《汽车电气设备构造与维修》教案编号：01教案续页《汽车电气设备构造与维修》教案编号：02教案续页一、复习、回顾通过上次课的学习，我们知道了汽车电气设备的组成，并初步了解了一些设备的基本组成，知道了汽车电气设备的四大特点，了解了本课程的性质和重要性。
二、导入新课汽车所有电气设备的工作运行都要有电源提供能量，汽车电源系的作用尤为重要。
本次课程将介绍汽车电源系的组成和蓄电池的结构和型号。
三、明确本次授课的目的与要求掌握汽车电源系的组成；掌握蓄电池的结构和型号；了解干式荷电铅蓄电池和免维护蓄电池。
四、讲解本次授课的具体内容第二章汽车电源系汽车电源系主要由发电机及与其匹配的电压调节器、蓄电池、电流表等组成。
如图2-1所示。
图2-1 汽车电源系的组成蓄电池、发电机与汽车用电设备都是并联的。
在发电机正常工作时，发电机向用电设备供电和给蓄电池充电；起动时，蓄电池向起动机供电；电流表用来指示蓄电池的充放电的状况；调节器的作用是使发电机在转速变化时，能保持其输出的电压恒定。
*§2.1蓄电池的结构和型号汽车上蓄电池与发电机并联，共同向用电设备供电。
蓄电池的主要用途为：⑴发电机起动时，为起动系、点火系统、电子燃油喷射系统和其他电气设备供电。
⑵发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。
⑶当用电设备同时接入较多、发电机超载时，协助发电机供电。
⑷蓄电池起到了整车电系的电压稳定器的作用，能够缓和电系中的冲击电压，保护汽车上的电子设备；⑸蓄电池存电不足，而发电机负载又小时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来（充电）。
对蓄电池的最大需求是为起动机提供起动电流，起动机所需的起动电流可高达数百安培。
在发动机起动后，当发电机的转速达到一定转速时，发电机即开始向蓄电池充电。
蓄电池种类有：普通型蓄电池、干式荷电铅蓄电池、少维护或免维护蓄电池、封闭式免维护蓄电池等。
2.1.1 普通型蓄电池的结构蓄电池由：极板、隔板、电解液、电池盖板、加液孔盖和电池壳体组成。
其结构如图2-2。
图2-2 蓄电池的结构1.极板蓄电池极板由栅架和活性物质组成，活性物质填充在铅锑合金铸成的栅架上。
如图2-3。
图2-3 极板极板分为正极板和负极板两种。
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）。
蓄电池充放电过程中，电能和化学能的相互转化，就是依靠极板上的活性物质和电解液中的硫酸的化学反应实现的。
PbO2和Pb形成的原电池的电动势大约为2V。
正、负极板的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上（含锑6-8.5%），加入锑的目的是提高栅架的机械强度和浇铸性能。
但锑有一定的副作用，锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池的自行放电和栅架的膨胀、溃烂，从而影响蓄电池的使用寿命。
免维护蓄电池是用铅钙合金制造，用钙代替锑，就可以改变完全充电后的蓄电池的反电动势，减少过充电流，液体气化速度减低，从而减低了电解液的损失。
《汽车电气设备构造与维修》教案编号：03一、复习、回顾上次课，我们介绍了蓄电池的结构和蓄电池的型号和选用的原则；本节将介绍蓄电池的工作原理和特性，蓄电池的容量概念及其影响因素。
二、导入新课通过学习蓄电池的工作原理和特性，蓄电池的容量概念及其影响因素，在以后使用蓄电池时，对其有更深的理解，更好的使用蓄电池。
三、明确本次授课的目的与要求能说明蓄电池的基本工作原理；解释蓄电池的基本工作特性；掌握蓄电池的容量概念及其影响因素。
四、讲解本次授课的具体内容第二节蓄电池的工作原理和特性2.2.1 蓄电池的工作原理蓄电池的工作过程是化学能和电能的相互转化的过程。
当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；但蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能存储起来时，称为充电过程。
工作过程如图2-7。
图2-7 蓄电池的工作原理图当蓄电池充足电的时候，正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上是纯铅。
放电前，正负极之间的电位差为2.1V。
蓄电池的放电过程如下：当蓄电池接上负载，在电动势的作用下，电流从正极经过负载流往负极，使正极电位降低，负极电位升高，。
破坏了原有的平衡放电的化学反应过程为：正极板处，Pb4+结合电子变成Pb2+，Pb2+与电解液中的SO42-结合生成硫酸铅，沉附于极板上。
负极板上，金属铅电离为Pb2+ 和电子，Pb2+与电解液中的SO42-结合生成硫酸铅，沉附于极板上。
正极板上的二氧化铅和负极板上纯铅都变成了硫酸铅，电解液中的硫酸逐渐减少，而水增多，电解液的密度是逐渐下降的。
蓄电池的充电过程如下：正负极板上的硫酸铅分别恢复成原来的二氧化铅和铅，电解液中的水减少，硫酸增多，电解液的密度逐渐上升。
综上所述，蓄电池充放电过程中的化学反应是可逆的，总的反应式如下：PbO2 + 2H2SO4+Pb⇌2PbSO4 +2H2O （向右为放电，向左为充电）2.2.2 蓄电池的工作特性1.静止电动势：在静止状态下，正负极板间的电位差称静止电动势。
两极间的电位差取决于电解液的相对密度和温度。
可用万用表直接测得，也可由电解液的密度，根据经验公式取得：Ej=0.85+ρ25℃（V）其中，ρ25℃（V）为25℃时电解液的相对密度ρ25℃=ρT+0.0007（T-25）汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30 g/cm3之间，因此Ej=1.97～2.15（V）2.内电阻铅蓄电池的内阻Rn：电解液电阻+极板电阻+隔板电阻+联条电阻。
电解液电阻与电解液的相对密度、温度有关。
图2-8 电解液的电阻与密度的关系（温度为25℃）3.蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性指充足电的蓄电池在恒流放电过程中，蓄电池的端电压、电解液的相对密度随放电时间的变化规律。
蓄电池以20h放电率恒流放电的特性曲线如图2-9。
电解液的密度是随着放电的进行按直线规律下降的。
端电压的变化是不均衡的。
放电开始：端电压U从2.1V→2V快，电解液密度下降快。
放电中期：U从2V → 1.85V时间长，电解液密度下降慢。
放电终期：U从1.85V → 1 .75V下降快。
通常把端电压急剧下降的临界点，称为放电终了，放电终了后再继续放电，成为过放电。
过放电影响蓄电池的使用寿命和容量。
停止放电后，端电压可逐渐恢复到1.95V。
放电终止的标志为：(1)单格电池电压下降到放电终止电压值（以20h放电率放电时，此值为1.75V）。
(2)电解液的相对密度下降到最小许可值，约为1.11。
《汽车电气设备构造与维修》教案编号：04教案续页（1）定电流充电含义：蓄电池在充电过程中，使其充电电流保持恒定不变，随着蓄电池电动势的逐渐提高，逐步增加充电电压的方法叫定电流充电。
当充到蓄电池单格电压上升至2.4V(电解液开始冒气泡)时，再将充电电流减小一半后保持恒定，直到蓄电池完全充足。
使用场合：充电间适用对象：新蓄电池的初充电，使用中的电池补充充电以及去硫化充电等。
特点：充电时间长（2）定电压充电含义：在充电过程中，加在蓄电池两端的充电电压保持恒定不变的充电方法，称为定电压充电。
使用场合：汽车上的发电机对蓄电池的充电即为定电压充电；充电间。
特点：充电开始，充电电流很大，随着蓄电池电动势的不断增高，充电电流逐渐减小。
充电终了，充电电流将自动减小至零，因而不需要人照管。
同时，由于定电压法充电速度快，4～5h内蓄电池就可获得本身容量的90%～95%，比定电流充电时间大大的缩短。
所以，特别适合对具有不同容量的蓄电池进行充电。
（3）脉冲快速充电法（分段充电法）充电过程：正脉冲充电→停充25ms→负脉冲放电（反充）→停充→正脉冲充电→……充电特点：充电速度快。
一次初充电仅需5h，补充充电仅需1h。
优点：极板“去硫化”、电池容量增加缺点：极板活性物质脱落，影响蓄电池寿命2.蓄电池的连接1）定电流充电时蓄电池的连接定电流充电时，蓄电池采用串联法。
蓄电池总单格数=充电机的额定充电电压／2.7串联6V蓄电池数=充电机的额定充电电压／（2.7×3）串联12V蓄电池数=充电机的额定充电电压／（2.7×6）图2-11定电流充电蓄电池的连接图2-12 定电压充电蓄电池的连接2）定电压充电时蓄电池的连接定电压充电时，蓄电池采用并联法。
要求:各并联支路的单格电压总数相等。
定电流充电蓄电池的连接如图2-11，定电压充电蓄电池的连接如图2-12。
3.充电种类（1）初充电定义：新蓄电池或修复后的蓄电池(更换极板)在使用之前的首次充电为初充电。
初次充电时，先选择密度合适的电解液并注入新电池内，静止6～8h，再将电解液液面高度调整到高于极板上面10～15mm；初充电过程：第一阶段：T1=蓄电池额定容量的1/15，充至电解液中有气泡析出，端电压达到2.4V。
第二阶段：T2=约为蓄电池额定容量的 1/30。
《汽车电气设备构造与维修》教案编号：05教案续页图2-15 电解液液面高度的检查（2）液面高度指示线法对于塑料壳体的蓄电池，可以直接通过外壳上的液面线检查，电解液液面应保持在高、低水平线之间。
（3）加液孔观察判断法部分进口小汽车在电解液加液孔内侧的标准液面位置处开有方视孔，液面在方孔下面为液面过低；正好与方孔平齐为正好；液面满过方孔为过高。
当电解液液面偏低时，应补充蒸馏水。
除非确知液面降低是由电解液溅出或渗漏所致，否则不允许补充硫酸溶液。
这是因为电解液液面正常降低是电解液中的蒸馏水电解和蒸发所致。
要特别注意不能加冷开水、自来水、河水及其它含杂质的水，这样会造成蓄电池自放电的故障。
2.4.2 蓄电池端电压的检查（1）用高率放电计测量单格蓄电池的端电压如图2-16为高率放电计的外形图。
测量步骤为：1)放电叉的两触针紧压在蓄电池单格的正负极上；2）测量5秒，观察放电计的电压，记录电压值。
3）分别测得6个单格的电压，各单格电压应在1.5伏以上，且能维持5秒。
如果各单格的电压低于1.5伏，但是5秒内能稳定则为放电过多，应及时进行充电；如果单格电压低于1.5伏，且5秒内电压迅速下降，则表示有故障；某单格无电压指示，说明内部有短路、断路或严重硫化故障。
（2）利用专用测试仪测量端电压1）奥迪轿车使用蓄电池测量仪检查蓄电池的放电程度。
该测量仪实际上是大功率、大量程高率放电计，如图2-16。
图2-16 高率放电计用12V高率放电计或蓄电池测试仪测量蓄电池的端电压，测量时将两个叉尖紧压在单格电池的正负极柱上，并保持3s～5s。
对于12V蓄电池，若电压稳定，保持在9.6V以上，说明蓄电池性能良好，但存电不足；若稳定在10.6 V～11.6V，说明存电较足；若电压迅速下降，则表示有故障。
2）对于切诺基吉普车，检查蓄电池的放电程度可使用两种方法：测电解液密度换算放电程度法和大负荷放电测试端电压法。
