汽車電子電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識詳解

現(xiàn)在汽車使用的電子系統(tǒng)越來越多。其原因在于其可靠性高，附加工作流程更快，并能減小組件的尺寸。在車輛中安裝電子系統(tǒng)的最終目的在于使車輛更安全、更可靠、更舒適，從而確?，F(xiàn)在和將來的銷售業(yè)績。為了了解電氣、機電系統(tǒng)內(nèi)的復(fù)雜關(guān)系，電子電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識對于“非電工”出身的汽修技師來說也非常重要。

一、萬用表的使用和測量

準確測量數(shù)據(jù)和正確分析電路故障很大程度上要取決于所用測量設(shè)備的精確度。萬用表可用來測定電壓和電流的數(shù)值與方向。在早期的模擬萬用表中，所測量的數(shù)值通過指針指向刻度盤表示出來（圖1a）。目前我們把用于測量電壓、電流和電阻等參數(shù)的數(shù)字式儀表稱為DVOM（數(shù)字式電壓/歐姆表），也即是數(shù)字式萬用表，如圖2所示。在數(shù)字萬用表中，該數(shù)值以數(shù)字形式顯示出來（圖1b）。

圖1 萬用表的顯示 如果所選擇的顯示范圍太小，則可能會超出測量范圍。在模擬式測量儀上，指針會完全偏向一邊；而在數(shù)字式測量儀左側(cè)，會顯示出一個“1．”，如圖3所示。如果超出測量范圍，則必須選擇更高一級的顯示范圍。數(shù)字式萬用表已經(jīng)取代了早期指針式萬用表，是目前普遍使用的通用測量設(shè)備。數(shù)字式萬用表具有輸入阻抗高、誤差小、讀數(shù)直觀的優(yōu)點。并且較高檔的數(shù)字式萬用表具有自動測試范圍調(diào)整功能，自動正負極調(diào)整功能以及蜂鳴器等功能。 目前寶馬汽車使用綜合測量接口盒（IMIB）作為標準測量設(shè)備，如圖4所示，在萬用表功能使用上和普通數(shù)字萬用表相類似，而且可外接多種傳感器，測量精度也更高。

圖2 數(shù)字式萬用表

圖3 超出測量范圍和有效顯示

圖4 寶馬車綜合測量接口盒（IMIB）

1.電壓測量

萬用表作為電壓表使用時：將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V/Ω插孔，如圖5所示。需要選擇交直流選項以及量程，并將測試表筆連接到被測負載或信號源上，在顯示電壓讀數(shù)時，同時會指示出紅表筆所接電源的極性。用電壓表測量電壓。電壓表始終與用電器、元件或電壓電源并聯(lián)在一起，測量示意如圖6所示。電壓表的內(nèi)阻（固有電阻）必須越高越好，以確保盡可能減少電壓表對待測電壓的影響。數(shù)字萬用表具有非常高的內(nèi)阻（Ri＞1MΩ），被測阻值越小，測量的誤差越低。

用電壓表測量時要注意以下幾點： ①必須設(shè)置電壓類型，即交流電壓或直流電壓（AC/DC）。 ②測量直流電壓時注意極性。 ③如果不知被測電壓范圍，則首先將功能開關(guān)置于自動或者最大量程，后視情況降至合適量程。電壓表一般有幾個可供選擇的檔位，儀表不同格位的量程可能不同，所選擇的量程檔應(yīng)以得到最精確讀數(shù)為準。當LCD只在最高位顯示“1．”或者“OL”時，說明已超量程，須調(diào)高量程。 ④測量時電壓表必須始終與待測量的對象并聯(lián)。 ⑤測量電壓注意電纜或?qū)w的橫截面，對電氣系統(tǒng)進行變動時，例如使用大功率電氣負載，必須改變電纜的橫截面積以適應(yīng)更高的電流。因電纜芯破損而減小橫截面積時，可能會增大電壓降。通過測量電阻無法發(fā)現(xiàn)該故障，只有通過測量閉合電路中的電壓降才能發(fā)現(xiàn)。 ⑥測量高電壓時，要格外注意，以避免觸電，同時不要輸入高于儀表量程的電壓，否則有損壞儀表內(nèi)部線路的危險。 ⑦測量后要將電壓表調(diào)到最大的交流電壓量程。

圖5 綜合測量接口盒（IMIB）的表筆插座

圖6 測量電阻R2兩端的電壓

2.電流測量

（1）安培表測量電流 安培表用于測量流過某一電路的電流。安培表從原理上分為內(nèi)分流式和感應(yīng)式。內(nèi)分流式安培表用于小電流的測量，測量時必須串聯(lián)于所測電路之內(nèi)（圖7），絕不能與所測電路并聯(lián)，否則將使原應(yīng)流經(jīng)部件的電流繞過該部件直接流入儀表，過高的電流會燒壞儀表和電路。 萬用表測量電流也屬內(nèi)分流式安培表。當安培表與所測電路串聯(lián)時，電流將通過表內(nèi)的一個固定電阻。另外一條電阻較高的電路與上述電阻并聯(lián)，電流的大小就通過該電路顯示在儀表上。這類安培表對于小電流量的測量十分精確，特別是測量電子電路。這種內(nèi)分流式安培表的最大讀數(shù)一般是10～20A。

圖7 測量電流 （2）萬用表作為電流表使用注意： 萬用表作為電流表使用時將紅表筆插入mA或10A或20A插孔，（當測量200mA以下的電流時，插入mA插孔；當測量200mA及以上的電流時，插入10A或20A插孔），黑表筆插入COM插孔。將功能開關(guān)置電流量程，根據(jù)信號選擇好交直流，并將測試表筆串聯(lián)接入到待測負載回路里。

測量電流時，電流表必須連接在待測電流從中流過的電路中。因此，電流表與相關(guān)電氣負載串聯(lián)在一起，電流表的內(nèi)阻應(yīng)越小越好。如果因失誤而將電流表與供電電源并聯(lián)，就會因內(nèi)阻較低而通過高強度電流。這種情況可能會對測量儀造成無法修復(fù)的損壞或?qū)е码娐愤^載。 用電流表測量時要注意以下幾點： ①注意電流類型，即電路中流過的是交流電流還是直流電流（AC/DC）。 ②開始時應(yīng)選擇盡可能大的量程。不知被測電流值的范圍時，應(yīng)將量程開關(guān)置于自動或高量程檔，根據(jù)讀數(shù)需要逐步調(diào)低量程。 ③注意直流電流的極性。 ④電流表始終與用電器串聯(lián)在一起。為此必須斷開電路導(dǎo)線，以將電流表加入電路中。測量時電流必須流經(jīng)電流表。 ⑤當開路電壓與地之間的電壓超過安全電壓60V（DC）或30V（AC）時，請勿嘗試進行電流的測量，以避免儀表或被測設(shè)備的損壞，以及傷害到您自己。因為這類電壓會有電擊的危險。 ⑥在測量前一定要切斷被測電源，認真檢查輸入端子及量程開關(guān)位置是否正確，確認無誤后，才可通電測量。 ⑦若輸入過載，內(nèi)裝保險絲會熔斷，須予更換。 ⑧大電流測試時，為了安全使用儀表，應(yīng)根據(jù)儀表說明限定每次測量時間。 ⑨測量后要將電流表調(diào)到最大交流電壓量程。 測量電流的另外一種方法是使用感應(yīng)式電流鉗（見圖8）。如果待測電流強度＞10A，那么用電流夾鉗測量電流的優(yōu)勢非常突出。另一個優(yōu)點是測量電流強度時無需打開電路。

圖8 用電流夾鉗測量電流

3.電阻測量

電阻器作為組件也在車輛電路中使用，同時線路的狀態(tài)也可以使用阻值來判斷。因此，維修人員應(yīng)能夠正確測定電阻值。歐姆電阻值用數(shù)字萬用表歐姆檔測量。使用萬用表測量電阻：注意測量電阻時，電路一定不能通電。否則可能會損壞儀表。將紅表筆插入VΩ插孔，黑表筆插入COM插孔。將功能開關(guān)置于Ω檔，選擇合適的量程，將測試表筆并接到待測電阻上，如圖9所示。 歐姆表具有一塊內(nèi)置電池（工作電壓通常為9V）。待測電阻與一個電流表一起串聯(lián)到該供電電源。注意：數(shù)字萬用表測量電阻時所用的測量電流非常低。這可能會造成對有關(guān)電子部件的顯示不正確。因此，數(shù)字萬用表具有檢測導(dǎo)通性和二極管的專用檔位。 測量電阻時要注意以下幾點： ①測量期間不得將待測部件連接在電壓電源上，因為歐姆表使用本身的電壓電源并通過電壓或電流確定電阻值。 ②待測部件必須至少有一側(cè)與電路分離。否則并聯(lián)的部件會影響測量結(jié)果。 ③極性無關(guān)緊要。 ④萬用表與待測對象連接在一起并選擇正確測量范圍后，顯示屏上會以數(shù)值形式直接顯示出電阻。如果超出了最高測量范圍，則表示電路中斷。因此，歐姆表也可用于檢查導(dǎo)通性。

圖9 測量電阻時儀器的連接方式 注意：導(dǎo)通性測量的檔位不能確切測出電阻值。在測量時也要注意兩表筆短接時讀數(shù)，此讀數(shù)是一個固定的偏移值。為了獲得精確讀數(shù)，可以將讀數(shù)減去紅、黑兩表筆短路讀數(shù)值，為最終讀數(shù)。

4.二極管測量

測量二極管時，將紅表筆插入VΩ插孔，黑色表筆插入COM插孔。把轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到有二極管圖形或蜂鳴通斷測量符號所指示的檔位上。如將紅表筆連接到待測二極管的正極，黑表筆連接到待測二極管的負極，則LCD上的讀數(shù)為二極管正向壓降的近似值。對硅二極管來說，應(yīng)有500～800mV的數(shù)字顯示。若把紅表筆接負極，黑表筆接正極，表的讀數(shù)應(yīng)為“1．”。若正反測量都不符合要求，則說明二極管已損壞。 用二極管檔可以測量二極管及其它半導(dǎo)體器件PN結(jié)的電壓降，對一個結(jié)構(gòu)正常的硅半導(dǎo)體，正向壓降的讀數(shù)應(yīng)該是0.5～0.8V之間。為了避免儀表損壞，在線測試二極管前，應(yīng)先確認電路已被切斷電源，電容已放完電。

5.導(dǎo)通性的檢查（蜂鳴檔）

萬用表的導(dǎo)通性測量功能一般與二極管共用同一個檔位，將開關(guān)撥到導(dǎo)通性測量的檔位上，將紅黑表筆放在要檢查的線路兩端。如電阻小于萬用表的規(guī)定值，則萬用表發(fā)出蜂鳴聲。同時LCD顯示被測線路兩端的電阻值。注意：蜂鳴檔不能用來確認線路電阻。

6.數(shù)字萬用表的使用注意事項

（1）插孔和轉(zhuǎn)換開關(guān)的使用 首先注意檢查電池，將數(shù)字萬用表的ON/OFF鈕按下，如果電池不足，則顯示屏會出現(xiàn)電池正負極符號，還要注意測試表插孔之旁符號，這是警告操作人員要留意測試電壓和電流不要超出指示數(shù)字。 測量時功能開關(guān)必須置于正確的量程檔位，在功能量程開關(guān)轉(zhuǎn)換之前，必須斷開表筆與被測電路的連接，嚴禁在量測進行中轉(zhuǎn)換檔位，以防損壞儀表。切不可用測電阻、電流檔測電壓，如果用電流或電阻檔去誤量電壓，很容易導(dǎo)致萬用表燒毀。

（2）測試表筆的使用 萬用表有紅、黑兩根表筆，位置不能接反、接錯，否則，會帶來測試錯誤或判斷失誤。一般將萬用表的黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V/Ω/A等測量信號插孔。 在不能確定被測量的大小范圍時，將功能量程開關(guān)置于最大量程位置。切勿超過每個量程所規(guī)定的輸入極限值。不要測量高于允許輸入值的電壓或電流。進行在線電阻、電容、二極管或電路通斷測量之前，必須首先將電路中所有電源關(guān)斷并將所有電容器放電。 測量高于直流60V或交流30V以上的電壓時，務(wù)必小心謹慎，切記手指不要超過表筆擋手部分。

審核編輯：郭婷