汽车电气设备构造与维1.doc

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1、汽车电气设备构造与维修实践指导书实践一 电源系的使用与维修模块任务一【实训内容】实训课题1：蓄电池结构认识与技术性能检测实训课题2：蓄电池充电【目的要求】：知识目标:（1）熟悉蓄电池的构造和性能；（2）认知蓄电池的特性及影响蓄电池性能的因素；（3）掌握蓄电池充放电技术要求及蓄电池的正确使用与维护方法。能力目标：（1）会在车上熟练拆卸安装蓄电池；（2）会对蓄电池技术状况进行检查和维护；（3）会用充电机对蓄电池充电；（4）会对蓄电池常见故障进行检测、诊断和排除。1.1 概述1.1.1 蓄电池的分类 蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。目前燃油汽车上使用的蓄电池主要有

2、两大类：铅酸蓄电池（以下简称铅蓄电池）和镍碱蓄电池。同时，由于人们对燃油汽车排放要求的提高和能源危机的冲击，各国正在不断探索和研制电动汽车，其主要的动力源为新型高能蓄电池。下表列出了各种蓄电池特点。类 型优 点缺 点适 用 车 辆铅酸蓄电池结构简单；价格便宜；内阻小；电压稳定；可以短时间供给起动机强大的起动电流比容量小；使用寿命相对较短一般车辆镍碱蓄电池容量大；使用寿命长；维护简单；能承受大电流放电而不易损坏活性物质导电性差；价格较高使用时间长、可靠性高的车辆电动车蓄电池比容量大；无污染；充、放电性能好；使用寿命长结构复杂；成本高电动汽车铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起

3、动机强大的起动电流而被广泛采用。铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。各种铅蓄电池的特点见下表。 类 型特 点普通铅蓄电池新蓄电池的极板不带电，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电的时间较长，使用中需要定期维护。干荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置2030min即可使用，使用中需要定期维护。湿荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于已充电状态，蓄电池内部带有少量电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置2030min即可使用，使用中需要定期维护。免维

4、护蓄电池使用中不需维护，可用34年不需补加蒸馏水，极桩腐蚀极少，自放电少。1.1.2 蓄电池的功用 汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。蓄电池的功用：1.起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系供电。 2.当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。 3.当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。4.当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。5.蓄电池还可以吸收电路中的瞬时过电压，保持汽车电器系统电压的稳定，保护电子元件。 2.2 铅蓄电池2.2.1 铅蓄电池的结构 铅蓄

5、电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图所示：1负极2加液孔盖 3正极柱4穿壁连接5汇流条6外壳 7负极板8隔板 9正极板 2.2.1 铅蓄电池的结构1极板 极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。 栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构右上图所示。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架，右下图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。 正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负极板上的活

6、性物质是海绵状的纯铅（Pb）呈青灰色。将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板。如右上图所示。将正、负极板各一片浸入电解液中，可获得2V1极板组总成2负极板3隔板4正极板5极板联条 左右的电动势。为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，如右下图所示。在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。2隔板 隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。隔板应耐酸并具有多孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。其中，木质

7、隔板耐酸性较差，微孔橡胶隔板性能最好但成本较高，微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。3电解液 电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.241.30g/cm3。电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则粘度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。电解液密度应随地区和气候条件而定，下表列出了不同地区和气温下电解液的密度。另外，电解液的纯度也是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素之一。气 候 条 件完全充足电的蓄电池25时电解液的密度（g/cm3

8、）冬季夏季冬季温度低于40地区1.301.26冬季温度高于40地区1.281.25冬季温度高于30地区1.271.24冬季温度高于20地区1.261.23冬季温度高于0地区1.241.234壳体壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，为整体式结构，底部有凸起的肋条以搁置极板组。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格，各单格之间用铅质联条串联起来，如右图所示。壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。2.

9、2.2 铅蓄电池的型号 按机械工业部JB259985铅蓄电池产品型号编制方法标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分：如型号6QA60代表额定电压12V、额定容量60Ah的起动型干荷电铅蓄电池。 第一部分第二部分第三部分串联的单格电池数蓄电池的类型蓄电池的特征蓄电池的额定容量蓄电池的特殊性能用阿拉伯数字表示用大写的汉语拼音字母表示如：Q-起动用铅蓄电池N-内燃机车用蓄电池M-摩托车用蓄电池用大写的汉语拼音字母表示如：A-干荷电铅蓄电池H-湿荷电铅蓄电池W-免维护铅蓄电池B-薄型极板无字母-普通铅蓄电池20h率放电率的额定容量，单位为Ah，单位略去不写。用大写的汉语拼音字母表示如：G-高起动率D-低温

10、性能好S-塑料槽蓄电池2.3 蓄电池的容量及其影响因素2.3.1影响蓄电池容量的因素 1结构因素 蓄电池极板的表面积越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越多，容量就越大。另外，极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。2使用因素（1）电解液温度（见右上图）（2）电解液密度 适当提高电解液的密度，可加快电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动势和容量。但电解液密度过大，又将导致粘度增加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。（3）放电电流放电电流越大，蓄电池的容量就越小，如右图所示。当放电电流增大时，化学反应速度加快，PbSO4堵塞孔隙的速度

11、也越快，导致极板内层大量的活性物质不能参与反应，蓄电池的实际输出容量减小。同时，电解液密度迅速下降，导致蓄电池的端电压也迅速下降，因而缩短了放电时间。因此 在实际使用中必须严格控制起动时间，每次起动的时间不应超过5s，且连续两次起动之间的时间间隔不应少于15s。 2.4 蓄电池的充电2.4.1 充电设备蓄电池是直流电源，必须用直流电源对其进行充电。充电时，充电电源的正极接蓄电池的正极，充电电源的负极接蓄电池的负极。 汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机。充电机多采用硅整流充电机、晶闸管整流充电机和智能充电机等。2.4.2 充电方法1恒压充电 恒压充电是指充电过程中，充电电源电压保持恒定的

12、充电方法。恒压充电的接线方法(右上图）。恒压充电特性曲线（右下图）。 若充电电压过高，将导致过充电；充电电压过低，将导致充电不足。一般单格电池充电电压选为2.5V。 在恒压充电初期，充电电流较大，45h内即可达到额定容量的9095，因而充电时间较短，而且不需要照管和调整充电电流，适用于补充充电。由于充电电流不可调节，所以不适用于初充电和去硫化充电。 2恒流充电 恒流充电指充电电流保持恒定的充电方法。广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。恒流充电的接线方法（右上图）。充电特性曲线（右下图）。 为缩短充电时间，充电过程通常分为两个阶段。第一阶段采用较大的充电电流，使蓄电池的容量得到迅速恢复，当蓄

13、电池电量基本充足，单格电池电压达到2.4V，开始电解水产生气泡时，转入第二阶段，将充电电流减小一半，直到电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在23h内不再上升，蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。 恒流充电的适应性强，可任意选择和调整充电电流的大小，有利于保持蓄电池的技术性能和延长使用寿命，其缺点是充电时间长，要经常调节充电电流。3脉冲快速充电 脉冲快速充电必须用脉冲快速充电机进行，其充电电流波形（右下图）。 脉冲快速充电的过程是：先用0.81倍额定容量的大电流进行恒流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的5060，当单格电池电压升至2.4V，开始冒气泡时，由充电机的控制电路自动控制，开始脉冲快速充

14、电，首先停止充电25ms（称为前停充），然后再放电或反向充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流（脉冲深度一般为充电电流的1.53倍，脉冲宽度为1501000s），然后再停止充电40ms（称为后停充），以后的过程为：正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充正脉冲充电循环进行，直至充足电。脉冲快速充电的优点是充电时间可大大缩短（新蓄电池充电仅需5h，补充充电需1h）。缺点是对蓄电池的寿命有一定的影响，并且脉冲快速充电机结构复杂，价格昂贵，适用于电池集中、充电频繁、要求应急的场合。 2.4.2 充电种类 1初充电指对新的或更换极板后的蓄电池进行的第一次充电。其操作步骤是： （1）按蓄电池制造厂的规定和本地区的气温条件，加注一定密度的电解液（加注前，电解液温度不得超过30），放置4-6h，使极板浸透，并调整液面高度至规定值。 （2）将蓄电池的正、负极分别与充电机的正、负极相连。 （3）采用两阶段恒流充电法充电时，第一阶段充电电流为额定容量的1/15，待电解液中有气泡冒出、单格电池电压达2.4V时，转入第二阶段，将电流减小一半，直至蓄电池充足