汽车电源构造与维修.ppt
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1、知识目标:1掌握铅酸蓄电池的结构与工作过程,了解蓄电池的类型及型号;2掌握蓄电池的充、放电特性及充电方法;3掌握交流发电机的构造、主要部件的作用及工作原理;4了解发电机充电指示灯的作用及控制方法;5了解调节器的作用和原理;能力目标:1能正确完成蓄电池技术状况进行检查和维护;2能正确完成蓄电池的充电作业;3能正确完成交流发电机的拆装、整机检测及解体后主要部件的检测;4能完成电源系的日常维护作业;5能诊断并排除电源系常见故障。6能够正确分析常见车型电源系的电路图。,电源系的组成,1.电源系的组成 汽车电气设备所使用的电源是直流电源,它来自蓄电池或发电机。由蓄电池、发电机、调节器及充电状态指示装置、
2、开关和导线等连接而成的电气系统称为电源系统。,电源系的工作过程,2.电源系的工作过程 在发动机正常工作时,由发电机向用电设备供电并向蓄电池充电;起动时,蓄电池向起动机供电;为保证发电机输出的电压稳定在一定范围内,防止因电压起伏过大而烧毁用电设备;充电状态指示装置指示蓄电池的充放电状况。,第一节 蓄电池,一、蓄电池的作用 1.在起动发动机时,向起动机提供强大的起动电流,同时给点火系统、电子燃油喷射系统、仪表系统等用电设备供电。2.当发电机不发电或电压较低时,向交流发电机磁场绕组、点火系统以及其他用电设备供电。3.当发电机正常供电时,将发电机剩余电能转换为化学能储存起来。4.当发电机过载时,协助发
3、电机向用电系统供电。5.稳定电源电压、保护电子设备。,蓄电池的基本结构,二、蓄电池的基本结构蓄电池主要由极板、隔板、壳体、联条、电解液、极桩等组成。额定电压12V的蓄电池由6个单格串联而成,每个单格电池的电压为2V。,1极板 蓄电池的充放电过程是由极板上的活性物质与电解液的电化学反应来实现的。极板分正极板和负极板两种。极板由栅架及铅膏涂料组成。,极板的形状,放射性栅架,正极板上的活性物质为二氧化铅(Pb02),呈深褐色;负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。一片正极板和一片负极板浸入电解液中,可得到2V右右的电动势。为增大蓄电池容量,常将多片正、负极板分别并联组成正、负极板组。,极
4、板组,正极板的强度较低,所以在单格电池中,负极板总片数比正极板多一片,从而使每一片正极板都处于两片负极板之间,保持其放电均匀,且防止变形。,隔 板,2隔板 隔板的作用是将正、负极板隔离,防止两极板短路。,隔板常用的材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。微孔塑料隔板孔径小、孔率高、薄而软、生产效率高、成本低,目前被广泛采用。,隔板的结构特点是一面平整,一面有沟槽。注意:正极板在充、放电过程中的化学反应比较剧烈,沟槽面应对着正极板,且与底部垂直。,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
5、用高密度(防冻),否则用低密度。(3)影响:电解液的密度、温度、纯度影响蓄电池的性能、寿命。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。电解液密度还与充放电状态直接相关。,4外壳 蓄电池外壳由电池槽和电池盖组成。其功用是盛装电解液和极板组。,电池槽由隔壁分成6个互不相通的单格,底部制有凸起的筋条,用于放置极板组。每个单格都有一个加液孔,用于加注电解液或检测电解液密度。加液孔用螺塞或盖板密封,防止电解液外溢。在加液孔盖上设有通气孔,以便排出化学反应所放出的气体。该通气孔在使用中应保持畅
6、通,以防止外壳膨胀或发生事故。,蓄电池的单格1-极柱 2-电池槽 3-隔壁4-沉淀池壁 5-汇流条 6-极板组,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。,6接线柱,蓄电池接线柱外形,蓄电池首、尾两极板组的横板上焊有接线柱,接线柱的形状有圆锥式、L形和侧置式3种。接线柱分为正接线柱和负接线柱。为了便于区分,正接线柱通常做成直径较粗,且用“+”或符号“P”表示,表面常涂红色油漆;负接线柱通常做成直径较细,且用“-”或符号“N”表示,表面可涂成蓝色或不
7、涂颜色。,6接线柱,三、蓄电池的类型,车用铅酸蓄电池可分为普通型、干荷电蓄电池、湿荷电蓄电池、少维护蓄电池和免维护蓄电池五种。,1.干荷电蓄电池 干荷电蓄电池全称为干式荷电铅酸蓄电池,其极板在完全干燥状态下能够长期(一般为2年)保存其在化学过程中所得到电量,在规定的保存期内,如需使用,只需加注符合规定密度的电解液,静置30min即可使用,不需进行初充电,是应急的理想电源。,2.湿荷电蓄电池 湿荷电蓄电池全称为湿式荷电铅酸蓄电池,其极板在湿润状态下能较长时间保存在制造过程中所得的电荷。,3.免维护蓄电池 免维护蓄电池是指:在汽车合理使用时,无需对蓄电池进行如加注蒸馏水、检查电解液面高度、检查电解
8、液密度等内容的维护作业。,四、蓄电池的型号,按机械工业部JB259985铅蓄电池产品型号编制方法标准规定,铅蓄电池的型号由三部分组成,,蓄电池型号内容及排列,蓄电池型号含义,五、蓄电池的工作过程,蓄电池的工作过程就是化学能与电能的转换过程。放电时将化学能转换为电能供用电设备使用;充电时将电能转化为化学能储存起来。,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+Pb2ePb2+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
9、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.放电过程,将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。,当蓄电池与外电路接通后,在正极板上:Pb4+2ePb2+Pb2+SO2-4PbSO4 在负极板上:Pb2ePb2+Pb2+SO2-4PbSO4 在电解液中:2H+2OH-2H2O,结论:放电过程中,极板上的活性物质与电解液中的硫酸逐渐转化为硫酸铅;正极板上得到电子,其电位逐渐降低,负极板上的电子不断流出其电位逐渐升高,两极板间的电位逐渐差减小;电解液中的硫酸根离子逐渐减少,水不断增多,结果使得电解液的密度不断下降
10、。,2充电过程,将电能转化为蓄电池化学能的过程称为充电过程,它是放电反应的逆过程。,蓄电池充电时,正负极板与直流电源相连。,在正极板上:Pb2+-2ePb4+Pb4+4OH-Pb(OH)4Pb(OH)4PbO22H2O,在负极板上:,Pb2+2ePb2H+SO2-4H2SO4,结论:充电过程中,正负极板上的PbSO4逐步恢复为PbO2和Pb;电解液内H2SO4的生成和水的减少,使电解液的相对密度逐渐上升;充电一直进行到极板上的活性物质完全恢复到放电前的状态。,六蓄电池的充、放电特性,蓄电池的工作特性包括放电特性和充电特性,与蓄电池工作特性有关的技术参数有蓄电池的静止电动势、内阻、端电压及电解液
11、的相对密度。,(1)静止电动势 静止状态下(即不充电、不放电的情况下),蓄电池两极板间所具有的电位差,用Ej表示。其大小取决于电解液的相对密度和温度,用经验公式表示:Ej0.85+25(V),(2)内阻 电流流过蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻。1)极板内阻 2)隔板内阻 3)电解液内阻,(3)端电压 蓄电池在无负载状况下测得的电压即为端电压。,1放电特性,恒流放电特性曲线,蓄电池的放电特性是指蓄电池在恒定电流放电状态下,端电压、电解液相对密度25随放电时间变化的规律。,(1)25按直线规律下降。,(2)蓄电池放电可分成三个阶段,即开始放电阶段、相对稳定阶段和迅速下降阶段。,1)开始放电阶
12、段 放电开始时,极板空隙内的硫酸迅速消耗,电解液密度迅速下降,浓差极化显著增大,端电压从2.14V迅速下降到2.1V。2)相对稳定阶段 端电压由2.0V下降到1.85V,基本呈直线规律缓慢下降。,3)端电压迅速下降阶段:端电压由1.85V迅速下降到1.75V。,蓄电池放电终了的特征为:1)单格电池电压降到放电终止电压。2)电解液密度降到最小终止值。,3.充电特性,蓄电池充电特性是指蓄电池在恒定电流充电状态下,电解液相对密度25、蓄电池端电压c随充电时间变化的规律。,(1)25按直线规律上升。,(2)蓄电池的充电过程可分为以下几个阶段:,1)充电开始阶段,2)稳定上升阶段,3)充电末期,蓄电池充
13、电终了的特征为:1)端电压和电解液密度上升到最大值(2.7V)且在2h内不再上升。2)电解液中剧烈冒气泡,呈“沸腾”现象。,七、蓄电池的性能指标,1性能指标,1)概念:充足电的蓄电池按一定大小的电流连续放电时,其端电压降至放电终止电压为止所输出的电量。2)标示与单位:蓄电池的容量用C表示,单位为安时(Ah)。当电池以恒定电流值放电时,其容量等于放电电流和连续放电时间的乘积,即:C=Iftf,(1)容量,3)作用:蓄电池容量用以表示其对外供电能力,衡量蓄电池性能的优劣及选用蓄电池的重要指标。4)分类:额定容量、起动容量、储备容量等。,1)额定容量(Qe)GBT5008.12005起动用铅酸蓄电池
14、技术条件规定:将充足电的新蓄电池在电解液温度为255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1.75V时输出的电量称为蓄电池的额定容量,单位为Ah。2)储备容量(tr)GBT5008.12005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电池平均电压降到1.75V时的放电时间,称为蓄电池的储备容量,单位为min。,(2)低温起动能力 低温起动能力是确定汽车蓄电池性能较常用的方法。,我国GB/5008.1-2005与GB/5008.2-2005标准中规定:在上面相同试验条件下,以250A连续放电30s,蓄电池极间电压不得低于8.4V。,(
15、1)结构因素,蓄电池极板的表面积越大,极板片数越多,容量就越大。极板越薄,活件物质的多孔性越好,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)使用因素,1)放电电流,不同放电电流时的放电特性,放电电流越大,蓄电池容量越小。,蓄电池容量与生产工艺及产品结构有关,如活性物质的数量、极板的厚薄、活性物质的孔率等;与使用条件,如放电电流、电解液温度和电解液的相对密度等有关。,2影响蓄电池性能的因素,电解液温度降低,蓄电池容量减小。温度粘度,电解液渗入极板困难,活性物质利用率C20;同时,粘度内阻内压降端电压C20。实验证明,电解液温度每下降1,缓慢放电时蓄电池容量约减
16、少l,迅速放电时蓄电池容量约减少2。,由于电解液温度对蓄电池容量影响较大,因此,冬季在寒冷地区使用蓄电池时,应特别注意蓄电池的保温。,2)电解液温度对容量的影响,3)电解液的相对密度,电解液密度电动势E,电液渗透能力,参加反应的活性物质C20;过高,粘度,内阻,极板硫化C20。实践证明:电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量。即使是冬季使用的电解液,在不使其结冰的前提下,也应尽可能采用稍低密度的电解液。,4)电解液的纯度电解液纯度对蓄电池的容量也有很大的影响。电解液中一些有害杂质会腐蚀栅架,而沉附于极板上的杂质会形成局部电池产生自放电。如电解液中含有1的铁,蓄电池在一昼夜内就会放完电。因此电解
17、液应用化学纯硫酸和蒸馏水配制。,八、蓄电池的充电,(1)定流充电 1)定义:在充电过程中,使充电电流保持恒定的充电方法称为定电流充电法。2)优点:充电电流可任意选择,有益于延长蓄电池寿命。3)缺点:充电时间长,且需要经常调整充电电流。,1充电方法,恒流充电电路及其特性曲线(a)电路连接(b)充电特性曲线,4)适用范围:初充电、去硫充电和补充充电。5)电路特点:各蓄电池串联连接。,(2)定电压充电法,1)定义:在充电过程中,将充电电压始终保持恒定的充电方法称为定电压充电法。2)优点:充电效率高,充电时间短。充电电流能随电动势的增大而逐渐减少至零。可对多对同电压的蓄电池进行并联充电。,3)缺点:如
18、果充电电压选择过低,蓄电池可能充不足电;如果充电电压过高,导致过量充电。定电压充电法充电时,其充电电压的选择一般为每单格电池大约需2.5V,,4)适用:由于定压充电过程,充电时间短,充电过程中不需调整充电电压,因此适合于蓄电池的补充充电。,说明:采用定压充电时,要选择好充电电压。若充电电压过高,则充电初期充电电流过大,且易发生过度充电现象;若充电电压过低,则蓄电池充电不足。在汽车上,发电机给蓄电池的充电是定压充电,这样发电机的调节电压要选择适当,过高过低对蓄电池都不利。,(3)快速脉冲充电法,充电过程:先用0.81倍额定容量的大电流进行定流充电,使蓄电池在短时间内充电至额定容量的5060。当蓄
19、电池单格电压升到2.4V时,由控制电路控制,开始进行脉冲充电。先停止充电2540ms(称前停充),接着再放电或反充电,使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流(脉冲深度为充电电流的13倍,脉冲宽度为100150ms),然后再停止充电25ms(称后停充)。以后的充电一直按正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充正脉冲充电的循环过程进行,直至充足。,脉冲快速充电充电流波形,快速脉冲充电的特点是:1)充电时间缩短。2)可增加蓄电池容量,提高起动性能。3)去硫化显著。4)出气率高。,2充电工艺,按充电用途不同,蓄电池充电工艺可分为初充电、补充充电、去硫化充电等。,(1)初充电 定义:新蓄电池或更换极板的蓄电池在
20、使用前的首次充电。作用:恢复蓄电池在存放期间极板上缓慢硫化和自放电而失去的电量。特点:充电电流小,充电时间长(70-90h),必须彻底充足。初充电质量对蓄电池的影响:1)初充电不足:蓄电池容量会长期偏低,寿命缩短;2)初充电过量:隔板、极板受腐蚀和活性物质膨胀、气体压力作用而引起变形,大大降低使用寿命。,步骤:1)加注电解液:密度符合厂家规定(一般1.251.285),液面高度符合要求(高于极板上缘1015mm)。要求:电解液温度加注前30,静放3-6h,待电解液温度35再充电。2)确定充电电流:恒流法 IC1=C20/15 IC2=C20/30 3)连接蓄电池(充电器的正极接蓄电池正极,充电
21、器负极接蓄电池负极),按二阶段充电法充电。,要求:V,电液逸出气泡止,换第二阶段电流再充。充至充电电压和电液密度在2-3h内不再上升,并有大量气泡放出止。若电液温度上升到40时,须将电流减半;电液温度上升到45时,应停充,待冷却到35 时恢复充电。,初充电接近结束时,应测电液密度和液面高度,密度不合适时,用蒸馏水或1.40g/cm3电液调整后再充2h,复查调整直至合适为止。最后拧上通气塞,擦净电池外表。容量检查:将完成了初充电的蓄电池静放1-2h后,按20h放电率再进行一次放电试验,以检查电池容量。新电池容量应0.95C20,否则须进行循环充放电直至达到要求。,使用的蓄电池,经常有充电不足的现
22、象发生。若发现有下列现象之一,应进行蓄电池放电程度的检查,以便进行补充充电。1)起动机运转无力时(非机械故障);2)发动机不工作情况下,前照灯灯光暗淡;电喇叭声音小,表示电力不足时;3)电解液密度下降到1.15g/cm3以下时;4)冬季放电超过25%,夏季放电超过50%时;5)单格电池电压降到1.7V以下时;6)蓄电池已连续使用3个月以上或放置1个月以上时。,(2)补充充电,步骤:1)清洁蓄电池 2)选择补充充电电流:第一阶段充电电流为:Qe/10;第二阶段充电电流为:Qe/20。3)连接蓄电池时。4)接通充电电路进行充电。5)充电结束30min后测量电解液的相对密度值,,(3)循环锻炼充电
23、为避免极板上的活性物质由于长期不参与化学反应而收缩,每隔一段时间(如3个月)应对蓄电池进行一次循环锻炼充电。充电方法是先用补充充电法将蓄电池充足电,然后以20h放电率放完电,再用补充充电法充足电即可使用。,3)工艺 1)倒出电解液,加入蒸馏水冲洗两次后,再加入蒸馏水。2)用初充电的电流进行充电,当密度上升到1.15gcm3时,倒出电解液,再加蒸馏水继续充电,直至密度不再上升。3)再以20h放电率放电,放电至蓄电池电压降到1.75V时,再进行上述充电。反复进行以上过程,直至输出容量达到额定容量的80以上,即可使用。,1)极板硫化现象 铅蓄电池长期充电不足或放电后长时间放置,极板上会逐渐生成一层白
24、色的粗晶粒硫酸铅,正常充电时,它不能转化为二氧化铅和海绵状铅,造成活性物质减少,电池容量降低。,(4)去硫化充电,2)极板硫化的危害 内阻显著增大,容量降低,充电时温升快,即“一充就饱,一放就了”,实训二 蓄电池的就车拆装,1器材设备准备 能正常工作的车辆、常用拆装工具、万用表、试灯2注意事项(1)在发动机运转状态下,严禁拆卸蓄电池;(2)拆卸蓄电池时应使用专用的工具,尽量不要用手直接触摸蓄电池有酸液的部位。,3实施步骤 从汽车上拆卸蓄电池时,可按下述程序进行:(1)将点火开关置于“断开(OFF)”位置。(2)拆下蓄电池固定夹板的固定螺栓,取下固定夹板。(3)拧松蓄电池正、负极柱上的电缆接头固
25、紧螺栓,取下电缆。,(4)从汽车上取下蓄电池。取下蓄电池时应小心轻放,尽量用蓄电池提把提取。(5)检查蓄电池壳体上有无裂纹和电解液渗漏痕迹,发现裂纹和渗漏应更换蔷电池。,清洁蓄电池接线柱,蓄电池的安装步骤:(1)检查蓄电池型号、规格是否适合该型汽车使用。(2)检查电解液的相对密度和液面高度是否符合技术要求,否则应予调整。(3)按照蓄电池正、负极柱和正、负电缆端子的相对位置,将蓄电池安放到固定架上。(4)用细砂纸或专用清洁器清洁蓄电池的接线柱及连接接线柱夹头。在螺栓、螺母的螺纹上涂凡士林或润滑脂,以防氧化生锈。将正、负电缆端子分别与正、负极接线柱连接。(5)在正、负极接线柱及其电缆端子上涂抹一层
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