汽車維修專業電工電子技術知識應用和學習方法

摘要：中高職汽車維修專業的學生需打好基本功，重視專業基礎知識的學習，避免盲目追求新技術、新技能。電工電子技術是汽車維修專業的專業基礎課程，學習和掌握好電工電子技術，能夠提高汽車維修專業學生的診斷技能和實踐能力。本文通過兩個案例說明了電工電子技術基礎在汽車維修的實踐過程中的重要性，結合自身工作實踐總結了電工電子技術在汽車維修過程中的應用，將電工電子基礎知識與故障診斷排除有機結合，通過案例講解和闡述電工電子基礎知識的主要內容和學習注意事項，供汽車維修專業的學生和從業人員參考。

關鍵詞：電工電子；汽車修理；學習內容；學習方法

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

1 電工電子技術在汽車的應用

汽車產業的發展也伴隨著汽車新技術的發展和應用，如汽油機、柴油機的電控化，以滿足不斷嚴格的排放法規；車輛動力系統向混動化、電動化發展，整車控制向人工智能化等演變。搭載的汽車電子系統大幅增加，汽車電子的比例在中級轎車、高級轎車和混合動力轎車中分別占15%、28% 和47%[1]。

伴隨著汽車電子系統的應用，電工電子技術在汽車上的應用也快速增加，以滿足對動力性、智能化的市場需求，應用中如常見的電腦ECU、傳感器和執行器（噴油器、電磁閥、電動機）等。隨著電工電子技術從汽車電子向動力電子轉變，大功率的固態電子器件迅速發展，如大功率的金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的出現，極大促進了電動機驅動和交流調速技術發展[2]。

車輛裝備的汽車電子系統不斷增加，也向中高職院校汽車維修專業的學生提出了新的挑戰。電工電子技術的新材料、新技術不斷涌現，如新一代功率半導體SiC（碳化硅），已經應用在特斯拉電動汽車的電機控制器中，具有耐受更高溫度和電壓，實現高開關特性等。面對涌現的新材料和新技術，汽車維修專業的學生需要打好電工電子技術的基礎，改進學習方法，不斷學習掌握新知識，跟上汽車技術創新和發展步伐。

學習和掌握新知識和新技能，專業基礎理論知識尤為重要。汽車維修專業課程主要包括電工電子技術、計算機控制技術、汽車構造、汽車電子技術、汽車維修技術、汽車故障診斷檢測以及汽車排放與控制等[3]。電工電子技術課是重要的一門專業基礎課，掌握和學好課程，將為汽車維修專業的學生今后順利走上工作崗位打好基礎。

2 電工電子技術基礎的重要性

電工電子技術基礎是汽車維修專業的主要專業基礎課程，如果電工電子專業課沒有學好，將會影響實踐中解決故障的能力。隨著多軸數控加工技術進步，車輛的機械部件加工精度提高，機械性能提升，機械故障在下降，車輛故障常多發于電氣系統部件，所以應加強學習電工電子知識。下面介紹與電工電子專業知識相關的案例。

2.1 案例一：并聯電路故障

在一次柴油機高壓共軌技術培訓課上，培訓老師給學員們設置了一個故障，難住了全班培訓學員，故障排除后大家也不得其解。

故障現象：正常起動后，發動機只能怠速運轉，加速踏板不起作用。

故障診斷：確認故障現象后，用故障診斷儀確定現行故障碼為加速踏板傳感器對地短路，根據故障代碼的提示，又對加速踏板位置傳感器進行檢測，檢測結果是該傳感器電源電壓為0.0 V，說明ECM 供給該傳感器的電源電路可能有故障。查閱電路圖發現，ECM 與該傳感器之間沒有任何元件和插頭，檢查ECM 與該傳感器之間線路正常，此時大家不知所措。

老師提醒大家按基本故障診斷程序進行，于是大家整理思路，按讀碼、清碼、再讀碼、分析數據、線路檢測以及元件檢測的診斷流程進行檢查，在分析數據時發現進氣壓力信號只有93 kPa，小于正常值。大家對進氣壓力傳感器線路和元件進行檢測，線路電壓正常，而傳感器的電阻測量值為0.0 Ω，代表短路，此時大家覺得有了意外收獲。

更換傳感器后，試車時發動機加速正常，用診斷儀檢測加速踏板傳感器故障也變成了非現行故障并能順利清除，經模擬運行后讀取故障碼顯示系統正常無故障碼。讀數據時，進氣壓力信號在怠速中速和高速均為在正常值范圍內，確認故障已排除。故障原因是進氣壓力傳感器短路故障，但故障碼卻是加速踏板對地短路，但大家不明白為什么是這樣。

故障分析：如圖1 所示，當閉合開關K1，斷開K2，電壓表顯示應接近5.0 V。保持K1 閉合，閉合K2，電壓表顯示0.0 V。對照該車電路，加速踏板位置傳感器與進氣壓力傳感器電源電路為并聯關系，當其中一個發生短路，兩個傳感器電源電壓均變為0.0 V，也就是說當進氣壓力傳感器短路后，加速踏板電源電壓同時也就變為0.0 V，故加速踏板失去作用，又因為加速踏板位置信號優先于進氣壓力信號，故出現了故障碼與故障現象不一致。

2.2 案例二：串聯電路故障案例

有一批輕型貨車出現了冬天起動困難的故障。

故障現象：冬天早上起動時起動機無力，不能順利著車，但用車拖或人力推車就很容易著車。

故障診斷：在觀察起動現象時注意到，起動機運轉時繼電器盒內有繼電器不斷的吸合斷開的聲音，據此，初步判斷故障原因可能是起動過程系統電壓過低引起的。用萬用表檢測起動時的系統電壓，電壓檢測值為6.5 V，確認故障原因為起動過程系統電壓過低，用萬用表分別檢測在起動時起動系電路各點對地電位，發現起動機外殼、車架與蓄電池負極之間的電壓高達5.0 V。

因為起動機外殼與車架是通過發動機搭鐵線相聯，車架與蓄電池負極是通過蓄電池搭鐵線相聯，分析電路，判斷故障點為電源負極與車架搭鐵不良。將電源負極與車架搭鐵線與搭鐵點重新處理并緊固，排除故障后經試驗起動正常。

故障分析：如圖2 所示，當開關K1 閉合，K2 斷開時，電壓表顯示為12.0 V， 當開關K1 閉合，K2 閉合時，電壓為顯示為6.5V。對比上述故障，搭鐵點接觸不良就產生一定的接觸電阻。這相當于電路中下面那個電阻，而上面這個電阻相當于電路中的用電設備（包括ECM），當出現搭鐵不良時，搭鐵點分壓過大，系統電壓過低，用電器就不能正常工作，繼電器不能正常吸合，ECM 電源電壓低于工作電壓而不工作，造成車輛無法起動。

分析該故障發現，蓄電池搭鐵點的接觸電阻非常小，如此小的電阻對電路有這么大的影響。因此不難推斷，維修時常用測量電阻的方法判斷開關、插接器、搭鐵點等是否接觸良好的方法，可能不夠準確，有時反而可能帶來誤導。接觸是否良好的判斷應該依該點接觸電阻分壓的大小來判，分壓過大對電路就有影響，通常分壓小于0.2 V 即可判斷為接觸良好。

類似的案例較多，這里只簡單列舉了這兩個案例。表面上看這些故障很復雜，故障分析排除難度很大。但經過上述分析不難看出，用到的知識無非就是串、并聯電路的基本知識，并沒有用到太多的理論和計算，只要電工基礎扎實，汽車常見故障甚至疑難故障，都能夠快速解決。所以說，學好電工電子基礎知識對汽車維修專業學生來說至關重要，是汽車診斷的基礎。

3 學習電工電子技術的方法

電工電子知識抽象難懂，目前所使用的汽車電工電子技術學習材料，大多是將傳統的電工、電子技術專業知識稍作修改而成的，在內容上并沒有突出針對汽車的應用，缺乏有效針對性。隨著汽車領域電子新技術的應用越來越廣泛，汽車上電子裝置越來越多，成為機電一體化的有機結合，電工電子技術已成為汽車技術人員必須掌握的知識。因此，學習汽車電工電子技術要改變學習內容和方法。

首先，以夠用為原則，避開對汽車專業要求不高和關系不大的內容以及一些復雜的理論公式推導和計算，同時避免厭學。其次，將電工電子技術與汽車專業結合，使自己的學習更具有目的性。最后，在學習內容中結合現代汽車電子控制的新技術，實實在在感受到學有所用，從而調動自己的學習積極性[4]。

汽車維修技術是理論與實際聯系非常緊密，在理論指導下實操性很強，對汽車維修專業學生綜合素質要求很高。成為一名優秀的技術人員應當熟悉汽車電氣系統的組成，理解汽車各系統電氣設備的作用、結構與工作原理，掌握常見故障的分析方法，了解汽車電子控制裝置的作用、結構與工作原理，汽車性能的檢測方法和常用檢測儀器的使用等。

學生往往在學習實踐中存在一個學習誤區，重視新技術的培訓和學習，而對基礎專業課不夠重視。結果是費了很大勁，學習效果不理想。掌握好基礎課程，遇到新知識和新技能也能迎刃而解，如果基礎不扎實，只一味的培訓和學習新技術，那只能是一知半解，空中樓閣，理解不透，更做不到靈活運用了。

通過掌握相關的知識，故障分析就很容易。電工電子技術比較抽象，不易理解，一直是汽車維修專業學生學習和培訓的難點。通過車輛中電工電子技術的主要應用不難看出，電工基礎知識（基本概念）、簡單電路的分析方法以及常用電子元件的功用和特性，是汽車電工電子專業課最為重要的內容。這些內容掌握和運用好基礎知識就可以解決工作中的大部分問題，同時對學習汽車電氣、汽車新技術有很大幫助。所以學習電工與電子技術應以基礎內容為主，具體學習內容和學習方法如下。

3.1 學習內容

（1）電工基礎知識學習內容：電路的組成、電流方向、電壓及電壓的單位、電阻及電阻的單位、電流強度及電流強度的單位、歐姆定律、電路的三種狀態。歐姆定律學會電壓、電阻和電流三者的定性關系即可，不必過多糾纏在數據計算方面。電路的三種狀態應作為重點，要會分析斷路、短路狀態下電路中各點相對參考點的電壓變化情況，因為這是學習汽車電氣系統故障分析方法的基礎，非常重要。

（2）電磁學部分的學習內容：包括磁體、磁極和磁場概念。要知道磁體能吸引鐵、鈷和鎳等金屬，電流（包括通電線圈）周圍存在磁場，磁場具有力和能的性質，這些是汽車電氣系統中電磁元件原理與檢修的基礎。例如：繼電器、調節器和電磁開關等。磁場對通電直導線的作用和磁場對通電線圈的作用，這是學習電動機的基礎，理解原理即可。電磁感應、電磁感應的條件，理解原理即可，這部分內容是汽車電氣維修的重點，在理解電氣系統工作原理和檢修過程中的作用非常大，這是發電機的原理、點火系的原理、也是很多傳感器的基本工作原理。

（3）三相交流電部分的學習內容：包括交流電與直流電的區別、運用橋式整流電路將交流電轉換為直流電、正弦交流電的概念及三要素、三相交流電的基本知識。

（4）電功的基本概念：包括電功率的概念及單位、滿載和超載的含義。

（5）基本常用電路元件的名稱和作用：電阻器在電路中的作用是控制電流、分配電壓；電容器的作用是隔斷直流電、通過交流電，貯存能量。電感器的作用是阻止交流電通過、使直流電能順利通過，貯存能量。這部分內容的重點應放在各元件的作用上，為后續學習打好基礎。

（6）電子技術中基礎部分學習內容：什么是半導體、什么是P 型半導體、什么是N 型半導體、什么是PN 結、PN 結的單向導電性及正、反向連接。這部分內容重點應放在PN 結的單向導電性及PN 結正、反向連接，記住一些結論即可。

例如，什么是晶體二極管，晶體二極管的符號，晶體二極管的單向導電性及正、反向連接，導通電壓的含義，以及晶體二極管在電路中的簡單應用等。晶體三極管亦是如此。

這部分內容應少講理論，重點是晶體二極管、三極管的符號，各極的名稱及符號，以及二極管、三極管的開關特性（關鍵是導通條件及開關特性的應用）。

3.2 學習注意事項

（1）避開深奧的理論，重點理解學習簡單的基礎知識，較深的知識點記住它的結論，知道怎么應用就行了。例如，PN 結的單向導電性，記住PN 結正向導通、反向截止，知道電路怎么接是正向接法、怎么接是反向接法就行了，至于為什么PN 結具有單向導電性就沒有必要深入學習了。這樣可以增強自信心，不再怕學電工。

（2）緊密結合汽車修理工作實際，在學習過程中應盡可能與專業知識聯系起來。比如，在學習理解電路的三種狀態各點電位變化時，一定要結合工作實例。這樣可以提高學習興趣，正確認識電工電子技術基礎的重要性。

4 結束語

以上主要從兩個案例說明了電工電子技術是汽車電工的基礎，在實用性、基礎性的原則下列出了在汽車維修作業過程中應用較多的電工基礎知識，并提出了學習的建議，避難就簡，學以致用，讓大家從學習汽車技術的誤區中走出來，重新認識汽車電工電子，希望對大家有所幫助。

【參考文獻】

[1] 日本自動車技術會. 汽車工程手冊10 ：新能源車輛設計篇[M]. 中國汽車工程學會， 譯. 北京： 北京理工大學出版社，2014.

[2] 吳基安. 新能源汽車知識讀本[M]. 北京： 人民郵電出版社，2009.

[3] GZB 4-12-01-01 國家職業技能標準——汽車維修工（2018 版）[S].

作者簡介：

高武，碩士，高級講師，研究方向為職業教育管理和教學。