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1、,汽车电器与电子控制技术 Automobile Appliance &Electronic Controling,课程性质与任务,汽车电器与电子控制技术是“汽车类专业”必修的一门主干专业课。通过学习本课程,培养学生掌握现代汽车电器设备及电控系统的原理与检修的基本理论知识,具备对汽车电器系统检测、维修的基本实践技能。 1. 掌握常用汽车电气设备及电控系统的构造及工作原理。 2. 具有对汽车电气系统及零部件的检测、维修、试验和故障诊断能力。 3. 培养读识汽车电气系统电路图的能力。,教学指南,学习目标,了解蓄电池的分类与功用。 掌握铅蓄电池的基本结构、工作原理、特性。 掌握蓄电池的容量概念及影响因
2、素。 掌握蓄电池的充电、使用及故障检测排除方法。 了解新型蓄电池的结构特点及发展趋势。,模块一 蓄电池,课题一 蓄电池的结构与型号 一 蓄电池的功用与分类,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。,1 蓄电池的功用 1）起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系等供电。 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）当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。4）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。 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
3、，保护电子元件。,课题一 蓄电池的结构与型号 一 蓄电池的功用与分类,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两大类：铅酸蓄电池（以下简称铅蓄电池）和镍碱蓄电池。下表列出了各种蓄电池特点。,2.蓄电池的分类,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。,二 蓄电池的结构与型号,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。,（一） 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
4、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
5、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。厚度：1.82.2mm,1极板组总成 2负极板 3隔板 4正极板 5极板联条,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，并参与蓄电池的化学
6、反应。电解液由纯硫酸（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的电解液的密度。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。,4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
7、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。,5联条 作用：连接单个电池； 材料：铅锑合金 连接方式：外露式、跨接式、 对焊式 6、极桩 极桩的位置： 极桩的特征：标号法；涂色法；尺寸法；观察法；测量法,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。,（二） 蓄电池的型号,1铅蓄电池的静止电动势 将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液
8、中，正、负极板与电解液相互作用，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势。 铅蓄电池的静止电动势Ej： Ej0.85+25 （2-1） 式中，Ej-静止电动势，即开路电压（V）； 25-基准温度（25）时，电解液的相对密度（g/cm3）。 注意，实测电解液的相对密度，应转换成25时电解液的相对密度，转换关系式为： 25t + 0.00075（t25） （2-2） 式中，t-实测电解液相对密度（g/cm3）；t-实测电解液温度（）。 因为铅蓄电池工作时，电解液密度总是在1.121.30g/cm3之间变化，所以每个单格电池的电动势也相应地在1.972.15V之间变化。,课题二 蓄电池的工作原理
9、及特性 一 蓄电池的工作原理,2蓄电池的放电,蓄电池放电终了的特征是： （1）单格电池电压降到放电终止电压（1.75V）； （2）电解液密度降到最小许可值（1.11g/cm3）。 放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。如下表所示。 C20蓄电池的额定容量。,结论：正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。,3蓄电池的充电 结论：充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。,蓄电池充足电的标志是
10、： （1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态； （2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在23h内保持不变。,1放电特性,二 蓄电池的工作特性,2充电特性,二 蓄电池的工作特性,三 蓄电池的容量及影响因素,蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积： CIf tf 1额定容量 据国标GB5008.191起动用铅酸蓄电池技术条件规定，将充足电的新蓄电池，在电解液温度为255的条件下，以20小时率的放电电流（即0.05C20安培）连续放电至单池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量，用C20表示。单位为Ah。 例： 3-Q-90型蓄电池以4.5A（0.05C200
11、.05904.5A）的电流连续放电至单池平均电压降到1.75V时，若放电时间大于等于20h，则其容量CIftf90Ah，达到了额定容量，为合格产品；若放电时间小于20h，则其容量低于额定容量，为不合格产品。,2储备容量 据国标GB5008.191起动用铅酸蓄电池技术条件规定，蓄电池在252的条件下，以25A恒流放电至单池平均电压降到1.75V时的放电时间，称为蓄电池的储备容量。单位为分钟。 储备容量表达了在汽车充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒流的能力。 3起动容量 起动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力，是检验蓄电池质量的重要指标之一。起动容量受温度影响很
12、大，故又分为低温起动容量和常温起动容量两种。 （1）低温起动容量：电解液在18时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。持续时间应在2.5min以上。 （2）常温起动容量：电解液在30时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1.5V时所放出的电量。持续时间应在5min以上。,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）电解液温度 3）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
13、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。,4影响因素,4）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。,（1）新蓄电池启用前先做好初充电。 （2）防止长时间大电流放电。 （3）防止蓄电池过充电。 （4）尽量避免铅
14、蓄电池过放电和长时间处于欠电状态。 （4）定期检查并调整电解液液面高度，液面不足时，应补加蒸馏水。 （5）根据季节和地区的变化及时调整电解液的密度。冬季可加入适量的密度为1.40g/cm3的电解液，以调高电解液的密度（一般比夏季高0.020.04g/cm3为宜）。 （6）冬季向蓄电池内补加蒸馏水时，必须在蓄电池充电前进行，以免水和电解液混合不均而引起结冰。 （7）汽车每行驶1000km或夏季行驶56天，冬季行驶1015天，应用密度计或高率放电计检查一次蓄电池的放电程度，当冬季放电超过25，夏季放电超过50时，应及时将蓄电池从车上拆下进行补充充电。,课题三 蓄电池的使用与维护,一 蓄电池的使用,
15、1)观察蓄电池外壳表面有无电解液漏出； 2)检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固； 3)经常清除蓄电池盖上的灰尘泥土，擦去电池顶上的电液，通透加液孔盖上的气孔，清除极柱和导线接头上的氧化物； 4)定期检查和调整电解液的相对密度及液面高度； 5)经常检查蓄电池放电程度，超过规定时立即充电。,二 蓄电池的维护,二 蓄电池的维护,二 蓄电池的维护,二 蓄电池的维护,三 蓄电池的储存 1 新蓄电池的储存 未启用的新蓄电池，其加液孔盖上的通气孔均已封闭，不要通破。保管蓄电池时应注意以下几点： 存放室温540，干燥、清洁、通风。不要受阳光直射，离热源距离不小于2m。避免与任何液体和有
16、害气体接触。不得倒置或卧放，不得叠放，不得承受重压。新蓄电池的存放时间不得超过2年。 2 暂时不用的蓄电池的储存 采用湿储存方法，即先充足电，再把电解液密度调至1.241.28g/cm3，液面调至规定高度，然后将通气孔密封，存放期不得超过半年，期间应定期检查，如容量降低25，应立即补充充电，交付使用前也应先充足电。 3 长期停用的蓄电池的储存 采用干储存法，即先将充足电的蓄电池以20h放电率放完电，然后倒出电解液，用蒸馏水反复冲洗多次，直到水中无酸性，凉干后旋紧加液孔盖，并将通气孔密封，存放条件与新蓄电池相同。,4 启用新蓄电池 首先擦净外表面，旋开加液孔盖，疏通通气孔，注入新电解液，静置46h后，调节液面高度到规定值，按初充电规范进行充电后即可使用。 干荷电蓄电池在规定存放期（一般为2年）内，启用时可直接加入规定密度的电解液，静置2030min后，校准液面高度，即可使用
