第1章 汽车维修电工入门

第1天 汽车电路基础

任务目标

1.了解基础电路组成与基本概念。

2.能够对常见汽车电气系统进行分类与识别。

3.学会基础电路常见故障检修方法。

知识准备

1.电路的基本概念

（1）电流

电流是由电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成的，其大小用电流强度来衡量，用I表示。习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向（见图1-1）。

电流单位为安培，简称为安，用字母A表示。衡量微小电流时，常用毫安（用符号 mA 表示）和微安（用符号μA表示，1A=10³mA=10⁶ μA）。测量电流可用电流表直接测量，但应注意：电流表必须与被测电路串联，使用之前应根据被测电流的大小选择适当的量程，在无法估计电流范围时，应选用较大的量程开始测量。

电有直流电和交流电之分。直流电是指大小和方向不随时间而变化的电流，如干电池、蓄电池等，汽车上使用的就是直流电。交流电是指大小和方向都随着时间变化的电流，如家庭照明用电，汽车发电机所发的未经整流的电流等。

（2）电压

电压是使电流流过电路的一种压力，是两点之间电位差。电压越高，流过电路的电流就越大，用U表示。

电压单位为伏特，用字母V表示。衡量微小的电压时，常用毫伏（用符号mV表示）和微伏（用符号μV表示，1V=10³mV=10⁶ μV）。衡量高电压用1000V为单位，称为千伏（用符号kV表示）。实际用电中，电压数值的实例如下：蓄电池每一单格的电压为2V，室内照明电的电压为220V，工厂用电动机电压为380V，高压输电线路的电压为10kV、60kV、110kV、220kV等，点火线圈由感应所产生的次级电压为12～40kV。

电压正方向规定是从高电位（“+”）指向低电位（“-”），即电压降低的方向（见图1-2）。对负载来说，电流的流进端为高电位，电流的流出端为低电位，因而负载中的电压方向与电流方向一致。电压的大小可用电压表测量。测量时，电压表必须与被测电路并联。使用前，必须根据被测电压的大小选择适当的量程。

（3）电位

电位不同于电压，电位是相对值，即电路中某点的电位值随参考点的改变而改变；而电压（电位差）具有绝对性，即任意两点之间的电位差值，与电路中参考点的位置选取无关（见图1-3）。

电位有正电位和负电位之分，当某点的电位大于参考点电位（零电位）时，称之为正电位，反之称之为负电位。

（4）电阻

电阻阻碍或限制电流在电路中的流动，所有的电路都有电阻，电阻用R表示。

电阻单位为欧姆，简称欧，用字母Ω表示。衡量高电阻用千欧（用符号kΩ表示）或兆欧（用符号MΩ表示，1MΩ=10³kΩ=10⁶Ω）。

电是一种能量，可以用水形象地说明。电压好比是水坝拦水而生的水压，电流好比是水流，压差越大，流量就越大。电阻好比是水道的流畅度，水道断面越大，阻力越小，电阻对电流的阻碍也是如此，在阻碍中，消耗了能量，表现为发热。

在同一电路中，通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。电压、电流及电阻之间的这种关系由欧姆定律定义，写成公式如下：

式中，I（电流）的单位是安培（A）；U（电压）的单位是伏特（V）；R（电阻）的单位是欧姆（Ω）。

（5）电路与电路图

电路就是电流流通的路径（就好比水流需要河道一样，电路就相当于河道，电流就相当于河水），其作用是传递和分配电能，并使电能和其他形式的能量相互转换，如图1-4（a）所示。电路主要由电源、负载（用电设备）、开关和连接导线组成。

1）电源：它是电路中输出电能的必不可少的装置，没有它电路无法工作。常见电源有干电池、蓄电池、发电机等。

2）负载：负载也是电路的必不可少的基本组成部分，通常称为用电设备，比如电灯、电动机、点烟器、电视机等，它们能将电能转换成光能、热能、机械能等。

3）导线：用来传输并分配电能，没有它就无法构成电路。

4）开关：是电路中的控制元件，控制回路接通与断开。

在电路中，用国家统一规定的符号来表示电路中的实物及电路连接情况的图叫电路图，如图1-4（b）所示为直流电基本电路图。

（6）电的三大效应

1）光热效应：当电流经过电阻时，电阻会产生发光发热现象，将电能转化为热能，如灯泡、点烟器和熔断器等。

2）化学效应：当电流在电解液中流动时则产生化学作用，如蓄电池的充电过程和电镀等。

3）电磁效应：当电流经过导体或线圈时，导体或线圈周围空间会产生电磁场，如继电器、起动机、点火线圈和交流发电机等。

（7）电路连接状态

1）通路（闭路）：通路就是电源和负载构成了闭合回路，如图1-5（a）所示。通路状态下一般要求负载在电路额定容量下工作，如果负载过载，熔断器等保护装置会起作用，从而保护系统电路。

2）断路（开路）：断路就是电源和负载未构成闭合回路，此时电路中无电流通过，如图1-5（b）所示。断路可分为控制性断路和故障性断路。控制性断路是人为利用开关对电路进行控制；故障性断路是一种突发性的意想不到的断路状态，如在单线制的汽车电路中，电源与负载之间连线松脱，负载与车架的金属部分搭铁不良等。

3）短路：短路就是电源未经负载而直接由导体接通构成闭合回路，如图1-5（c）所示。短路时回路中电阻近似为零，电流增大几十或几百倍，使电路产生大量的热能，导致导线温度迅速升高，因而可能烧毁电线、电源和其他设备，影响电路的正常工作，严重时会引起火灾，所以要尽量避免。

（8）串联和并联

根据电器设备的连接方式，电路可分为串联电路和并联电路。

1）串联电路：把用电器逐个顺次连接起来的电路称为串联电路。在串联电路中，电流的路径只有一条，用电器工作状态同步。典型串联电路如图1-6所示。

如图1-7所示，串联回路总电阻（R）是所有电阻之和，即9Ω（R=2Ω+3Ω+4Ω=9Ω）。流过每个电阻的电流都是相同的，根据欧姆定律（电压=电流×电阻），在电阻值相等的情况下，每一个电阻上的电压降相等。如图1-8、图1-9和图1-10所示，回路总电阻为 6Ω，总电压为 24V，回路电流（I）为 4A（I=24V/6Ω=4A），三个灯泡上电压降（U）均为8V（U=4A×2Ω=8V），流过每个电阻的电压降之和等于总电压。

2）并联电路：把用电器并列连接的电路，称为并联电路。并联电路是有一条以上电流通路的电路，用电器工作状态可以不同步。典型并联电路如图1-11所示。并联电路的每一个分支有如一个单独的串联电路，大多数汽车电路都是并联电路，并联电路最大的特点是：如果一个负荷或分支断开后，其他分支仍可正常工作。如图1-12与图1-13所示，电路中各支路电压相等（与蓄电池电压相等），电路的总电流等于各支路电流的和。

注意

在电路连接中，一个接线柱上有两根或两根以上导线的接线柱叫分支点，电源两极到分支点之间的电路为干路，分支点之间的电路为支路。

2.汽车电路基本组成

在汽车上，为了使汽车电器设备工作，用导线和车体将电源、保护装置、控制装置和用电设备等连接起来的路径，称为汽车电路。汽车电路基本组成如图1-14所示。

1）电源。电源就是向用电设备提供电能的部件，汽车上有蓄电池和发电机两个电源。

2）保护装置。当汽车电路中由于线路短路或电器设备等原因造成电流过大，超出规定电流时，汽车电路保护装置起保护作用，切断电路，防止烧毁线束和用电设备。汽车上电路保护装置包括熔断器、易熔线等。

3）控制装置。控制装置用来控制汽车电器设备的正常运行，除各类电控单元之外，还有开关、继电器等。

4）用电设备。用电设备能把电能转换为其他形式的能，如灯泡把电能转换为光能、起动机把电能转换为机械能、电喇叭把电能转换为声能等。用电设备包括各类电动机、灯泡、仪表、电磁阀等。

5）导线。导线连接以上各种设备，构成电路。在汽车上，车体通常代替了部分执行装置返回电源负极的导线，即通常所说的搭铁。

3.汽车电路特点

汽车电路有低压直流、单线并联、负极搭铁等特点。

（1）低压直流

汽车电器设备均采用低压直流供电，汽车电系有12V和24V两种，汽油车普遍采用12V电系，柴油车多采用24V电系。低压具有安全、用电设备使用寿命长等特点。

（2）单线并联

在汽车上，为了节省导线和便于安装与维修，电源和用电设备之间通常只用一根导线连接，另一根导线则由发动机、车体等金属件代替而构成回路，这种连接方式称为单线制（见图1-15）。为了各个用电设备独立工作，互不干扰，各用电设备之间均采取并联方式连接。各用电设备都有保护装置和控制装置。为了减少熔断器数量，一些轿车上也采取一个熔断器下有不同系统的方式。

注意

现代汽车线路为什么局部还采用双线制?

汽车电器设备搭铁时，由于与不同金属件相接（如铁、铜与铝、铅与铁），易形成电极电位差，加之有些搭铁部位脏污或生锈，有些搭铁部位是很薄的钣金件，都可能引起搭铁不良，如灯不亮、仪表不起作用、喇叭不响等，因此现代汽车局部采用双线制，设有专门公共搭铁接点，使工作更加可靠。

（3）负极搭铁

蓄电池的负极通过导线与车体连接，称为负极搭铁；若蓄电池的正极与车体连接，则称为正极搭铁。我国标准中规定汽车电器设备必须采用负极搭铁。目前，世界各国生产的汽车也大多采用负极搭铁方式。

实际操作

1.汽车电气系统整体认识

（1）认识汽车电气系统组成

现代汽车电气系统由汽车电器设备与汽车电子控制系统两部分构成，每一部分又由若干个子系统组成。如图1-16所示，汽车电气系统主要包括电源系统，起动系统，点火系统，照明、信号、仪表、报警系统和辅助电器等子系统，其主要功能是保证汽车正常行驶。而汽车电子控制系统是在电控单元控制下，使全车各电子控制系统协调工作，提高汽车的整体性能，包括动力性、经济性、安全性、舒适性、操纵性、通过性以及排放性能等。

1）电源系统。电源系统主要由蓄电池、发电机和调节器组成，其功用是向全车用电设备提供低压直流电源。

2）起动系统。起动系统主要由起动机和起动继电器组成，其任务是起动发动机。

3）点火系统。点火系统主要由点火线圈、分电器、火花塞和点火开关组成，其作用是将低压电转变成高压电，产生电火花，点燃气缸中的可燃混合气。

4）照明、信号、仪表、报警系统。该系统包括各种照明、信号、仪表、报警设备及其控制电路，其任务是保证各种运行条件下人、车的安全，并监视汽车的各项性能指标。

5）辅助电器系统。辅助电器系统由提高车辆安全性、舒适性、经济性等各种功能的电器装置组成。因车型不同而有所差异，一般包括风窗刮水清洗装置、风窗除霜防雾装置、车窗电动升降装置、电控门锁、电动座椅调节与汽车空调等装置。

6）电子控制系统。汽车电子控制系统主要包括电控燃油喷射系统、电控制动防抱死系统、自动变速器等。该系统利用电脑控制汽车发动机、变速器和制动装置等，使汽车达到最佳的工作状况。

（2）识别汽车仪表指示灯

汽车仪表板主要指示灯含义如表1-1所示。

2.电路故障检测

电路运行时有三种工作状态，分别是通路、断路（也称为开路）和短路。通俗地讲，通路就是电路中有电流流过负载，断路就是在电路中没有电流流过负载，短路则是在电路中没有负载。较大的短路电流很容易导致线路过热而被烧坏或者直接烧坏电源，造成严重的安全事故及财产损失，电工工作中要仔细避免。在电路中，常见故障主要有电路断路、电路接触不良和电路短路三类故障。

（1）电路断路故障检修

若电路中无故障，设备则能正常运行。如图1-17所示，以每个用电设备为节点，逐步测量出各节点处的电压。当电器设备工作不正常时，电路便会有某种故障。在此情况下，可以通过测量节点处电压来确定故障所在（也可以直接利用试灯来检查故障点）。

如图1-18所示，假定灯泡不亮（或一个电器设备工作不正常）。对各节点进行电压测量，很明显，我们发现在节点1处有电压，而节点2处没有电压。这便说明在节点1与节点2之间的电路有断路，阻断了电流的流通。汽车上，常见的导致电路断路的原因有熔断器熔断、配线折断、灯泡烧毁、切断电源、切断搭铁等。

（2）电路接触不良故障检修

若电路中没有故障，灯泡会点亮发光。然而，若灯泡发光暗淡，电路中很可能有故障。如图1-19所示，对灯泡两端电压（节点4与5之间）进行测量，测量值为10V。在此电路中，灯泡两端正常电压应为12V。这一症状说明除灯泡外，还存在一个电阻。随后再检测开关两端（节点2与3之间）的电压，电压差为2V，这说明开关存在电阻，极有可能是由于开关接触不良造成的电位差。

（3）电路短路故障检修

假定图1-20中电路的熔断器熔断，检测熔断器熔断的原因。

熔断器的功能是保护线路和设备免受损坏，当过强的电流通过它时，它将被电流通过所产生的热量烧断，使电路断路。根据这种原因，熔断器被烧断可以认为是通过的电流过大。因为这是一个串联电路，所以它的电压是恒定的，那么只有线路和搭铁发生短路，才可能引起电流过大。如图1-21所示，以每个用电设备为节点，依次测量各节点处的电阻值，在节点4处测得电阻为0Ω，这就表明节点4（或与之相通的附近电路）对搭铁短路，从而引起电流过大。

知识拓展

汽车漏电的检测方法

在汽车维修中，漏电问题较为普遍，汽车漏电会造成车辆无法起动，长期漏电还会导致蓄电池过度放电而损坏。在轿车维修实践中，常见的漏电情况既有由车辆自身质量问题所致的（尤其是当前汽车使用了大量的控制器，控制器漏电的可能性较大），也有部分是由加装导致的（随着加装日益流行，不规范的加装方式经常导致漏电现象的发生）。若检测蓄电池自身无问题、发电机在正常充电的情况下，依旧经常出现缺电无法起动的现象，则需要检测车辆是否漏电。

（1）检测车辆是否漏电

检测车辆是否漏电，可选用量程范围为1mA～100A的高精度电流钳来进行检测。将电流钳校准归零后夹持于蓄电池负极线上，即可测出电流总量。或者使用普通万用表的电流挡，将万用表串接于负极线与蓄电池之间进行测量，但该方法需要拆开负极线，且万用表表笔与负极线之间通常没有便捷的插口，不便于表笔快速连接，容易导致由接触不良引起的测量误差。由于蓄电池正极处有多条分支线接入，负极线通常只有一条分支线，所以蓄电池负极线是最佳选择。

若车辆在进入休眠状态后其静电流大于50mA，往往意味着存在漏电现象。根据实际经验，正常状态下锁闭车辆后约30min，车辆会完全进入休眠状态，所有的总线系统均处于休眠状态，耗电量极低，静电电流通常在30mA以下。正常状态下存在30mA电流消耗是为了维持车辆一些部件的用电所需，如电子时钟运转、娱乐系统个性化设置、空调个性化设置及锁车后防盗监控系统的运行，这些是车辆锁闭后的正常电能消耗。

当某个控制器因自身问题如内部短路等问题唤醒其所在的总线系统，导致整个总线系统处于激活状态，此时测量静态电流往往高达1A甚至更高。这时可从一些内部指示灯看到提示，如应急开关按钮有背光显示，或电子手刹开关指示灯点亮。若高耗电量的问题一直存在，则蓄电池会持续放电，严重者车辆停放一夜便无法起动。

（2）排查漏电原因

1）排除加装漏电：由于一些电子产品加装质量良莠不齐，其产品设计、生产与正规厂商相比存在一定的差距，且不是基于整车而开发的，导致其兼容性差，因此电子产品自身出问题漏电的可能性较大。同时，加装电子产品受安装人员技术水平限制，可能存在着施工不规范的现象，如该接开关电源线却误接常火线，会导致电子产品在锁车后一直工作而漏电。在维修实例中，常有部分新车因加装问题导致的漏电现象发生，有些问题会对蓄电池造成不可逆的损坏。所以检测一旦确定有漏电现象，应首先将加装件电源线拆除，有可能拆除加装件漏电现象就消失了。若漏电现象仍存在，则需进一步检测原车部件。

2）检测原车部件是否漏电：若拆除加装线路后漏电现象依然存在，则需检测车辆自身部件是否漏电，一般存在以下可能性。

一是控制器处于激活工作状态，存在漏电现象。一般情况下，每个控制器都存在一个对应的熔断器，断开控制器电源或插头后，若漏电现象消失，则可快速判断故障。常规做法是在车辆处于休眠状态下，用电流钳监控测量蓄电池负极流过的总电流，之后逐一拔掉控制器熔断器并实时观察电流变化情况。当拔掉某个熔断器后静电电流恢复正常，则该熔断器对应的控制器存在故障的可能性最大。也可通过拔掉整个控制器插头的方法进行检测。

二是部分常火线线路存在破损，也会造成漏电现象。若所有控制器拔掉均没有发现漏电点，则某条线路上存在漏电的可能性较大。

在实际维修工作中，如果遇到阵发性漏电，则需要通过一些仪器的长期监测方可发现故障，或通过移动车内座椅、开关车门等模拟漏电发生时的条件才能发现问题。