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1、一体化课程授课教案（ 2012-2013 学年 第二 学期）课程：汽车电气 授课教师：杨维俊 学习任务：蓄电池教学时间：总计16授课时间授课班级 工作情境描述蓄电池的使用与保养是整车维护作业中的一个重要项目。汽车机电维修工根据模拟维修前台接待提供的维修工单，在汽车机电维修工位，在规定工时内以经济的方式，按照专业要求规范操作，完成蓄电池的使用与保养工作，并为客户提出正确的使用建议。学习任务描述在教师指导下完成汽车蓄电池的使用与保养作业。在工作过程中学习汽车蓄电池的基本组成及结构、保养及检修等知识。与其他学习情境的关系本工作任务是汽车电气维修中常见的任务之一，也是汽车电气修理过程中的基础内容，是将
2、来从事汽车维修工作的常见问题。学习目标1.能够了解汽车电气组成及特点；2.能够认知蓄电池的类型及结构、功用；3.能够描述蓄电池的结构及工作原理；4.能够在老师指导下，根据要求规范完成汽车蓄电池的使用与保养作业。学习内容1.汽车电气的组成及特点；2.蓄电池的结构与工作原理；3.蓄电池的使用与保养知识； 教学条件1.教学设备：汽车蓄电池3个；整车1台。2.学习资料：学习材料； 车辆使用说明书、维修手册；网络资源3.教学场地：多媒体教学教室； 整车实训场；教学方法组织形式1.全班学生分为3个学习小组，每组9-10人2.以小组学习为主，以正面课堂教学和独立学习为辅，三种方式交替进行，工学一体教学法贯穿
3、教学全过程。 学习评价1.准确找出汽车蓄电池的位置。（小组评价）2.指蓄电池各组成零件名称及位置、功用。（教师评价）3.能根据工作计划，独立完成汽蓄电池使用性能的检查，动作准确、规范。（小组评价和教师评价相结合）4.能根据工作页在教师指导下，完成蓄电池的使用与保养作业，动作准确、规范。（教师评价）5.阐述汽车蓄电池的工作原理。（小组评价、教师评价）6.在完成本任务的过程中的团队合作能力、执行5S管理情况和学习态度。（自评和组评相结合）教学流程1.教师设置学习任务，讲述蓄电池使用与保养作业的任务和完成本任务所需准备的知识。（2课时）2.学生小组合作，在学习材料的引导下，从整车和汽车实训台架上找出
4、汽车蓄电池的各组成部分。（2课时）3.教师引导学生观察汽车蓄电池工作情况，学生小组合作，归纳电气的工作原理，教师予以总结和点评。（2课时）4.教师介绍汽车不同蓄电池的结构形式，讲解蓄电池的基本工作原理，并组织学生讨论分析不同类型蓄电池的异同点。（2课时）5.在学习材料的引导下，学生独立完成汽车蓄电池的使用与保养。（2课时）6.学生小组合作，在学习材料的引导下分析和讨论蓄电池工作的基本情况，并在课堂上展示自己的结论。教师予以总结和点评，。（2课时）7.学生小组合作，在教师的指导下，完成汽车蓄电池的常见故障的使用与保养作业。（2课时）8.学生小组讨论并总结蓄电池常见故障的检修方法，教师予以评价和总
5、结。（2课时）审批意见 审批人/日期：教学后记【导课】【教学过程】一、汽车电气系统的组成现代汽车所装备的电气系统，按其用途可大致归纳并划分为下面四部分：1电源系统电源系统包括蓄电池、发电机及其调节器。前两者是并联工作，发电机是主电源，蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器的作用是在发电机转速升高时，自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。2用电系统汽车上用电系统大致可分为以下几类：(1)起动系：主要机件是启动机，其任务是起动发动机。(2)点火系：它是汽油发动机的组成部分，包括电子点火系统或传统点火系统的全部组件。其任务是产生高压电火花，按发动机的工作顺序点燃气缸内的可燃混合气。(3)照明系统：包括车
6、内外各种照明灯以及保证夜间安全行车所必须的灯光，其中以前照明灯最为重要。军用车辆还增设了防空照明。(4)信号系统：包括电喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种信号灯等，主要用来保证安全行车所必要的信号。(5)电子控制系统：主要指由微机控制的装置，包括：电子控制点火装置、电子控制燃油喷射装置、电子控制防抱死制动装置、电子控制自动变速装置等，分别用来提高汽车的动力性、经济性、安全性、排气净化和操纵自动化等性能。(6)辅助电器：包括电动刮水器、低温起动预热装置、空调器、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器等。辅助电器有日益增多的趋势，主要向舒适、娱乐、保障安全方面发展。3检测系统包括各种检测仪表如电
7、压表、电流表、水温表、油压表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯，用来监测发动机和其它装置的工作情况。4配电系统配电系统包括中央接线盒、电路开关、保险装置、插接件和导线等，以保证线路工作的可靠性和安全性。二、汽车电气系统电系的特点汽车电气系统具有以下四个特点：1低压汽车电系的额定电压有12伏（V）、24V两种，汽油车普遍采用12V电系，而柴油车多采用24V电系。电器产品额定运行端电压，对发电装置12V电系为14V；对24V电系为28V。对用电设备电压在0.91.25倍额定电压范围内变动时应能正常工作。2直流汽车电系采用直流是因为起动发动机的启动机，为直流串激式电动机，其工作时必须由蓄
8、电池供电，而蓄电池消耗电能后又必须用直流电来充电。3单线制是指从电源到用电设备只用一根电线连接，而另一根导线则由金属部分如车体、发动机等代替作为电器回路的接线方式，具有节省导线、简化线路、方便安装检修、电器元件不需与车体绝缘等优点而得到广泛采用。但在个别情况下，也采用双线制。4负极搭铁采用单线制时，蓄电池的负极必须用导线接到车体上，称为负极搭铁，这是国家标准规定的，也是交流发电机正常工作的必要条件。一、铅蓄电池的作用 蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化学能转变为电能，又能将电能转变为化学能。 蓄电池在汽车上与发电机并联供电。其作用是： 1、起动发动机时，铅蓄电池给起动机提供强大的起动电
9、流，同时给点火系、仪表系等用电设备供电。 2、发电机电压较低或不发电时，如发动机超低速运转或停转时，蓄电池向用电设备供电。 3、发动机正常运转，发电机的端电压高于铅蓄电池的电动势时，蓄电池进行充电，将发电机剩余电能转换为化学能储存起来。 4、发电机过载时，蓄电池能协助发电机向用电设备供电。 5、蓄电池还相当一只大容量电容器，不仅能保持汽车电系电压稳定，而且能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元器件。 用于汽车上的蓄电池必须能满足发动机起动时的供电需求，即在短时间(5s10s)内供给起动机强大的电流(一般汽油机为200A600A，柴油机有的高达1000A)。所以汽车用铅蓄电池又叫作起动型蓄电池
10、。 铅蓄电池最突出的优点是结构简单、内阻小(约为001)、起动性能好、价格低廉，在汽车上得到广泛的应用。 汽车用铅蓄电池按其结构特点不同，又可分为普通型、干荷电型、湿荷电型、免维护型和胶体型铅蓄电池。 铅蓄电池在汽车上的安装位置根据汽车制造厂车型结构设计而定，一般轿车装在发动机舱内，货车装在车架中前部的左侧或右侧，客车多装在车厢底部。蓄电池都用特制金属框架和防震垫进行固定(图1-1)。由于起动机电流较大，为减小起动时线路压降，与蓄电池相连的起动机电缆及搭铁电缆导电面积均较大。 二、普通型铅蓄电池的结构 铅蓄电池一般由三只或六只单格电池串联而成，每只单格电池的额定电压为2V。主要由正负极板、隔板
11、、电解液、外壳、联条、接线柱等部件组成。 1极板极板由栅架及活性物质组成，。普通蓄电池正极板厚度一般为22mm，负极板厚度为18mm。栅架由铅锑合金浇铸而成。加锑的目的是为了提高机械强度和铸造性能，但锑具有副作用，会加速氢的析出而加速电解液消耗，引起自放电和栅架腐蚀。 活性物质就是极板上的工作物质。正极板上的活性物质为二氧化铅(PbO2)、呈暗棕色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)，呈深灰色。 将正负极板各一片浸入电解液中，就可获得约21V的电动势。为增大蓄电池容量，可将多片正、负极板分别并联，用横板焊接成正负极板组。 正负极板相互交错嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池
12、。在每个单格电池中负极板总比正极板多一片。因为正极板活性物质比较疏松，且正极板处的化学反应比负极板上的化学反应剧烈，反应前后活性物质体积变化较大，所以正极板夹在负极板之间，可使其两侧放电均匀，从而减轻正极板的翘曲和活性物质脱落。2隔板 隔板的作用是使正负极板尽量地靠近而不至于短路，缩小蓄电池的体积，防止极板变形和活性物质脱落。 隔板用微孔塑料制成，具有多孔性，以利于电解液渗透，还具有良好的耐酸性和抗氧化性。3电解液 电解液的作用是形成电离，促使极板活性物质溶离，产生可逆的电化学反应。它是由相对密度为184的化学纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成。其相对密度一般在124131，使用时应根据当地最
13、低气温或制造厂的要求进行选择。4外壳外壳用来盛装电解液和极板组，使铅蓄电池构成一个整体。5联条 联条的作用是将单格电池串联起来，提高整个铅蓄电池的端电压。 铅蓄电池充放电反应原理如图1-9所示，当铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸变成了水。充电时，正负极板上的Pb-SO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中的水变成了硫酸。化学反应式为：图1-9铅蓄电池反应原理PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 铅蓄电池充放电反应原理如图1-9所示，当铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成
14、了PbSO4，电解液中的硫酸变成了水。充电时，正负极板上的Pb-SO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中的水变成了硫酸。化学反应式为：图1-9铅蓄电池反应原理PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4四、蓄电池性能影响因素铅蓄电池的性能与结构因素、使用因素有关。1结构因素对铅蓄电池容量的影响2使用因素对铅蓄电池性能的影响五、铅蓄电池放电、充电特性 1放电特性 铅蓄电池的放电特性就是指蓄电池在恒定电流放电状态下电解液相对密度15、蓄电池端电压Uf随放电时间变化的规律，如图1-10是将6-Q-100的铅蓄电池以5A进行放电时测得的规律曲线。 电解液相对密度是随放电时间的延
15、长按直线规律减小的。因为在恒流放电中，单位时间内的硫酸消耗量是一个定值的缘故。铅蓄电池的放电程度和电解液相对密度成正比。电解液相对密度每下降004，蓄电池约放掉25额定容量Qe的电量。 放电过程中，端电压的变化规律由三个阶段组成： 第一阶段端电压由211V迅速下降到20V左右。这是因为放电前渗入极板活性物质孔隙内部的硫酸迅速变为水，而极板外部的硫酸还来不及向极板孔隙内渗透；极板内部电解液相对密度迅速下降，端电压迅速下降。 第二阶段端电压由20V下降到195 V，基本呈直线规律缓慢下降。这是因为该阶段单位时间极板孔隙内部消耗的硫酸量与孔隙外部向极板孔隙内部渗透补充的硫酸量相等，处于一种动平衡状态
16、的缘故。 第三阶段端电压迅速由195V下降到175V。其原因是：极板表面已形成大量硫酸铅(其体积是海绵状铅的268倍，是二氧化铅的186倍)，堵塞了孔隙，渗透能力下降；同时单位时间的渗透量小于极板内硫酸的消耗量，极板内电解液相对密度迅速下降。此时应停止放电，如果继续放电，端电压在短时间内将急剧下降到零，致使蓄电池过度放电，导致蓄电池产生硫化故障，缩短其使用寿命。 蓄电池放电到终止电压时应及时停止放电，极板孔隙中的电解液与整个容器中的电解液相互渗透，趋于平衡，电池的端电压会有所回升。 铅蓄电池放电终了的特征是： 单格电池电压下降到放电终止电压(以20h放电率放电时终止电压为175V)； 电解液相
17、对密度下降到最小值。 放电终止电压与放电电流大小有关，放电电流越大，连续放电时间越短，允许的放电终止电压也越低，见表1-5。 表1-5起动型蓄电池的放电率与终止电压的关系放电情况放电率20h10h3h30min放电电流的大小(A)0050Q010Q025QQe单格电池终止电压(V)175170165155 2充电特性 铅蓄电池的充电特性就是指蓄电池在恒定电流充电状态下，电解液相对密度15、蓄电池端电压Uc随充电时间的变化规律。图1-11是将6-Q-100型铅蓄电池以5A进行恒流充电时测得的规律曲线。图1-10放电特性曲线图1-11充电特性曲线 充电过程中，电解液相对密度基本以直线律逐渐上升。这
18、是因为采用等流充电，充电机每单位时间向蓄电池输入的电量相等，每单位时间内电解液中的水变为硫酸的量也基本相等。 充电过程中，铅蓄电池端电压上升的规律由四个阶段组成： 第一阶段充电开始，端电压上升较快。这是由于极板活性物质孔隙内部的水迅速变为硫酸，孔隙外部的水还未来得及渗入补充，极板内部电解液相对密度迅速上升所致。 第二阶段端电压上升较平稳，至单格电压24V。该阶段，每单位时间内极板内部消耗的水与外部渗入的水基本相等，处于动态平衡状态。 第三阶段为24V以后端电压迅速上升至27V，该阶段电解液中的水开始电解，正极板表面逸出氧气，负极板处逸出氢气电解液中冒出气泡，出现所谓的电解液“沸腾”现象。 第四
19、阶段为过充电阶段，该阶段端电压不再上升。为了观察端电压和电解液相对密度不再上升的现象，保证蓄电池充分充电，一般需要过充电2h3h。 由于过充电时剧烈地放出气泡会导致活性物质脱落，造成蓄电池容量降低，使用寿命缩短，因此应尽量避免长时间过充电。过充电时，蓄电池逸出的氢气、氧气混合气体易燃、易爆，充电的蓄电池附近应避免明火出现。 铅蓄电池充电终了的特征是： 端电压和电解液相对密度上升到最大值，且2h3h内不再上升；电解液中产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。六、铅蓄电池性能指标 起动型铅蓄电池性能指标常见有额定容量、储备容量和低温起动电流。1额定容量(Qe) GB50081-9l起动用铅酸蓄电池技术条件
20、规定：将充足的新蓄电池在电解液温度为25512条件下，以20h放电速率的放电电流连续放电至单格电池平均电压降到175V时输出的电量称为蓄电池的额定容量，单位为“安时”，记作Ah。2储备容量(tr) GB50081-91起动用铅酸蓄电池技术条件规定，蓄电池在252条件下，以25A恒定电流放电到单格平均电压降到175V时的放电时间，称为蓄电池的储备容量，单位为分钟(min)。 储备容量表达了在汽车充电系失效时，蓄电池能为照明及点火系等用电设备提供25A恒流放电的能力。3低温起动电流(Ia) 在SAE(美国汽车工程师协会)标准下，蓄电池在电解液温度-18时放电30s，蓄电池单格电压下降到12V所能释
21、放的最大电流强度称低温起动电流，单位为安培(A)。七、普通铅蓄电池的使用与维护1.普通铅蓄电池的常见故障 普通铅蓄电池正常使用时，寿命可达两年。使用不当，会形成各种故障，造成过早报废。铅蓄电池的外部故障有壳体裂纹、封口胶开裂、联条烧断、接触不良、极柱腐蚀、电池爆炸等；内部故障有极板硫化、活性物质脱落、自行放电。铅蓄电池的外部故障容易察觉，现象比较明显，可通过简单的修补、除污、紧固等方法进行修复；而内部故障则不易被察觉，只有在使用或充电时才出现一定征状，一旦产生就不易排除。因此在使用中应以预防为主，尽量避免内部故障产生。 1极板硫化极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象称为“硫酸铅硬化”，简称“硫化”
22、。这种粗晶粒硫酸铅导电性能很差，正常充电时很难转化为二氧化铅和海绵状纯铅。由于晶粒粗，体积大，会堵塞活性物质的孔隙，阻碍电解液的渗透，因此蓄电池的内阻明显增大。 极板严重硫化后，在充、放电时都会出现异常现象。如充电时单格电压上升过快。电解液温度过高，“沸腾”过早，电解液相对密度达不到规定值；放电时电压急剧下降、不能持续供给起动电流，以至于不能起动。2活性物质脱落 活性物质脱落主要是正极板上的活性物质二氧化铅脱落。严重时，电解液混浊并呈褐色。蓄电池充电时，有褐色物质自底部上升、电压上升过快、沸腾过早出现、相对密度上升缓慢；放电时，电压下降过快、容量下降。3自行放电 蓄电池在无负载状态下，电量自行
23、消失的现象称为自行放电(俗称“逃电”)。若每昼夜电量降低超过2额定容量，说明蓄电池有自行放电故障。六、普通铅蓄电池的维护作业内容为了使蓄电池经常处于完好状态，延长其使用寿命，对使用中的蓄电池应进行下列维护工作。 (1)清洁蓄电池外表的灰尘及泥土，如图1-13所示。疏通加液盖上的通气小孔，清除蓄电池接线柱和电缆端子的氧化物。 (2)紧固蓄电池安装架，电线接线柱与电缆端子应紧固并涂上润滑脂(图1-14)。 (3)定期检查蓄电池的电解液相对密度及液面高度。一般每行驶1000km或冬季行驶10d15d(d即天)、夏季行驶5d6d，检查电液的液面高度。橡胶壳蓄电池电解液液面高度应高出极板10mm15mm
24、，如图1-15所示。塑料蓄电池外壳呈半透明状，液面应在厂方标明的上下刻线之间。电解液不足，应及时添加蒸馏水或“补充液”(图1-16)。若液面降低确系溅出倾倒造成，应补加相应相对密度的电解液并充电调整。 (4)经常检查蓄电池存电量，发现存电不足，立即补充充电。普通蓄电池存电量检查方法常用有两种： 测电解液相对密度电解液的相对密度可用吸式密度计测量，如图1-17所示。先吸入电解液，使密度计浮起，电解液面所在的刻度即为相对密度值。应注意，在测量电解液相对密度时，应同时测量电解液温度，并将测得的电解液相对密度按图1-18转换为15时的相对密度值。相对密度每下降004，相当于蓄电池放电25的额定容量。在
25、大电流放电或添加蒸馏水后，由于电解液混合不匀，不应立即测量电解液相对密度。此时测得的电解液相对密度也不能用来换算放电程度。 用单格电池式高率放电计测量单格电压单格电池式高率放电计由一个3V电压表和一个定值负载电阻组成，如图1-19所示。测量时，应将两叉尖紧压在单格电池正负极桩上(模拟起动大电流放电)，历时5s左右，观察蓄电池所能保持的端电压：一般技术状况良好的蓄电池，单格电压应在15V以上，并在5s内保持稳定。若5s内下降到17V，说明存电足；下降到16V，表明放电25的额定容量；下降到15V，表明放电50的额定容量；若5s内电压迅速下降，或某一单格电压有故障，应进行修理。出电压为122V，说
26、明电路正常。可保证蓄电池在较长时间内不会漏完电。如用电流表测试，可先用高量程档测量，然后视需要降到低量程档，以读取精确读数。 用欧姆表测试从蓄电池上拆下搭铁电缆，将欧姆表测试棒分别连接搭铁电缆与蓄电池正极电缆，其电阻值应不少于100。否则，蓄电池漏电将过快。【总结与扩展】总结：汽车驱动桥的技术状况一定程度上决定了汽车能否正常使用，所以应保持汽车驱动桥的正常技术状况并保证使用。扩展：汽车驱动桥的检修作业很大程度上跟主减速器有关。【作业与练习】【板书设计】【补充资料】为人处事成功的人很少会讥笑失败的人，因为在成功之前他也失败过。无所事事的才喜欢嘲笑那些失败的人，因为他从来不懂得什么叫成功。汪国真正因为如此，我们不必去嘲笑别人的失败，也不必理会别人的嘲笑；做好自己的事，即使我们并不能真正的取得成功。因为我们努力过、付出过。大多数人的一生都是在不断地拼搏中度过，跟我们一样，没有什么值得骄傲的成就，但并不能就说他们并不成功。他们的人生也许并不成功，但是我们应该欣赏和赞美他们拼搏的过程，连这个拼搏的过程都没又经历过的人才值得可怜，因为他们连尝试的机会都没有。对于我们现在的不成功，或者，我们还可以换一个角度去看，或者说：我们，还在路上呢。【课后记】