任务1 电路图的基本组成和元件识别_新能源汽车电气技术-QQ阅读男生科幻网

书名：新能源汽车电气技术
作者名：吴书龙何宇漾主编
本章字数：8440字
更新时间：2023-07-24 19:06:59

任务1 电路图的基本组成和元件识别

一、任务引入

进行电路故障排除时，需要分析电路图，并能在车辆上找到相关组件和线束的位置。通过本任务的学习，掌握电路图的基本组成，并能在实车上找出熔丝、继电器、配电盒、控制单元及各种线束的位置。

二、任务要求

知识要求：

·掌握汽车电路的概念、组成及特点。

·了解汽车电路图的概念、种类及作用。

·熟悉汽车电路图中的常用图形符号及标志。

·掌握电路图的基本组成。

技能要求：

·能根据电气符号在汽车电气原理图中找出相应的电气元件。

·能在实车上找出熔丝、继电器、配电盒、控制单元及各种线束的位置。

职业素养要求：

·严格执行汽车检修规范，养成严谨科学的工作态度。

·尊重他人劳动，不窃取他人成果。

·养成总结训练过程的习惯，为下次训练积累经验。

·养成团结协作精神。

·严格执行5S现场管理。

三、相关知识

1.电路图的基本组成

汽车电路即汽车用电设备的通路，指根据用电设备的工作特性及相互间的关系用导线和车体连接成电流的通路，构成一个完整的供、用电系统。汽车电路一般由电源、用电设备、电路控制装置、导线和电路保护装置组成，如图1-1-1所示。

图1-1-1 汽车电路的基本组成

·电源：向汽车电气设备提供低压直流电，保证汽车在行驶中和停车时都能正常工作。汽车上装有两个电源，即蓄电池和发电机。

·用电设备：又称负载，包括电动机、电磁阀、灯泡、仪表、各种电子控制器件和部分传感器等。

·控制器件：除传统的各种手动开关、压力开关、温控开关外，现代汽车还大量使用电子控制器件，包括简单的电子模块（如电子式电压调节器等）和微电脑形式的电子控制单元（如发动机电控单元、自动变速器电控单元等）。电子控制器件和传统开关在电路上的主要区别是，电子控制器件需要单独的工作电源并配用各种形式的传感器。

·电路保护装置：电路保护装置主要有熔丝（俗称保险丝）、电路断电器及易熔线等，它们的功能是在电路中流过超过规定的电流时切断电路，防止烧坏电路连接线和用电设备，并把故障限制在最小范围内。

·导线：用于将上述装置连接起来构成电路。此外，汽车通常用车体代替部分从用电器返回电源的导线。

汽车电路图就是采用国家、厂家标准规定的图形符号、文字符号和画法，对汽车电气系统的组成、工作原理及相互间的关系、安装位置等作出图解说明的电气文件。

因此，汽车电路图在汽车设计、制造、维修过程中是不可缺少的技术资料和工具，尤其在汽车维修中，更是能起到指导性作用，为故障的分析、排除提供便利。

1.1 汽车电路的表示方法

现代汽车电路图的种类繁多，因车型不同存在一定差别，但仍可根据其特点和用途划分为接线图、线束图、原理框图和原理图等类型。

（1）接线图

接线图是一种专门用来标记接线与连接器的实际位置、色码和线型等信息的指示图，又称敷线图，体现了汽车电气实际的情况。接线图专门用于检修时查寻线束走向、线路故障，并在线路复原时使用，并不涉及所连接电器的工作原理及型号。虽然接线图中的导线以接近于线束的形式从相应的连接点引出，便于维修时按线、按色查找线路故障，但不便于进行电路分析。许多车型中所附的电气线路图都是接线图，因此掌握接线图的读法和分析方法，对线路故障的查寻会有很大帮助。接线图可以是整车电路的接线图，也可以是各系统的接线图，图1-1-2所示为丰田普锐斯混合动力系统部分接线图。

与汽车接线图类似的还有汽车布线图，图1-1-3所示为丰田普锐斯动力电池组线束布线的示意图。布线图主要表明的是线束与各电器的连接部位、接线柱的标记、插接器的形状和位置等。它是人们在汽车上实际接触到的汽车电路图。这种图一般不会详细描绘线束内部的线路走向，只对裸露在线束外的插头与插接器作详细编号或用字母标记。它是一种突出装配记号的电路表现形式，便于安装、配线、检测与维修。

（2）线束图

线束图属于安装图，是根据电气设备在汽车上的实际安装位置、线束分段及各分支导线端口的具体连接情况绘制的电路图。线束图注重表达的是已制成的线束外形，组成线束的各导线的规格大小、长度和颜色，突出接线端的序号及各分支端口所连接的电气设备的名称等，便于安装、配线、检测与维修。线束图与布线图相似，但更加简洁明了，接近实际，对使用、维修人员而言实用性更强，如图1-1-4所示。

（3）原理框图

汽车电气原理框图是表示汽车电气系统及其分系统、装置、部件中各项目的基本组成和相互关系的简图，图1-1-5所示为丰田普锐斯动力电池组车载网络通信原理框图。一般采用方框和连线来表示比较复杂的电子电路工作原理和构成概况，将电路按照功能划分为几部分，每一个部分用方框来描绘，在方框中用文字简单说明，用连线来表明各方框之间的联系，能直观地表达一个功能方块在电路中的作用。

图1-1-2 丰田普锐斯混合动力系统部分接线图

图1-1-3 丰田普锐斯动力电池组线束布线图

图1-1-4 汽车线束与元件位置分布图

图1-1-5 丰田普锐斯动力电池组车载网络通信原理框图

（4）原理图

汽车电气原理图是最常用的电路图，用规定的汽车电气图形符号、文字符号，按工作特点或功能布局绘制，用来表明电气设备的工作原理及各电器元件的作用，以及它们之间的关系。它可以是各系统的电路原理图（此时多为详图），图1-1-6所示为比亚迪e5 P位电机及控制器原理图。汽车电气原理图一般由主电路、控制电路、保护及配电电路等部分组成，电流走向清晰，线路布局合理，各系统与元件是依据工作原理与互相的关联来布局的，各系统相对独立，简洁清楚，便于识读，为分析、查找、排除故障提供了依据。

图1-1-6 比亚迪e5 P位电机及控制器原理图

1.2 汽车电路图形符号

汽车上的用电设备数量较多，用电器元件的结构图来表示汽车电路会非常复杂。因此，通常用符号表示电器元件，并用导线将电器元件按照一定的规律连接起来，构成汽车的电路图。

汽车电路中常用的图形符号有电路图形符号和仪表、开关、指示灯标志图形符号。所有汽车电路图均是由线条、图形符号和文字表示的，它们遵循一定的规则，但各种车型因产地和厂家不同，会采用一些特定记号。学习和掌握汽车电路的基本标注方法，有助于正确判别接点标记、线型（规格截面）及色码标志等代码信息。

具体的电路图形符号和仪表、开关、指示灯标志图形符号的含义可参阅厂家维修资料，以下列举一部分广泛应用的汽车电路图形符号，见表1-1-1～表1-1-7。

表1-1-1 常用基本符号

表1-1-2 导线、端子和导线的连接符号

表1-1-3 触点与开关符号

（续）

表1-1-4 电器元件符号

（续）

表1-1-5 仪表符号

表1-1-6 传感器符号

表1-1-7 汽车电气设备符号

（续）

2.电路元件识别

2.1 汽车导线、插接器及线束

汽车导线、插接器及线束的说明见表1-1-8。

表1-1-8 汽车导线、插接器及线束的说明

（1）导线

汽车电气线路中的导线分低压线和高压线两种。低压线包括普通导线、起动电缆、搭铁电缆、屏蔽线；高压线包括铜芯线和阻尼线。

普通低压导线的截面积主要根据用电设备的工作电流进行选择。然而，对于功率很小的用电设备，不能仅根据工作电流来选择导线，因为有些导线的截面积太小、机械强度较低，容易折断。汽车电气线路中所用的导线截面积最小不得小于0.5mm2。我国汽车低压导线的允许负荷电流见表1-1-9，汽车12V电气系统主要电路导线横截面积的推荐值见表1-1-10。

表1-1-9 汽车低压导线允许负荷电流

表1-1-10 汽车12V电气系统主要电路导线截面积的推荐值

为便于维修，低压导线常用不同颜色来区分。其中，导线横截面积在4mm2以上的采用单色线，横截面积在4mm2以下的采用双色线，搭铁线均采用黑色线。汽车用低压导线的颜色代码见表1-1-11。汽车各电气系统的导线主色见表1-1-12。

表1-1-11 汽车用低压导线的颜色与代码

表1-1-12 汽车各电气系统的导线主色

在汽车电气线路中，导线上一般都标有数字和字母符号，用来表示其横截面积和颜色，例如2.5RY、1.0RW等。其中，数字2.5、1.0表示导线的横截面积，单位为mm2；第一个字母R表示导线主色（标准色，红色），第二个字母Y和W表示导线的辅助色（黄色和白色），即轴向条纹状或螺旋状颜色，如图1-1-7所示。

图1-1-7 汽车导线颜色的识别

考虑到电磁干扰的因素，整个高压系统均由屏蔽层包覆。目前国内车型全部采用屏蔽高压线，日系车也有应用屏蔽网包覆在高压线外侧，并对插件处进行处理，以实现屏蔽连接。同时，由于高压已经超出人体安全电压，车身不可像低压系统一样作为整车搭铁点，因此在高压线束系统的设计上，直流高压电回路必须严格执行双轨制。根据高压线束的特性，一般以高压电器为中心对高压线束进行划分，可分为电机高压线、电池高压线和充电高压线等。

电机高压线是连接控制器和电机的高压线；电池高压线是连接控制器和电池的高压线；充电高压线是连接充电机和电池的高压线。

高压线束的耐电压与耐温性能远高于低压线束。屏蔽高压线可减少EMI（电磁干扰）、RFI（射频干扰）对整车系统的影响。整条高压线束回路均实现屏蔽连接，电机、控制器及电池等接口高压线束屏蔽层，通过插件等压接结构连接到电池电机控制器壳体，再与车身搭铁连接。高压线的屏蔽对于电缆传导数据不是必需的，但是可减少或避免高压线的辐射。

·耐电压性能：常规汽车耐高电压额定600V，商用车电压可达1000V。

·耐电流性能：根据高压系统部件的电流量，可达250400 A。

·耐温性能：耐高温等级分为125℃、150℃、200℃等，常规选择150℃导线；低温常规选择-40℃。

高压导线的直径设计需要综合考虑以下方面：负载回路的额定电流值；电线导体的容许温度；线束工作时周围环境的温度；导线自身通电时温度上升引起的通电率降低；成捆线束容许电流的折减系数。

电线容许电流值×环境温度引起的通电率降低×捆扎引起的折减系数＞额定电流值。

鉴于环境温度对通电率降低的影响（驾驶室内40℃、发动机舱80℃），导体阻抗的上升需做考虑。因此：电线的耐热温度＞环境温度+导体通电时的温度上升。

导线最大稳态温度应不超过导线绝缘层、插件材料或其他导线材料额定温度。导线电流容量有很多决定因素变量，例如导体尺寸、绝缘材料、绝缘层厚度、环境温度、导线捆绑尺寸和导体材料。

（2）插接器

插接器由插头与插座两部分构成，通常涂黑表示插头，不涂黑表示插座；有倒角的表示插头插脚呈柱状，直角的表示插头插脚为片状。插接器一例见表1-1-13，各厂家间略有不同，详情请参阅厂家维修资料。

表1-1-13 汽车电路中插接器的表示方式

（续）

（3）汽车线束

现代汽车的线束总成由导线、导线端子、插接器、护套和熔丝座等组成。导线端子一般由黄铜、纯铜材料制成，它们与导线一般采用冷铆压的方法连接。

2.2 汽车开关、电路保护器件及继电器

（1）汽车开关

开关用来控制汽车电路中的用电设备。开关按操作方式可分为手操纵式和脚踏式两种，按结构原理可分为机械开关和电磁开关，按用途可分为点火开关、起动开关、电源开关、灯光开关和小型直流电动机开关等，具体说明见表1-1-14。

表1-1-14 汽车开关的种类及说明

（续）

（2）汽车电路保护器件

电路保护器件用于电路或电气设备发生短路及过载时，自动切断电路，防止线束或电气设备烧坏。汽车上常见的电路保护器件有易熔线、熔断器（俗称保险）及电路断路保护器，具体说明见表1-1-15。

表1-1-15 汽车电路保护器件的种类及说明

（3）继电器

汽车用继电器可分为功能继电器和电路控制继电器两种。闪光继电器、刮水间歇继电器等属于功能继电器。电路控制继电器单纯用于实现电路通断与转换，其作用主要是减小开关的电流负荷，保护开关触点不被烧蚀，即用流经开关的小电流，控制用电装置的大电流。汽车上常见的电路控制继电器有卸荷继电器、前照灯继电器、雾灯继电器、起动继电器、喇叭继电器、鼓风机继电器、空调压缩机电磁离合器继电器等。

继电器按外形分有圆形和方形两种；按插脚分有三脚、四脚、五脚和六脚等。继电器由电磁铁和触点等组成。为防止线圈断电时产生的自感电动势将电子设备损坏，有的继电器磁化线圈两端并联泄放电阻或续流二极管。

根据触点状态的不同，继电器又分为常开（动合触点）型、常闭（动断触点）型和开闭混合型三类（图1-1-8）。常开型继电器平时触点是断开的，继电器动作后触点接通，接通控制电路。常闭继电器的触点平时是闭合的，继电器动作后触点断开，切断控制电路。混合型继电器触点平时是接通的，常开触点断开。如果继电器线圈通电，则触点处于相反的状态。

图1-1-8 继电器的类型

有的继电器有两个线圈，称为双线圈继电器。双线圈继电器大致有两种类型：一种是两线圈同时通电时触点才动作；另一种是只要有一个线圈通电触点就可以动作。

继电器的工作电压分为12V和24V两种，分别应用于相应标称电压的汽车上。两种标称电压的继电器不能替换使用。JD系列小型通用继电器的外形、管路排列与内部电路如图1-1-9、图1-1-10所示。

图1-1-9 JD系列小型通用继电器

图1-1-10 JD系列小型通用继电器的管路排列与内部电路

3.汽车电路元件的检修

3.1导线的检修

（1）剥线

剥线是维修导线时常做的工作。如果剥线时没有按规定操作，不慎将导线拉长或削去部分线芯，则可能带来严重后果或安全隐患。例如传递信号的导线，如果维修时被拉伸，其电阻就会增加，从而影响信号的传输。剥线时应使用专用剥线钳，对于不同型号的导线要使用剥线钳的不同部位或不同的剥线钳，如图1-1-11、图1-1-12所示。

图1-1-11 剥线钳的使用1

图1-1-12 剥线钳的使用2

（2）连接

维修时，经常面对把一根断开的导线或两根导线连接在一起的工作。正确的接线方法是利用专用接线材料和专用接线工具（压线钳）进行连接，如图1-1-13所示。

图1-1-13 导线连接工具操作步骤示意

（3）焊接

焊接是连接导线的基本方式之一。焊接使用的专用工具是电烙铁。根据不同情况，要选取不同功率的电烙铁。

焊接时应注意以下事项：

·焊接时不要直接用电烙铁加热焊接材料，而应通过加热导线接头，同时把焊接材料放到需要焊接的区域，间接熔化焊接材料。因为只有这样，才能使熔化的焊接材料充分与导线熔为一体。否则，由于导线温度比焊接材料低，会造成焊接不牢。

·要确保焊接点在导线的金属头上，不能在绝缘层上焊接。

·如果用接线夹，要确保焊接材料均匀覆盖夹子。

·不要使用太多焊接材料。要圆滑焊接，不要让焊接材料产生棱角，否则棱角会刺穿绝缘层，引起漏电或短路。

·不要长时间给导线加热，以免烧毁导线和绝缘层。

·维修导线时，一定要断开电源。

3.2 插接器的维修

插接器导线端子常因大气侵蚀或电火花而发生蚀损，或因机械振动而断裂。保持端子接触良好，修复损坏线头是线束维护的基本作业项目。

插接器接合时，应先将其导向槽重叠在一起，使插头和插孔对准且稍用力插入，这样就可以十分牢固地连接在一起。

为防止汽车行驶过程中插接器脱开，所有插接器均采用闭锁装置。拆插接器时，应先压下闭锁装置，然后再将其拉开，如图1-1-14所示。不压下闭锁装置时，决不可用力猛拉导线，以防拉坏闭锁装置或导线。

图1-1-14 插接器的拆卸

若发现插头、插座损坏或锈蚀严重，可用小螺钉旋具自插口端伸入撬开锁紧环，拉出线头。对锈蚀严重的线头，可用细砂纸打去锈层。若损坏严重则应更换插头、插座。

图1-1-15 继电器引脚识别

3.3 继电器的检查

诊断继电器故障的主要方法是测试继电器的电路。测试继电器的首要问题是分清继电器的引脚，如图1-1-15所示。一般情况下，厂家会在继电器的外壳上标明继电器的引脚和内部接线图。通过标识可辨别控制电路和负载电路的引脚。

（1）用万用表确定继电器的引脚

如果厂家没有标明引脚，可用万用表测试确定，如图1-1-16所示（以4引脚继电器为例）。通常控制电路（线圈）的两个引脚之间的电阻在50～120Ω之间。如果测试到两个引脚之间的阻值在该范围内，则这两个引脚就是控制电路（线圈）的两个引脚。如果控制电路之间的电阻小于50Ω，大于0Ω，则要查阅相关资料，确认线圈是否有问题。然后检查另外两个引脚之间的电阻，阻值应为0Ω（常闭继电器）或无穷大（常开继电器）。

图1-1-16 用万用表确定继电器的引脚

注意

如果任何两个引脚之间的阻值都不在控制电路（线圈）所标明的范围内，或所有引脚之间的阻值都是0Ω或无穷大，则说明线圈已烧坏，要更换继电器。

确定各引脚后，可将引脚1接通电源，将引脚3搭铁。如果在控制电路（线圈）通电的同时，能听到“咔哒”声，则说明线圈良好。

注意

此时只能确定线圈良好，还不能判定继电器是否良好，需要进一步测试开关的另外两个引脚之间的电阻。如果为0Ω（常开触点）或无穷大（常闭触点），则说明继电器良好。如果不是，则说明继电器存在高电阻故障。

如果在控制电路（线圈）通电的同时听不到“咔哒”声，则说明控制电路（线圈）损坏，要更换继电器。

注意

实际应用中的继电器要复杂得多。许多继电器内部接有二极管和电阻。测试内部有二极管的继电器时要特别注意，不要接反电源的极性，否则会损坏继电器。测试复杂的继电器时，要参阅相关资料，确认继电器的内部结构，按正确程序测试。

（2）用测试灯检测继电器（粗略检测）

在确定继电器各引脚的前提下，在引脚4上连接一个测试灯（图1-1-17），测试灯的另一端搭铁。按图示方法将控制电路（线圈）通电，会听到“咔哒”声（如果听不到“咔哒”声，则说明控制电路有问题）。在控制电路产生的磁场作用下，负载电路（开关）被接通，此时测试灯会点亮。切断控制电路的电源后，测试灯熄灭。如果测试灯像前文描述的那样，则说明继电器正常，否则需要更换继电器。

（3）用电压表检测继电器

可以用电压表代替测试灯检测继电器。电压表能更准确地测试开关两端的电压，但不足之处与测试灯一样，即不能很好地确定开关的触点是否有烧坏现象（高电阻现象）。在引脚4上连接一个电压表（图1-1-18），电压表的另一端搭铁。如图示方法将控制电路（线圈）通电，会听到“咔哒”声（如果听不到“咔哒”声，则说明控制电路有问题），在控制电路产生的磁场作用下，负载电路（开关）被接通，此时电压表会显示电源电压。切断控制电路的电源后，电压表显示0V。