汽车电气设备构造与维1

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1、汽车电气设备构造与维修汽车电气设备构造与维修实践指导书实践指导书实践一实践一 电源系的使用与维修模块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

2、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

3、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，

4、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

5、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

6、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。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 2V 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

7、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

8、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。完全充足电的蓄电池 25时电解液的密度（g/cm3） 气 候 条 件冬季夏季 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1.271.241极板组总成 2负极板 3隔板 4正极板 5极板联条 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

9、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。2.2.2 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

10、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

11、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

12、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。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 持恒定的充电方法。 恒压充

13、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

14、速恢复，当蓄电池电量基本充足，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

15、气泡时，由充电机的控制电路自 动控制，开始脉冲快速充电，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

16、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，直至蓄电池充足电为止。充电过程中应注意测量电解液的温度，当温度超过 40时，应将电流 减半，如温度继续上升达 45时，应停止充电，待冷却至 35以下时再充 电。（4）充好电的蓄电池应检查电解液的密度，如不符合规定，应用蒸馏 水或 1.4g/cm3 的稀硫酸