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1、汽车电器设备构造与维修,马云贵,绪 论,一、汽车电气设备的发展概况 20世纪50年代前-以机械为主，辅以必要的电器设备 20世纪60年代-电子技术得到逐步的应用 20世纪70年代-电子点火、电控喷油等多种控制 20世纪80年代后-通讯技术、安全技术、可靠性、人 性化等多方位发展。,二、汽车电大设备的组成,分为三大部分：,电源,用电设备,全车线路 配电装置,蓄电池、发电机及调节器,起动系、点火系、照明系、信号装 置、仪表及警报装置、辅助电器、 电子控制系统等,中央接线盒、保险装置、继电器、 电线束及插接件、电路开关等,三、汽车电力设备的特点,1、采用直流电 2、采用低压电源 3、采用单线制 4、
2、负极搭铁 5、设有保险装置 6、汽车线路有颜色和编号特征,五、课程的学习方法和考核方法,1、课前预习，多做笔记，课后复习 2、理论与实践并重 3、考核 每个单元结束，布置一定的作业题。考核时采用理论与实践相结合的方法. 理论部分以书、作业、为基础 实践部分按系部实践操作考核标准执行。,第一章蓄电池,蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置 11蓄电池的构造与型号 111蓄电池的基本构造 由极板、隔板、外壳、电解液等部分组成 (如图) 1极板 ： 正极板上的活性物质是二氧化铅，是棕红色 负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色,正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上 ，铅占94，锑占6
3、 。 目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅，可以减缓腐蚀速度，提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。 负极板栅厚度 ：1.61.8 mm (厚) 1.2一1.4 mm (薄) 正极板栅厚度 ：2.22.4 mm (厚) 1.6一1.8 mm (薄) 正极板片数：4一13片 负极板片数：5一14片,2隔板,常见的隔板材料有木材。微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。 隔板为一厚度小于lmm ，安装时，应将带沟槽的一面竖直朝向正极板。 3电解液 电解液由密度为 1.84 gcm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成，密度一般在 1.241.31 gcm3，使用时根据当地最低气温或
4、制造厂的要求进行选择，,4外壳 常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料。工程塑料。 我国目前已大量生产聚丙烯等工程塑料蓄电池外壳。 5其他零部件 （l）铅连接条 ： 有外露式、跨桥式和穿壁对焊式三种 （2）加注孔盖 ： 加注孔盖上有通气孔，下端有特制的隔板，其作用是将通气孔与单格上面的空间部分地隔开，以防汽车颠簸时，电解液从通气孔溅出。,112蓄电池的型号 XX XXX 字母表示其具有的特殊性能 第3部分表示蓄电池的额定容量 用阿拉伯数字组成 第2部分表示蓄电池的类型和特 征，用汉语拼音字母表示。 第1部分表示串联的单格电池数， 用阿拉伯数字组成,例如：6QAW100S 表示由 6个单格串联而成，标准
5、电压为12V，额定容量100Ah的干荷电式免维护蓄电池，它采用了塑料整体式外壳 。 1.1.3 免维护铅蓄电池的特点 1.免维护铅蓄电池的结构特点 采用低锑合金或铅钙合金制作极板栅架 ； 采用密封式压铸成型极桩 ； 外壳为聚丙烯塑料热压而成，槽底没有肋条， 体积小，质量轻； 隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；,通气孔采用新型 安全通气装置 ； 单格电池间的极 板组的连接条， 采用穿壁式贯通 连接，可减少内 阻。,2兔维护铅蓄电池的使用特性 （1）使用中不需要加水 （2）自放电少，寿命长 （3）接线柱腐蚀较小 （4）起动性能好 12蓄电池的工作原理 121蓄电池电动势的建立 正极板上： PbO22H2O
6、Pb(OH)4 Pb(OH)4Ph4+4OH,正极板的电极电位约为十20 V。,极板的电极电位约为一01V。 在静止状态下的电动势E。约为2.1V。 实际测定的结果是 EO 2.044 V。 122蓄电池的放电过程 正极板上： Pb4+2ePb2+ Pb2+SO42PbSO4 负极板上： Pb2+SO42PbSO4 Pb 2ePb2+ 电解液中的 H2SO4逐渐减少，而H2O逐渐增多， 电解液密度下降。,123蓄电池的充电过程 正极板上： PbSO4Pb2+SO42 Pb2+2e(外电力的作用) Ph4+ Ph4+4OHPb(OH)4 Pb(OH)4PbO2 H2O SO42 2H+H2 SO
7、4 总反应：PbSO42e2H2OSO42PbO22 H2 SO4 负极板上的总反应：PbSO42e2H+PbH2 SO4,蓄电池充放电时的特征: 放电时：（H2 SO4）,（H2O）,电解液密度 充电时： （H2 SO4）,（H2O）,电解液密度 在充放电时，电解液密度发生变化，主要是由于正极板的活性物质发生化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。 放电终了时，极板上尚余有7080的活性物质没有起作用。,13蓄电池的工作特性,131蓄电池的静止电动势 E00.8425 式中，E。蓄电池的静止电动势，单位为V； 2525时电解液的密度。 25t（t25） 式中，t实测的电解液密度；
8、 t测量时电解液温度，单位为； 密度温度系数，取0.000 75。,132蓄电池的内阻 蓄电池的内阻大小反映了蓄电池带负载的能力。 极板电阻在完全充电状态下是很小的，但随着蓄电池放电程度的增加，覆盖在极板表面的PbSO4增多，极板电阻会随之增大。 隔板电阻主要取决于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔板的电阻较小。 电解液的电阻与电解液的温度和密度有关。温度降低时会因电解液的粘度增大，渗透能力下降而引起电阻增加。而电解液的密度过高或过低时，均会导致电阻增大。 美国标准SAEJ546明确规定，12 V蓄电池在标准负荷时的内阻为0.014 。,133蓄电池的充放电特性,1蓄电池的放
9、电特性 概念：蓄电池的放电 特性是指恒流放电时， 蓄电池端电压Uf、电 动势E和电解液密度 25随放电时间变化 的规律。,放电时，由于蓄电池内阻尼的影响，蓄电池端电压Uf低于其电动势E，即 Uf E一IfR0 当Uf从2.1V 1.85 V 1.75 V 时，立即停止放电。放电停止后， Uf 1.95 V 。 一般来说，电解液密度每下降004 gcm3，蓄电池放电量大约为额定容量的 25。 蓄电池放电终了的特征如下： 单格电池电压下降至放电终止电压，以 20 h放电率放电，单格电池电压降至 175 V。 电解液密度下降至最小的许可值，大约为1.11gcm3。,2蓄电池的充电特性 概念：蓄电 池
10、的充电特 性是指以恒 电流充电时， 蓄电池充电 电压、电动 势E及电解 液密度25 等随充电时间 变化的规律。,充电时：Uc E Ic R0 当蓄电池单格电池电压达到2324 V时，极板上 PbSO4已基本被还原成活性物质，这时充电接近终了。 当单格电池电压升至27V时，继续充电23h，以保证蓄电池完全充电。 充电停止后，附加电位消失，单格电池电压又迅速降至21V左右。 蓄电池充电终了的特征是： 蓄电池的端电压上升至最大值（单个电池电压为2.7 V），且2 h内不再变化。 电解液的密度上升至最大值，且2h内基本不变。 蓄电池剧烈地放出大量气泡，电解液沸腾。,14影响蓄电池容量的因素,141蓄电
11、池的容量 C If t f 式中，C蓄电池的容量，单位为Ah； If放电电流，单位为A； t f放电时间，单位为h。 1额定容量 概念：GB 5008.11991标准规定，以 20 h放电率的放电电流在电解液初始温度为（255），密度为(1.280.01)gcm3（25）的条件下，连续放电到规定的单格终止电压175 V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。,2额定储备容量 是指充足电的蓄电池在电解液温度为25条件下，以25 A电流放电到单格终止电压175 V时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min。 3起动容量 表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力，用倍率和持续时间表示。
12、起动容量有两种规定：常温起动容量和低温起动容量。 （1）常温起动容量 常温起动容量为电解液初始温度25时，以5 min放电率的电流放电，放电5 min至单格电池电压降至15 V时所输出的电量。,例如：对于6Q100型蓄电池，C20100 Ah，在电解液初始温度为25时，以3C20A3 100 A300A的电流放电 5min，单格电池电压降至 1.5V，蓄电池端电压降至1.56V9V， 其起动容量为（300560）Ah25 Ah。 （2）低温起动容量 低温起动容量为电解液初始温度-18时，以5min放电率的电流放电，放电2.5 min。至单相电池电压降至1V时所输出的电量。,142影响蓄电池容量
13、的因素,影响蓄电池容量有以下四方面的因素。 1极板的构造 2放电电流 ： 放电电流越大，蓄电池的容量就越低。 注意：一次起动时间不应超过5S；连续两次起动应间隔 15 S以上。 3电解液的温度 4电解液的密度,15蓄电池的充电,151蓄电池充电的方法 充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种 。 1定流充电 在充电过程中，充电电流保持一定的充电方法称为定流充电。 方法：、充电电流大小 ：为C20的115l10； 、当单格电压达2.4V时，充电电流减小一半，直到充满为止。 特点：有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如，新蓄电池的初充电，使用中
14、的蓄电池补充充电，去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流，充电时间长。,2、定压充电 在充电过程中，直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电。 采用定压充电时，应注意选择充电电压。电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象，造成极板损坏；电压选择过低则会使蓄电池充电不足。一般单格电池充电电压定为2.5 V，即蓄电池的充电电压应为（1480005）V（6格电池）或（7.400.05）V（3格电池）。此外，充电初期最大充电电流不应超过03 C20A，否则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。,3快速充电 采用快速充电，新蓄电池初充电不超过5
15、h，补充充电只需要0515h，大大缩短了充电时间，提高了效率。目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。 一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低，能量转换效率也较低，不能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利的影响。,152蓄电池充电的种类 1初充电 初充电的特点是充电电流小，充电时间长。 （l）加注电解液 按制造厂的规定，加注一定密度的电解液。液面高出极板上沿15mm。加注电解液后，蓄电池应静置36h，待温度低于35才能进行充电。 （2）初充电过程 第一阶段充电电流约为额定容量的115，充电至电解液中逸出气泡，单格电压达到24v时为止。 第
16、二阶段充电电流减半，充电至电解液沸腾，密度和瑞电压连续3 h不变时为止。,（3）注意事项 、充电过程中应经常测量电解液温度，上升到40时应将充电电流减半；上升到45时应停止充电，待冷至35以下再行充电。 、初充电接近完毕时应测量电解液密度，如果不符合规定值，应用蒸馏水或密度为1400gcm3的电解液调整，调整后再充电 2 h。 、新蓄电池充电完毕后，要以20 h放电率放电，再次充电，然后又以20 h放电率再次放电。如果第二次放电的蓄电池容量不小于额定容量的90，就可以使用了。,2补充充电 如果电解液密度下降到 1150 gcm3以下，或单格电池电压下降到 175 V以下，或冬季放电超过25 ，夏
