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1、模块一 汽车电源系统,1.蓄电池的构造与型号 2.蓄电池的工作原理和工作特性 3.蓄电池的容量及影响因素 4.蓄电池的充电 5.蓄电池的常见故障及其排除.使用和维护. 6.交流发电机的构造.工作原理.工作特性 7.交流发电机电压调节器,学习目标,一.汽车电源系统作用 汽车电源系统用于向汽车用电设备提供低压直流电能，以保证汽车在行驶中和停车时的用电需要。,蓄电池和发电机共同构成汽车电源系统。此外，汽车电源系统还包括电压调节器（用于动态调节交流发电机的输出电压）、电流表或其他充电状态指示装置（电压表或充电指示灯）、钥匙开关等，连接关系如图所示。,交流发电机、调节器、蓄电池的连接电路,准备知识,在汽
2、车上，蓄电池和发电机并联连接。,在发电机正常工作时，全车用电设备均由发电机供电，与此同时，蓄电池将发电机多余的电能转变为化学能储存起来（即蓄电池处于充电状态）。,图 蓄电池与汽车电气设备并联电路,（1）发动机起动时，蓄电池向起动机和点火系统以及燃油喷射系统供电。 （2）发动机低速运转、发电机电压较低时，蓄电池向用电设备和交流发电机磁场绕组供电。 （3）发电机出现故障不发电时，蓄电池向用电设备供电。 （4）发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。 （5）发动机熄火停机时，蓄电池向电子时钟、汽车电子控制单元（ECU/ECM，亦称计算机、微机、电脑）、音响设备以及汽车防盗系统供电。 （6）蓄电
3、池相当于一只大容量的电容器，所以不仅能够保持汽车电气系统的电压稳定，而且还能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件不被损坏。,二、蓄电池的作用,汽车电气系统,发电机是主要电源,蓄电池是辅助电源.,三.蓄电池在汽车上的安装位置 蓄电池在汽车上的安装位置根据车型和结构而定，原则上离起动机越近越好。 大多数轿车的蓄电池装在发动机舱内，也有装在行李箱内,甚至装在后排乘客座椅下方的； 货车蓄电池的安装位置以空载时质量平衡为原则，一般装在车架前部的左侧或右侧； 客车的蓄电池多装在车厢内。,图 蓄电池装在发动机舱内,图 奥迪A4轿车蓄电池装在行李箱内备胎下面,蓄电池都是用特制的金属框架和防振垫固定的。,图
4、 蓄电池的固定方式,图 蓄电池的固定方式,1-1蓄电池的构造与型号 蓄电池（ Battery，俗称“电瓶”）是一种将化学能转换成电能的装置，是可逆的低压直流电源。有放电和充电两种工作状态。起动发动机时，蓄电池必须能在短时间（510s）内向起动机连续提供强大的起动电流：汽油发动机一般需要200600A；柴油发动机一般需要5001000A，甚至更大。,一、蓄电池的分类,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。,二、蓄电池的构造 汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池，12V的蓄电池由6个单格蓄电池串联而成，每个单格蓄电池的标称电压为2V，充满
5、电时为2.1V。,铅酸蓄电池由极板、隔板、电解液和壳体组成。,1、极板与极板组,蓄电池的极板分为正极板和负极板，它们都以铅锑合金浇铸成的栅架为骨架，在栅架上填充活性物质制成极板。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得正、负极板,极板结构,活性物质 正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅(PbO2)， 负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。,普通型,放射型,目前，蓄电池采用的栅架有二种，一种为普通型，另一种为放射型。其中放射型栅架具有输出电流大、内阻小的特点，在新型蓄电池中采用。,极板组,单格蓄电池极板组,12V蓄电池极板组,为了增大蓄电池的容量，每个单格蓄电池都
6、由多个正、负极板组成极板组。每个正极板都处于两片负极板之间，使正极板两侧充、放电均匀。目前国产蓄电池极板的厚度为1.82.4 mm，国外大都采用1.11.5 mm厚的薄型极板（正极板比负极板厚）。采用薄型极板可提高蓄电池的容量和起动性能。,正、负极板之间装有绝缘隔板，以防止极板之间短路。 隔板应具有多孔性，以便电解液的自由渗透。隔板采用耐酸性和抗碱性的木质、微孔橡胶、微孔塑料及浸树脂纸质材料制成。,近年来，还将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质的脱落。,2、隔板,单格蓄电池极板组,电解液是由化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度为1
7、.241.31克/立方厘米）。,64%蒸馏水,H2O,+,36%硫酸,H2SO4,=,电解液,密度：1.000,密度：1.835,密度：1.265,电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大。密度大可以提高蓄电池的容量，减少结冰的危险；但粘度增加，流动性变差，使蓄电池的容量下降，而且腐蚀作用增强，降低极板和隔板的寿命。,3、电解液(electrolyte，俗称电瓶水。),壳体采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构，壳体内分成个互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。,壳体的底部有凸起的筋，用来支撑极板组，并使极板上脱落下来的活性物质落入凹槽中，防止极板短路。
8、,外壳用来盛装电解液和极板组，使蓄电池构成一个整体。,4、壳体,外壳用来盛装电解液和极板组，使蓄电池构成一个整体。外壳材料有硬橡胶和塑料两种。,每个单格的盖板中间有加液孔，可以用来检查液面高度和测量电解液的密度，加液孔平时用加液螺塞拧紧。加液螺塞中心的通气孔应保持畅通，使蓄电池在电化学反应中放出的气体可随时逸出。,图 蓄电池加液孔、加液螺塞及通气孔,5.接线柱,铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱（亦称极桩。），接线柱有圆锥形、L形和侧孔形三种，如图所示。,侧孔形 圆锥形 L形,图 铅酸蓄电池接线柱外形,如图所示，正接线柱连接去起动机和电流表的电线，负接线柱连接去车身或车架的搭铁电线。,图
9、 大众速腾轿车蓄电池接线柱（极桩）,为了便于区分，正接线柱附近标有“”或“P”记号（负接线柱附近标有“”或“N”记号,有些蓄电池正接线柱上涂有红色油漆。,图 正接线柱旁边标有“”记号,图 负接线柱附近标有“”记号,三、蓄电池的规格型号,蓄电池的型号按JB/T 2599-1993 铅酸蓄电池产品型号编制方法的规定，组成如下：,额定容量（安时/Ah）,类型和特征,Q起动型,A干荷电式,W免维护式,单格蓄电池个数,铅酸蓄电池产品型号举例。,6Q105： 表示由6个单格串联，额定电压为12V，额定容量为105Ah的起动型蓄电池。,6QAW100： 表示由6个单格串联，额定电压为12V，额定容量为100
10、Ah的起动型干荷电免维护蓄电池。,6QA40S： 表示由6个单格串联，额定电压为12，额定容量为40Ah的起动型干荷电塑料外壳蓄电池。,蓄电池的选用,和选用其他汽车外购件一样，要先选“型”，再选“号”。,选用汽车蓄电池，首先要选起动型，然后再选电压和容量。主要根据起动机要求的电压和容量来选择蓄电池，一般应满足连续起动三次以上的要求。,每车尽量选用一个蓄电池，实在不行，才选用两个蓄电池。若电压不够，则两个电池串联，每个蓄电池的电压为总电压的12，但是新旧蓄电池不可混用。,1-2、蓄电池的工作原理与特性,一、蓄电池的工作原理 蓄电池是一个化学电源，其充电与放电过程是一种可逆的化学反应。 1、电动势
11、的建立,在正极板处，PbO2与硫酸作用而生成带正电荷的铅离子(Pb4+)沉浮在正极板上，使正极板具有约2V的正电位。,在负极板处，铅电离为铅离子（Pb2+）和电子(2e)，2个电子留在负极板上，使负极板具有约 -0.1V的负电位。,+2V,-0.1V,2.1V,正、负极板上生成硫酸铅（PbSO4），电解液中水份增加。,随着放电的进行，电解液密度减小。,接上负载后的化学反应,2、蓄电池的放电,极板上的硫酸铅还原成氧化铅和铅，电解液中的水份还原成硫酸。,随着充电的进行，电解液中硫酸的成份增加，电解液密度增大。,3、充电过程,蓄电池的基本工作原理,铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的，其电化
12、学反应方程式可简化为：,铅酸蓄电池充、放电反应原理如图所示。当接通外电路负载蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸减少，水增多，电解液密度下降。,（a）放电 （b）充电 （c）过充电 图 铅酸蓄电池反应原理,在蓄电池处于过充电时，会引起水的电解。其反应式为：,1.静止电动势,二、蓄电池的工作特性,蓄电池处于静止状态（不充电也不放电）时，正、负极板间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。,2、内阻 蓄电池的内阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻及联条电阻等四部分组成。在正常状态下，铅酸蓄电池的内阻很小，所以能够供给几百安培甚至上千安培的起动电流。 极板电阻
13、一般很小，但随着放电的进行，正负极板上的PbSO4增多，极板电阻增大。 电解液电阻与密度和温度有关，密度过高或过低，电阻增大；温度低，粘度大，电阻大。 隔板电阻和联条电阻与材料、联条形式有关，对一个制造好的蓄电池来说是一个定值。,3、放电特性,放电特性是将充足电的蓄电池，在以20h放电率的电流连续放电过程中，端电压U、电动势E和电解液密度随放电时间的变化规律。,密度随着放电的进行而直线下降，因此，在使用中可以根据电解液的密度来判断蓄电池的放电程度。,静止电动势Ej与电解液的密度变化相似，单格蓄电池的放电终止电压1.75V（10.5V）。,放电终了的特征： 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1.75）。 电解液密度下降到最小允许值1.101.12gcm3。,4、充电特性,充电特性是指在恒电流充电过程中，蓄电池的端电压U、电动势E和电解液密度随时间变化的规律。,随着充电的进行，电动势逐渐升高，电解液密度增大，充满电后，单格蓄电池的电压为2.1V。,充电终了的特征： 蓄电池端电压和电解液密度上升到最大值且23h内不再上升。 蓄电池电解液中产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。,我们可以根据蓄电池的开路端电压的大小，来判断其充电情况：,小结 作业 p21,