汽车电子电气系统的基础知识详解

现在汽车使用的电子系统越来越多。其原因在于其可靠性高，附加工作流程更快，并能减小组件的尺寸。在车辆中安装电子系统的最终目的在于使车辆更安全、更可靠、更舒适，从而确保现在和将来的销售业绩。为了了解电气、机电系统内的复杂关系，电子电气系统的基础知识对于“非电工”出身的汽修技师来说也非常重要。

一、万用表的使用和测量

准确测量数据和正确分析电路故障很大程度上要取决于所用测量设备的精确度。万用表可用来测定电压和电流的数值与方向。在早期的模拟万用表中，所测量的数值通过指针指向刻度盘表示出来（图1a）。目前我们把用于测量电压、电流和电阻等参数的数字式仪表称为DVOM（数字式电压/欧姆表），也即是数字式万用表，如图2所示。在数字万用表中，该数值以数字形式显示出来（图1b）。

图1 万用表的显示 如果所选择的显示范围太小，则可能会超出测量范围。在模拟式测量仪上，指针会完全偏向一边；而在数字式测量仪左侧，会显示出一个“1．”，如图3所示。如果超出测量范围，则必须选择更高一级的显示范围。数字式万用表已经取代了早期指针式万用表，是目前普遍使用的通用测量设备。数字式万用表具有输入阻抗高、误差小、读数直观的优点。并且较高档的数字式万用表具有自动测试范围调整功能，自动正负极调整功能以及蜂鸣器等功能。 目前宝马汽车使用综合测量接口盒（IMIB）作为标准测量设备，如图4所示，在万用表功能使用上和普通数字万用表相类似，而且可外接多种传感器，测量精度也更高。

图2 数字式万用表

图3 超出测量范围和有效显示

图4 宝马车综合测量接口盒（IMIB）

1.电压测量

万用表作为电压表使用时：将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔，如图5所示。需要选择交直流选项以及量程，并将测试表笔连接到被测负载或信号源上，在显示电压读数时，同时会指示出红表笔所接电源的极性。用电压表测量电压。电压表始终与用电器、元件或电压电源并联在一起，测量示意如图6所示。电压表的内阻（固有电阻）必须越高越好，以确保尽可能减少电压表对待测电压的影响。数字万用表具有非常高的内阻（Ri＞1MΩ），被测阻值越小，测量的误差越低。

用电压表测量时要注意以下几点： ①必须设置电压类型，即交流电压或直流电压（AC/DC）。 ②测量直流电压时注意极性。 ③如果不知被测电压范围，则首先将功能开关置于自动或者最大量程，后视情况降至合适量程。电压表一般有几个可供选择的档位，仪表不同格位的量程可能不同，所选择的量程档应以得到最精确读数为准。当LCD只在最高位显示“1．”或者“OL”时，说明已超量程，须调高量程。 ④测量时电压表必须始终与待测量的对象并联。 ⑤测量电压注意电缆或导体的横截面，对电气系统进行变动时，例如使用大功率电气负载，必须改变电缆的横截面积以适应更高的电流。因电缆芯破损而减小横截面积时，可能会增大电压降。通过测量电阻无法发现该故障，只有通过测量闭合电路中的电压降才能发现。 ⑥测量高电压时，要格外注意，以避免触电，同时不要输入高于仪表量程的电压，否则有损坏仪表内部线路的危险。 ⑦测量后要将电压表调到最大的交流电压量程。

图5 综合测量接口盒（IMIB）的表笔插座

图6 测量电阻R2两端的电压

2.电流测量

（1）安培表测量电流 安培表用于测量流过某一电路的电流。安培表从原理上分为内分流式和感应式。内分流式安培表用于小电流的测量，测量时必须串联于所测电路之内（图7），绝不能与所测电路并联，否则将使原应流经部件的电流绕过该部件直接流入仪表，过高的电流会烧坏仪表和电路。 万用表测量电流也属内分流式安培表。当安培表与所测电路串联时，电流将通过表内的一个固定电阻。另外一条电阻较高的电路与上述电阻并联，电流的大小就通过该电路显示在仪表上。这类安培表对于小电流量的测量十分精确，特别是测量电子电路。这种内分流式安培表的最大读数一般是10～20A。

图7 测量电流 （2）万用表作为电流表使用注意： 万用表作为电流表使用时将红表笔插入mA或10A或20A插孔，（当测量200mA以下的电流时，插入mA插孔；当测量200mA及以上的电流时，插入10A或20A插孔），黑表笔插入COM插孔。将功能开关置电流量程，根据信号选择好交直流，并将测试表笔串联接入到待测负载回路里。

测量电流时，电流表必须连接在待测电流从中流过的电路中。因此，电流表与相关电气负载串联在一起，电流表的内阻应越小越好。如果因失误而将电流表与供电电源并联，就会因内阻较低而通过高强度电流。这种情况可能会对测量仪造成无法修复的损坏或导致电路过载。 用电流表测量时要注意以下几点： ①注意电流类型，即电路中流过的是交流电流还是直流电流（AC/DC）。 ②开始时应选择尽可能大的量程。不知被测电流值的范围时，应将量程开关置于自动或高量程档，根据读数需要逐步调低量程。 ③注意直流电流的极性。 ④电流表始终与用电器串联在一起。为此必须断开电路导线，以将电流表加入电路中。测量时电流必须流经电流表。 ⑤当开路电压与地之间的电压超过安全电压60V（DC）或30V（AC）时，请勿尝试进行电流的测量，以避免仪表或被测设备的损坏，以及伤害到您自己。因为这类电压会有电击的危险。 ⑥在测量前一定要切断被测电源，认真检查输入端子及量程开关位置是否正确，确认无误后，才可通电测量。 ⑦若输入过载，内装保险丝会熔断，须予更换。 ⑧大电流测试时，为了安全使用仪表，应根据仪表说明限定每次测量时间。 ⑨测量后要将电流表调到最大交流电压量程。 测量电流的另外一种方法是使用感应式电流钳（见图8）。如果待测电流强度＞10A，那么用电流夹钳测量电流的优势非常突出。另一个优点是测量电流强度时无需打开电路。

图8 用电流夹钳测量电流

3.电阻测量

电阻器作为组件也在车辆电路中使用，同时线路的状态也可以使用阻值来判断。因此，维修人员应能够正确测定电阻值。欧姆电阻值用数字万用表欧姆档测量。使用万用表测量电阻：注意测量电阻时，电路一定不能通电。否则可能会损坏仪表。将红表笔插入VΩ插孔，黑表笔插入COM插孔。将功能开关置于Ω档，选择合适的量程，将测试表笔并接到待测电阻上，如图9所示。 欧姆表具有一块内置电池（工作电压通常为9V）。待测电阻与一个电流表一起串联到该供电电源。注意：数字万用表测量电阻时所用的测量电流非常低。这可能会造成对有关电子部件的显示不正确。因此，数字万用表具有检测导通性和二极管的专用档位。 测量电阻时要注意以下几点： ①测量期间不得将待测部件连接在电压电源上，因为欧姆表使用本身的电压电源并通过电压或电流确定电阻值。 ②待测部件必须至少有一侧与电路分离。否则并联的部件会影响测量结果。 ③极性无关紧要。 ④万用表与待测对象连接在一起并选择正确测量范围后，显示屏上会以数值形式直接显示出电阻。如果超出了最高测量范围，则表示电路中断。因此，欧姆表也可用于检查导通性。

图9 测量电阻时仪器的连接方式 注意：导通性测量的档位不能确切测出电阻值。在测量时也要注意两表笔短接时读数，此读数是一个固定的偏移值。为了获得精确读数，可以将读数减去红、黑两表笔短路读数值，为最终读数。

4.二极管测量

测量二极管时，将红表笔插入VΩ插孔，黑色表笔插入COM插孔。把转换开关拨到有二极管图形或蜂鸣通断测量符号所指示的档位上。如将红表笔连接到待测二极管的正极，黑表笔连接到待测二极管的负极，则LCD上的读数为二极管正向压降的近似值。对硅二极管来说，应有500～800mV的数字显示。若把红表笔接负极，黑表笔接正极，表的读数应为“1．”。若正反测量都不符合要求，则说明二极管已损坏。 用二极管档可以测量二极管及其它半导体器件PN结的电压降，对一个结构正常的硅半导体，正向压降的读数应该是0.5～0.8V之间。为了避免仪表损坏，在线测试二极管前，应先确认电路已被切断电源，电容已放完电。

5.导通性的检查（蜂鸣档）

万用表的导通性测量功能一般与二极管共用同一个档位，将开关拨到导通性测量的档位上，将红黑表笔放在要检查的线路两端。如电阻小于万用表的规定值，则万用表发出蜂鸣声。同时LCD显示被测线路两端的电阻值。注意：蜂鸣档不能用来确认线路电阻。

6.数字万用表的使用注意事项

（1）插孔和转换开关的使用 首先注意检查电池，将数字万用表的ON/OFF钮按下，如果电池不足，则显示屏会出现电池正负极符号，还要注意测试表插孔之旁符号，这是警告操作人员要留意测试电压和电流不要超出指示数字。 测量时功能开关必须置于正确的量程档位，在功能量程开关转换之前，必须断开表笔与被测电路的连接，严禁在量测进行中转换档位，以防损坏仪表。切不可用测电阻、电流档测电压，如果用电流或电阻档去误量电压，很容易导致万用表烧毁。

（2）测试表笔的使用 万用表有红、黑两根表笔，位置不能接反、接错，否则，会带来测试错误或判断失误。一般将万用表的黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω/A等测量信号插孔。 在不能确定被测量的大小范围时，将功能量程开关置于最大量程位置。切勿超过每个量程所规定的输入极限值。不要测量高于允许输入值的电压或电流。进行在线电阻、电容、二极管或电路通断测量之前，必须首先将电路中所有电源关断并将所有电容器放电。 测量高于直流60V或交流30V以上的电压时，务必小心谨慎，切记手指不要超过表笔挡手部分。

审核编辑：郭婷