第二节 认识和了解电源管理系统
一、能量管理系统概述
1. 能量管理系统组成
能量管理系统（图2-1）主要由蓄电池、发电机以及数量众多的电气（电子）设备组成。蓄电池负责能量存储，发电机负责给蓄电池提供能量，电气设备是能量的消耗者。
图2-1 能量管理系统
1—发动机；2—发电机；3—智能型蓄电池传感器（IBS）；4—蓄电池；5—前部接线盒电子装置和熔断器支架；6—用电器（此处指前灯）；7—集成电源管理系统的发动机控制单元
2. 能量管理系统运作
能量管理系统由蓄电池提供电能，通过启动机启动车辆发动机。
发动机启动后，发电动机提供电流，在理想状态下该电流能够满足所有用电器的需求且有多余的电能为蓄电池充电。所连接用电器的耗电量大于发电动机可以提供的电量时，车载网络电压就会下降至蓄电池的电压水平，这时蓄电池开始放电。
二、认识蓄电池结构和特点
1. 蓄电池结构
蓄电池（俗称电瓶）是一种将化学能转换成电能的装置，是低压直流电源。
汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池由极板、隔板、电解液和壳体组成（图2-2）。12V的蓄电池由6个单格蓄电池串联而成，每个单格蓄电池的标称电压为2V，充满电时为2.1V。
图2-2 蓄电池内部结构
每个单格蓄电池都由多个正、负极板组成极板组。每个正极板都处于两个负极板之间，使正极板两侧充、放电均匀。
正、负极板之间装有绝缘隔板，以防止极板之间短路。隔板应具有多孔性，以便电解液自由渗透。隔板采用耐酸性和耐碱性的木质、微孔橡胶、微孔塑料及浸树脂纸质材料制成。
2. 免维护蓄电池特点
免维护蓄电池（图2-3）不用在使用过程中添加蒸馏水。它也是铅酸蓄电池，正极端子的腐蚀小，自行放电少，且不需要补充充电。因此，免维护蓄电池在轿车上得到广泛应用。
图2-3 免维护蓄电池
其特点如下。
① 极板栅架采用铅-钙合金或低锑合金的栅架，减少了自行放电和水分的消耗。
② 隔板采用袋状隔板，以保护正极板的活性物质不脱落，避免极板之间短路，延长了使用寿命。
③ 采用安全通气孔，在通气室中设置了氧化铝过滤器和钯催化剂，阻止内部硫酸蒸气的排出，减少了腐蚀作用，并使化学反应中产生的氢离子和氧离子再结合，生成水返回电解液中，从而减少了水分的消耗。
④ 单格电池之间采用穿壁式连接，缩短了连接电路的长度，减少了内阻，从而可减少能量损耗和改善启动性能。
认识免维护蓄电池 电量指示
免维护蓄电池装有电量指示器，能指示蓄电池的电量或充电程度（图2-4）。指示器显示绿色、黑色、无色或黄色。
图2-4 观察蓄电池的电量或充电程度
三、了解蓄电池型号和性能
1.了解汽车用蓄电池规格
国家标准蓄电池规格[以6-QA-40a的汽车蓄电池为例（图2-5）]见表2-1。
表2-1 蓄电池规格
图2-5 蓄电池型号规格信息
2. 了解蓄电池性能
电解液是由化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度为1.24～1.31g/m3）。
电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大。密度大可以提高蓄电池的容量，减少结冰的危险，但黏度增加，流动性变差，使蓄电池的容量下降，而且腐蚀作用增强，会降低极板和隔板的寿命。通常，由64%的蒸馏水和36%的硫酸配制出的电解液，密度最为合适。
四、了解新型蓄电池系统
1.双蓄电池系统
① 采用两个蓄电池结构的系统，有的是一个蓄电池用于车载电气系统，一个蓄电池用于启动系统。在启动过程中，两个蓄电池互相分离，车载电气系统由主蓄电池电路供电，启动机蓄电池电路确保车辆能启动。车辆静止时，车载电气系统蓄电池为所有用电设备供电。为延长车辆在静止状态下的供电，电脑控制静电电流开关减小静态电流，在预先设定的一段时间后断开大部分用电设备电源。当然，如果发动机再次启动时检测到车载蓄电池电能耗尽，耦合继电器通电，由启动蓄电池供电。
② 奔驰双蓄电池系统的主要作用是在电源电脑检测到主蓄电池不能正常工作的情况下辅助蓄电池开始工作，使车辆进入紧急运行状态并设置故障码，同时在仪表板上显示运行信息，提醒驾驶人车辆需要维修。
③ 采用双蓄电池系统，还可以避免模块因摩擦等原因产生静电，引起无法休眠而产生的漏电故障。电源电脑控制辅助继电器在正常工作时间内动作，给辅助蓄电池充电，用于启动后电压过低时辅助供电，调节辅助蓄电池的供电量。发动机运行时，一旦系统电压低，系统会通过CAN输出两条信息，故障会在仪表板上显示，提示驾驶人有故障。辅助蓄电池继电器接通，辅助蓄电池会向电动装置输出电能。如果辅助蓄电池温度过高，那么温度过高熔断器就会断开使其停止工作，以免将辅助蓄电池烧坏。
2. 能量管理系统的蓄电池接线柱
如果蓄电池导线从行李厢经过车辆地板外侧平行于燃油管路铺设到发动机室内时，出于安全考虑需监控该导线。因发生事故或撞到障碍物（如护栏）造成蓄电池导线损坏时，就会从蓄电池上断开蓄电池导线并关闭发电动机，以避免造成短路以及形成火花。
蓄电池正极接线柱上连接了两根导线，这些导线负责为电气组件供电。其中一根蓄电池导线通过蓄电池正极接线柱通向启动机和发电动机。这根蓄电池导线可配备监控装置。另一根蓄电池导线通向一个或多个其余车载网络的配电盒。这根蓄电池导线没有监控装置。
3. 安全型蓄电池接线柱
了解新型蓄电池接线柱 安全型蓄电池接线柱（SBK）组件（图2-6）
安全型蓄电池接线柱由一个传统的可拧紧式接线柱组成，带有内装燃爆材料的空心圆柱体。有一个锁杆用于防止蓄电池导线重新滑回触点位置。
图2-6 安全型蓄电池接线柱（SBK）组件
为了保护启动机电路，采用了安全型蓄电池接线柱作为保护措施，该装置可在发生事故时消除短路危险。这种安全型蓄电池接线柱直接与蓄电池正极连接。
使用安全型蓄电池接线柱的目的是，将发生事故时发生短路的危险降至最低。车辆内的车载网络分为下述两个电路（如宝马）。
① 车载网络供电部分，通过高电流熔断器防止发生短路。
② 启动机电路，该电路无法通过任何传统熔断器方式提供保护。
五、认识发电机结构
发电机（交流发电机）是汽车主要电源，由汽车发动机驱动，在发动机正常工作时，发电机对除启动机以外所有用电设备供电，并向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。交流发电机是利用电磁感应原理产生交流电的。
认识发电机 发电机组件（图2-7）
普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前端盖、后端盖、带轮等组成。
图2-7 发电机组件
1—启动机总成；2—转子总成；3—转子垫片；4—保持架；5—前轴承；6—前支架总成；7—带轮；8—带轮螺母；9—后支架总成；10—二极管总成；11—双迷宫密封；12—IC调压器总成；13—后端盖；14—衬套；15—B端子螺母
六、了解直流电输出
1.概述
发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备供电，同时给蓄电池充电。
目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，可将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。交流发电机必须配装电压调节器，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。
2. 发电机工作原理
当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。
3. 直流电输出
① 交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分，三相定子绕组按照彼此相差120°电角度分布在壳体上，转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁，两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发，透过空气间隙进入定子铁芯再回到相邻的S极。转子一旦旋转，转子绕组就会切割磁力线，在定子绕组中产生互差120°电角度的正弦电动势，即三相交流电，再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。
② 打开点火开关（不启动发动机），由蓄电池提供电流，其电路为蓄电池正极→充电指示灯→调节器触点→励磁绕阻→搭铁→蓄电池负极。此时，充电指示灯由于有电流通过，所以灯会亮。
③ 发动机启动后，随着发电机转速提高，发电机的端电压也不断升高。当发电机的输出电压与蓄电池电压相等时，发电机“B”端和“Ｄ”端的电位相等，此时，充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭，指示发电机已经正常工作，励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经二极管整流后，输出直流电，向负载供电，并向蓄电池充电。