术动态和培训机会信息培训证书颁发。