第一部分 绪论

一、汽车电气设备的发展与应用

汽车电气设备是汽车的重要组成部分。随着汽车技术的进步，汽车电气设备的结构与性能也在不断进步，特别是电子技术在汽车上的广泛应用，在解决汽车能耗、行车安全、减少排放污染等方面起着越来越重要的作用。

汽车自问世以来，在很长一段时间内，其技术发展主要表现在机械设备的更新换代上；而电气设备在汽车上的应用则相对较少，只是一些必备的电源和用电设备。20世纪50年代以后，随着电子技术的发展、社会需求的增强，汽车电子技术的运用得到了迅速发展。汽车电子技术的发展经历了四个阶段。

第一阶段：20世纪50年代初到70年代初，主要开发的是分立元件和集成电路组成的汽车电子产品，所应用的电子装置代替了传统的机械部件，如汽车最初采用硅整流交流发电机，之后有了电子式电压调节器、电子控制高能点火等。

第二阶段：20世纪70年代中期到80年代中期，主要发展的是专用的独立系统，电子装置只是被应用在某些机械装置无法解决的复杂控制功能方面，如电子控制汽油喷射系统（EFI）、电子控制自动变速器（ECT）、制动防抱死系统（ABS）等。

第三阶段：20世纪80年代中期到90年代中期，主要开发的是可以完成各种功能的综合系统及各种车辆整体的计算机控制系统。汽车上的电子装置不仅能承担基本控制任务，而且还能处理外部和内部的各种信息，如集发动机控制、自动变速器控制为一体的动力控制系统，制动防抱死/防滑转控制系统。

第四阶段：20世纪90年代中期至今，主要是研究、发展车辆的智能控制技术，模拟人的思维和行为对车辆进行控制，如汽车自动驾驶系统、汽车通信及导航系统、汽车自动防碰撞系统等。

今后汽车电子技术将集中围绕如下几个方面发展：

1）满足用户需求。大幅提高汽车的性能，使之更灵活、方便、安全、可靠。

2）满足社会需求。保护环境，节约能源，节约资源，如大力发展电动汽车等。

3）实现包括道路在内的交通系统智能化，将汽车和人有机地结合起来，如车载GPS监视系统能实现对运动车辆的监控等。

进入21世纪以来，汽车电子技术获得了更大的发展。可以预见，汽车今后的发展将主要是电气设备及自动控制设备的发展，汽车电气设备将会体积更小、性能更高、维修更简单，以更好地满足汽车用户。

二、汽车电气设备的组成

现代汽车的电气设备种类和数量很多，但总的来说可以分为三大部分，即电源、用电设备、全车电路及配电装置。

1．电源

汽车电源有两个：蓄电池和发电机。发电机是主要电源，蓄电池是辅助电源。在发动机停转或起动时，由蓄电池供给电能。当发动机达到某一转速后，即可供电。当发电机向用电设备供电的同时，也给蓄电池充电。发电机供电时采用电压调节器来维持其输出电压的2稳定。

2．用电设备

用电设备主要由以下几个系统组成。

（1）起动系统

起动系统用来起动发动机。起动系统主要包括起动机、点火钥匙及其控制电路。

（2）点火系统

点火系统用来产生电火花，点燃汽油机气缸中的可燃混合气。它有传统点火系统、电子点火系统和计算机控制点火系统之分。传统点火系统包括点火线圈、分电器、电容器、火花塞等；电子点火系统包括点火线圈、信号发生器、电子点火器、配电器、火花塞等；计算机控制点火系统包括点火线圈、电子点火器、火花塞、各种传感器、电子控制单元等。（注：前两种点火系统已淘汰）

（3）照明系统

照明系统包括车外和车内照明灯具，可以提供车辆夜间安全行驶的必要照明。

（4）信号装置

信号装置包括音响信号和灯光信号两类，可以提供安全行车所必需的信号。

（5）仪表及报警装置

仪表及报警装置可用来监测发动机及汽车的工作情况，使驾驶员能够通过仪表、报警装置及时检视发动机和汽车运行的各种参数及异常情况，以确保汽车正常运行。它包括车速里程表、发动机转速表、冷却液温度表、燃油表、机油压力表、电压（流）表、气压表和各种警报灯等。

（6）辅助电气设备

辅助电气设备包括风窗清洁装置（刮水器、洗涤器、除霜装置）、空调系统、低温起动预热装置、汽车视听设备、电动车窗、中控门锁、电动座椅、电动后视镜、防盗装置等。车用辅助电气设备有日益增多的趋势，主要向舒适、娱乐、安全等方面发展。

（7）汽车电子控制系统

汽车电子控制系统主要是指用计算机控制的各个汽车系统，包括汽油机电控燃油喷射系统、计算机控制点火系统、电控自动变速器、防抱死系统、驱动防滑系统、电控悬架系统、自动巡航系统、安全气囊、自动空调、汽车车载网络等。电控系统的采用可以使汽车上的各个系统均处于最佳工作状态，达到提高汽车的动力性、经济性、安全性和舒适性，降低汽车排放污染物的目的。

3．全车电路及配电装置

全车电路及配电装置包括中央接线盒、熔断装置、继电器、电线束及插接件、电路开关等，使全车电路构成一个统一的整体。

现代汽车所采用的电控系统越来越多，所占的比例越来越大，汽车电控系统往往也都自成系统，将电子控制与机械装置相结合，形成了较为典型的机电一体化系统，因此，本教材只涉及传统电气设备中的电子控制装置，不涉及诸如电控燃油喷射、电子控制自动变速器、制动防抱死系统，这些计算机控制系统有专门的教材给予介绍。

三、汽车电气设备的特点

1．低压电源

汽车电源系统的标称电压有三个等级：6V、12V和24V，但以12V和24V居多。汽油车多采用12V，柴油车多采用24V。这一电压的主要优点是安全性好。

2．直流电源

由于蓄电池的充、放电电流均为直流电，所以发电机输出的也是直流电。

3．并联单线制

汽车电源系统的用电设备很多，为了使各电器相互独立，便于控制和提高电气线路的可靠性，用电设备和电源间均为并联连接。单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。

4．负极搭铁

采用单线制时，蓄电池的一个电极需接在车架上，称为“搭铁”。若蓄电池的负极接车架，称为负极搭铁；反之，称为正极搭铁。负极搭铁对车架或车身连接处的电化学腐蚀较轻，对无线电干扰小。我国汽车电气系统均为负极搭铁。

【特别提示】为了使庞杂的线路布置变得较为合理简洁，现代汽车电气系统线束基本上是分段的结构形式，线束之间用插接器连接。一些汽车上，还设置了公共搭铁导线，用以确保各个电气装置良好搭铁。汽车上通常设置一个或几个集熔断器和继电器的接线盒，使电路的故障查询和维修较为方便。

现代汽车已将汽车车载网络技术用于对传统汽车电气系统布线方式的改革。CAN总线结构和数据传输方式改变了单线控制模式，使得汽车电器与电子控制装置各控制模块实现信息共享和多路集中控制，简化了传统的汽车线束。这种网络化的汽车多路集中控制系统已经在较多国产车和进口车上得到了应用。

四、课程的性质、任务、重要性

本课程是汽车类专业的一门重要专业课，同时也是学好汽车专业其他相关专业课程的基础。其任务是讲解汽车用各种电气设备的构造、基本工作原理、使用与维修方法、故障判断与排除等方面的内容。学生通过学习可以达到以下目的：掌握汽车电气设备的构造、原理和维修，以及全车线路的分析方法；掌握主要电器的使用、维护、调整方法；熟悉汽车电气设备的检测；了解维修专用仪器、设备的原理，并掌握其使用方法；掌握新型汽车电气设备的构造特点及检修方法。

五、课程的学习方法和考核方法

在课程的学习中本着理论与实践并重的原则，加强实践环节，要多动手、熟练操作，切实掌握实践技能。

要勤于思考，善于将学到的内容与实际结合、与生产结合、与生活联系，并不断归纳、总结，逐步培养自己举一反三的能力。

对于结构复杂及实践性较强的内容，要充分利用实物，采用边学习、边实践的学习方法，加强对所学内容的理解。

对于理论部分的教学内容，应加强预习和复习，以提高学习效果。

本课程的考核采用：理论+实践技能相结合的方法。理论考核的知识点是本章节中需要掌握和理解的内容，技能考核内容是本章节实训内容，考核时随机抽取1/4～1/3的项目进行考核，检验技能的掌握情况。