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1、现代汽车电子电器设备,第2章 汽车用蓄电池,学习任务一 蓄电池的使用与维护,任务导入,故障现象:一辆通用雪弗兰手动1. 6 轿车,停车后再起动有时要多打几次火才能着车。 故障检修:首先,用故障诊断仪就车检测,发现防盗系统有偶然故障记忆,清除后未能排除故障;之后怀疑可能是防盗系统出现了故障,经过检查及更换有关备件,故障依旧;随后在多次起动发动机后,蓄电池出现无电不能起动的现象,多并联一个电池后,故障没再出现,就此找到故障所在,我们更换原车蓄电池后,故障排除。,学习指南,汽车上都装有蓄电池与发电机两个电源,蓄电池与发电机并联,共同向全车用电设备供电。在发动机正常工作时,由发电机向全车用电设备供电,
2、与此同时,蓄电池处于充电状态,由发电机给蓄电池充电。,2.1蓄电池的结构与规格,汽车电源：（启动型、驱动型）蓄电池、发电机 蓄电池的可逆性 放电 充电 蓄电池的种类 酸性 碱性,1.起动电流：起动发动机时，蓄电池在515S内，要向起动机连续供给强大电流（汽油机200600A，柴油机8001000A） 2.对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。 3.用途： 1)在起动发动机时，向起动系、点火系、燃油喷射系统和其他电器设备供电(如给发电机提供励磁电流)； 2)当发电机电压低于蓄电池电压时，向用电设备和发电机磁场绕组供电；,3)当取下汽车钥匙时，由蓄电池向时钟、发动机及车身ECU存储器
3、、电子音响系统及防盗报警系统等供电； 4）发电机过载时，协助发电机向用电设备供电； 5)在发电机正常工作时，将发电机剩余电能储存起来充电； 6)蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定稳压。,蓄电池构造,极板（组） 栅架:容纳活性物质并使极板成型。 活性物质：铅粉添加剂硫酸溶液 正极：PbO2 深棕色 负极：Pb 青灰色 隔板 作用：避免正负极板短路。 材料：木质、微孔塑料、玻璃纤维和纸板。 外壳：耐酸、耐热、耐震、绝缘好。硬橡胶、塑料。,1.极板 是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板一般由栅架和活性物质组成，分正极板
4、和负极板两种。 （1）正极板上的活性物质是细小结晶形二氧化铅，呈棕红色； （2）负极板上的活性物质是多孔性海绵状纯铅，呈青灰色。,（3）栅架： 铅锑合金制成，上附活性物质。栅架通常含锑5%-7%，加锑提高强度和浇铸性能，但抗蚀性下降。现为锑2%-3%、砷0.1%-0.2%，耐蚀、抗变形。,（4）极板厚度 国产负极板为1.8mm；正极板为2.2mm。 国外产品正负极板均为1.1-1.5mm（薄型极板）,（5）正极板组： 数片正极板（一般为4-13片）焊接在同一横板上构成。横板上铸有接线柱，接线柱上铸有“+”号，有红色标志。,（6）负极板组： 数片负极板（一般为5-14片）焊接在另一横板上构成。横
5、板上铸有接线柱，接线柱上铸有“-”号，无色标。,2.隔板 （1）作用：为了避免相互接触而短路，正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。 （2）要求：隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且化学性能应稳定，并具有良好的耐酸性和抗氧化性。,（3）材料：木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸张、玻璃丝棉等。 （4）结构与安装：一面平滑，一面带槽。安装时，槽面应朝正极板，槽上下方向。 （5）免维护电池用袋式隔板装正极板。,3.电解液 （1）组成：铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.84gcm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成。 （2）密度：一般在1.241.31gcm3的范围之内。气温低用高密度（防冻），否则
6、用低密度。 （3）影响：电解液的密度、温度、纯度影响蓄电池的性能、寿命和还原系数。一般工业用硫酸和普通水中，因含铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则易自行放电，且易损坏极板。故蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。,（4）电解液的配制： 1）材料浓硫酸（密度1.84）+蒸馏水。 2）容器陶瓷或玻璃容器。 3）方法将适量蒸馏水倒入容器内,再慢慢加入硫酸,并用耐酸棒不停地慢慢搅拌。 4）比例硫酸与蒸馏水体积比：1:4.33 重量比：1:2.36,5）目标配成密度1.241.30g/cm3 （电解液温度为25）。 （6)安全防护：电解液腐蚀性极强，如果皮肤接触了酸液，要立即用
7、苏打水冲洗，酸液溅到眼睛里要立即用凉水或医用冲眼器冲洗，然后请医生处置。,4.外壳 （1）装配：蓄电池外壳为一整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。 （2）要求：外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机械强度。,（3）结构：蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格。结构特点： 沉淀槽、加液孔、加液孔盖通气孔。 （4）常用材料 ：硬质橡胶、聚丙烯塑料等。,（5）加液孔、加液孔盖： 每个单格电池都有一个加液孔，旋下加液孔盖，可以加注电解液或检测电解液密度；旋入孔盖可防止电解液溅出，孔盖上有通气孔，使用中应保持畅通，存放中应保持密闭。,（
8、6）蓄电池盖： 1）材料有硬质橡胶和聚丙烯耐酸塑料两种。 2）密封硬质橡胶盖和硬质橡胶壳间缝隙用沥青封口剂填封；塑料盖与塑料壳间用热接合工艺粘合。,5.连接条 （1）作用：将单格电池串联起来，以提高蓄电池总成的端电压。 （2）材料：铅-锑合金。 （3）种类： 1）外露式连接条外露在盖上。 2）跨接式连接条在盖下跨过隔墙。 3）对焊式极板柄穿墙连接。,蓄电池的工作原理,双极硫酸盐化理论 蓄电池放电时参与化学反应的物质，正极板上是PbO2，负极板上是Pb，电解液是硫酸水溶液。 蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板上的pb都变成PbSO4水溶液，电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。蓄电池充电
9、时，则按相反的方向变化。,蓄电池的化学反应方程式为:,1.电动势的建立 正、负极板浸入电解液后产生电动势。 负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+ Pb-2ePb2+ 电子留在负极板上，使负极板具有负电位，为-0.1V。,正极板：PbO2溶于电解液 PbO2+2H2OPb(OH)4 Pb(OH)4Pb4+ + 4OH- OH-留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极板表面,使正极板有+2.0V 在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为： E=2.0(0.1)=2.1V,2.蓄电池的放电 （1）概念 将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。,（2）化学反应 如果将蓄电池与外电路的负
10、荷接通，电子e从负极板经过外电路的负荷流往正极板，使正极板的电位下降，从而破坏了原有的平衡状态，发生电化学反应。,（3）结论 电极间接用电器时，负极板电子转移到正极板，补充了正极板电子，使反应持续进行。 生成的PbSO4分别附着在正负极板上。 正负极板上的活性物质逐步转变为PbSO4而不断被消耗。 电解液中的H2SO4不断地被消耗而变成水，电解液密度变小。因此，测量电解液密度可以检验蓄电池放电程度。 从理论上说，蓄电池这种放电过程将会使极板上所有物质全部转变为硫酸铅，但实际转化的只有20-30%。因此，采用薄型、多孔性极板可提高容量。,3.蓄电池的充电 (1)概念：将电能转换成蓄电池化学能的过
11、程称为充电过程。 它是放电反应的逆过程。充电时蓄电池的正负两极接通直流电源。,(2)化学反应 当电源电压高于蓄电池的电动势E时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的负极流出，也就是电子由正极板经外电路流往负极板。 这时正负极板发生的化学反应正好与放电过程相反。,(3)结论 在外界电场作用下，电解液中的H2O与负极PbSO4均被电离，Pb2+被负极吸引并从负极上得到充电电源送来的电子，还原成Pb附着在负极板上，形成海绵状Pb，O2-被吸引在正极板周围，正极板上PbSO4电离出来的Pb2+在极板周围电场作用下失去两个电子变成Pb4+ ，与O2-结合成PbO2附着在正极板表面。SO42-与H2O离解出
12、的H+结合成H2SO4，留在电解液中。这样，正极板上PbSO4被逐步转变成PbO2，负极板上的PbSO4被逐步转变成海绵状Pb，生成的H2SO4使电解液密度增大，蓄电池恢复到放电前的状态。,(4)水的分解反应 充电过程中，电解液的相对密度将升到最大值，并会引起水的分解： H2SO42H+SO42- 负极上的反应： 2H+2eH2 正极上的反应： 2SO42-+2H2O -4e2H2SO4+O2 蓄电池总的反应： H2SO4+2H2OH2SO4+2H2+O2 可见：反应的实际是分解水： 2H2O2H2+O2,4.蓄电池充放电过程结论 (1) 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增
13、多，电解液相对密度下降。 (2)蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。 (3)在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。 (4)充电后期，会因电解水产生气体，应注意排气畅通，以防爆炸。,2.2 蓄电池工作特性,1、工作特性 静态 电动势： 静止时，正负极板间电位差。（1.952.1)v 溶液密度： 1.121.30之间波动 内阻：内阻小 电流大 负载能力强 充电特性（图） 条件：恒定电流 电压与电动势的关系：UC = E +
14、 IC R0 电压的变化 密度的变化,内阻产生的电压降,蓄电池电动势,1、工作特性（续） 放电特性（图） 条件：恒定电流 电压与电动势的关系： Uf = E If R0 电压的变化 密度的变化 终止电压：与放电率有关（图）,2、蓄电池的容量 蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积： CIftf 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.
15、5A（0.05C200.05904.5A）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，则为不合格产品。,2、蓄电池的容量,5min放电率的电流在数值上约为蓄电池额定容量的3倍。 例：3-Q-90型蓄电池，Q=90Ah。在电流初始温度为25时，以3Q=390A=270A的电流连续放电至单格电压降至1.5V时，历时5min，则其起动容量为： 2705/60=22.5Ah,影响蓄电池容量的因素 极板结构 电解液 温度:低 黏度大 渗入困难 容量减小 密度:增加 提高渗透速度 容量增加 放电电流（
16、下表）,2.3 蓄电池的故障实例与排除方法,为了使蓄电池经常处于完好状态，延长其使用寿命，对使用中的蓄电池需进行下列维护工作： 1)检查蓄电池在车上安装是否牢靠，起动电缆线与极桩的连接是否紧固，检查电缆线的线夹与极桩是否有氧化物，若有则应及时清除。 2)经常检查蓄电池盖表面是否清洁，应及时清除盖上的灰尘、电解液等脏物，保持加液孔盖上的气孔畅通。,1、蓄电池的维护,3)定期检查电解液的液面高度，液面一般应高出极板1015mm。一般情况下，当液面低时，应补加蒸馏水。 4)定期对蓄电池进行补充充电，以保证蓄电池始终保持充足电的状态。 5)经常检查蓄电池的放电程度，超过规定时立即进行补充充电。,要求 汽车每行驶1000km，或冬季每行驶1015天，夏季每行驶56天，应查液面高度和放电程度。,2、蓄电池的技术状况检验,(1)目测： 电解液液面应在蓄电池外壳上、下液面线之间。
