汽車電器構造與維修

項目一蓄電池任務一蓄電池任務一概述任務二蓄電池的構造與型號任務三蓄電池的工作原理與工作特性任務四蓄電池的容量及影響因素任務五蓄電池的充電任務六蓄電池的常見故障及其排除任務七蓄電池的使用與維護任務八新型蓄電池任務一

概述※電源組成：發電機、電壓調節器、蓄電池、電流表等。※電源特點：(1)兩套電源；(2)并聯供電。※電源關系：(1)發動機正常工作時，發電機向用電設備供電，并對蓄電池充電；(2)起動發動機時，蓄電池向起動機和點火系供電。任務一概述※其他總成作用：(1)電流表：用來指示蓄電池的充放電狀況。(2)調節器：使發電機在轉速變化時，能保持其輸出電壓恒定。任務一概述蓄電池是一種將化學能轉變為電能的裝置，屬于可逆的直流電源。應用最廣泛的汽車蓄電池是鉛酸蓄電池。蓄電池最主要的作用是：起動發動機時向起動機和點火裝置供電。汽油機起動電流為200－600A，有的柴油機起動電流達1000A。一、蓄電池的性質與類型1.性質：蓄電池是一種儲存、釋放電能的裝置。2.種類：(1)按電解液種類分：1）鉛酸蓄電池：①特點：價格便宜，內阻小。②分類：濕荷電蓄電池、干荷電蓄電池、少維護蓄電池、免維護蓄電池、膠體電解質蓄電池。任務一概述

一、蓄電池的性質與類型2.種類：(1)按電解液種類分：2）鎳堿蓄電池：①特點：容量大，使用壽命長，維護簡單，但價格昂貴。②分類：鐵鎳蓄電池、鎳鎘蓄電池。(2)按電極材料分：鉛蓄電池、鐵鎳蓄電池、鎘鎳蓄電池；(3)按使用用途分：汽車用、電瓶車用、電訊用、航標用蓄電池。任務一概述

二、蓄電池的用途1.起動電流：起動發動機時，蓄電池在5～15S內，要向起動機連續供給強大電流（汽油機200～600A，柴油機800～1000A）2.對蓄電池的要求是：容量大、內阻小、有足夠的起動能力。3.用途：1)在起動發動機時，向起動系、點火系、燃油噴射系統和其他電器設備供電(如給發電機提供勵磁電流)；2)當發電機電壓低于蓄電池電壓時，向用電設備和發電機磁場繞組供電；任務一概述二、蓄電池的用途3.用途：3)當取下汽車鑰匙時，由蓄電池向時鐘、發動機及車身ECU存儲器、電子音響系統及防盜報警系統等供電；4）發電機過載時，協助發電機向用電設備供電；5)在發電機正常工作時，將發電機剩余電能儲存起來—充電；6)蓄電池相當于一個大電容器，能吸收電路中出現的瞬時過電壓，保護電子元件，保持汽車電器系統電壓穩定—穩壓。任務一概述一、蓄電池的構造※組成：正極板、負極板、隔板、電解液、電池蓋、加液孔蓋和電池外殼。※電動勢：一組極板產生2.1V電動勢。任務二蓄電池的構造與型號任務二蓄電池的構造與型號1.極板是蓄電池的基本部件，由它接受充入的電能和向外釋放電能。極板一般由柵架和活性物質組成，分正極板和負極板兩種。（1）正極板上的活性物質是細小結晶形二氧化鉛，呈棕紅色；（2）負極板上的活性物質是多孔性海綿狀純鉛，呈青灰色。任務二蓄電池的構造與型號（3）柵架：鉛銻合金制成，上附活性物質。柵架通常含銻5%-7%，加銻提高強度和澆鑄性能，但抗蝕性下降。現為銻2%-3%、砷0.1%-0.2%，耐蝕、抗變形。任務二蓄電池的構造與型號1.極板（4）極板厚度國產負極板為1.8mm；正極板為2.2mm。國外產品正負極板均為1.1-1.5mm（薄型極板）任務二蓄電池的構造與型號1.極板（5）正極板組：數片正極板（一般為4-13片）焊接在同一橫板上構成。橫板上鑄有接線柱，接線柱上鑄有“+”號，有紅色標志。任務二蓄電池的構造與型號1.極板（6）負極板組：數片負極板（一般為5-14片）焊接在另一橫板上構成。橫板上鑄有接線柱，接線柱上鑄有“-”號，無色標。任務二蓄電池的構造與型號1.極板（7）極板組：1）組成：由正負極板組各一組組成，正負極板相間布置。為了減輕正極板反應時的變形量，通常負極板比正極板多一片，即每片正極板兩側均有一片負極板。2）目的：增加蓄電池的容量。任務二蓄電池的構造與型號2.隔板（1）作用：為了避免相互接觸而短路，正負極板之間要用絕緣的隔板隔開。（2）要求：隔板材料應具有多孔性結構，以便電解液自由滲透，而且化學性能應穩定，并具有良好的耐酸性和抗氧化性。任務二蓄電池的構造與型號2.隔板（3）材料：木質、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維紙張、玻璃絲棉等。（4）結構與安裝：一面平滑，一面帶槽。安裝時，槽面應朝正極板，槽上下方向。（5）免維護電池用袋式隔板裝正極板。任務二蓄電池的構造與型號3.電解液（1）組成：鉛酸蓄電池的電解液，是由相對密度1.84g／cm3的純硫酸和蒸餾水配制而成。（2）密度：一般在1.24－1.31g／cm3的范圍之內。氣溫低用高密度（防凍），否則用低密度。（3）影響：電解液的密度、溫度、純度影響蓄電池的性能、壽命和還原系數。一般工業用硫酸和普通水中，因含鐵、銅等有害雜質，絕對不能加入到蓄電池中去，否則易自行放電，且易損壞極板。故蓄電池電解液要用規定的蓄電池專用硫酸和蒸餾水配制。電解液密度還與充放電狀態直接相關。任務二蓄電池的構造與型號3.電解液（4）電解液的配制：1）材料—濃硫酸（密度1.84）+蒸餾水。2）容器—陶瓷或玻璃容器。3）方法—將適量蒸餾水倒入容器內,再慢慢加入硫酸,并用耐酸棒不停地慢慢攪拌。4）比例—硫酸與蒸餾水體積比：1:4.33重量比：1:2.365）目標—配成密度1.24—1.30g/cm3（電解液溫度為25℃）。任務二蓄電池的構造與型號3.電解液5)安全防護：電解液腐蝕性極強，如果皮膚接觸了酸液，要立即用蘇打水沖洗，酸液濺到眼睛里要立即用涼水或醫用沖眼器沖洗，然后請醫生處置。任務二蓄電池的構造與型號4.外殼（1）裝配：蓄電池外殼為一整體式結構的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內。（2）要求：外殼應耐酸、耐熱、耐寒、抗震動，并具有足夠的機械強度。任務二蓄電池的構造與型號4.外殼（3）結構：蓄電池電壓一般有6V和12V兩種規格，因此，外殼內由間壁分成3個或6個互不相通的單格。結構特點：

沉淀槽、加液孔、加液孔蓋通氣孔。（4）常用材料：硬質橡膠、聚丙烯塑料等。任務二蓄電池的構造與型號4.外殼（5）加液孔、加液孔蓋：每個單格電池都有一個加液孔，旋下加液孔蓋，可以加注電解液或檢測電解液密度；旋入孔蓋可防止電解液濺出，孔蓋上有通氣孔，使用中應保持暢通，存放中應保持密閉。任務二蓄電池的構造與型號4.外殼（6）蓄電池蓋：1）材料—有硬質橡膠和聚丙烯耐酸塑料兩種。2）密封—硬質橡膠蓋和硬質橡膠殼間縫隙用瀝青封口劑填封；塑料蓋與塑料殼間用熱接合工藝粘合。任務二蓄電池的構造與型號5.連接條（1）作用：將單格電池串聯起來，以提高蓄電池總成的端電壓。（2）材料：鉛-銻合金。（3）種類：1）外露式—連接條外露在蓋上。2）跨接式—連接條在蓋下跨過隔墻。3）對焊式—極板柄穿墻連接。

單格間穿墻式聯接方式。任務二蓄電池的構造與型號任務二蓄電池的構造與型號2)極柱①分類：A.中間極柱和首尾極柱兩類。B.正接線柱和負接線柱。正接線柱用“+”符號標示，其上涂紅色；負接線柱上用“-”符號標示，一般不涂顏色。②材料：鉛-銻合金澆鑄。任務二蓄電池的構造與型號③形狀任務二蓄電池的構造與型號二、蓄電池的規格型號按照原機械工業部部頒標準JB2599－85的規定，鉛蓄電地產品型號分為三段。Ⅰ--串聯的單格電池數。如3，6，分別為3個單格(6V)和6個單格(12V)。任務二蓄電池的構造與型號Ⅱ--蓄電池的類型和特征，由兩個漢字拼音字母組成。第一個字母為：Q—起動用蓄電池；

M—摩托車用蓄電池；第二個字母為特征代號：

A—干荷電；H—濕荷電；W—免維護；S—少維護；F—防酸式；M—密閉式；

B—半密閉；Y—液密式；Q—氣密式；

I—激活式；D—帶液式；J—膠質式；無字母為干封式。任務二蓄電池的構造與型號Ⅲ--蓄電池的額定容量

A、額定容量—我國規定用20h放電率的容量表示。單位為Ah。B、特征性能—

Q—高起動率

S—塑料外殼

D—低溫起動性能好任務二蓄電池的構造與型號解放CA1091汽車用蓄電池6-QA-100即是6個單格電池額定電壓12伏額定容量100Ah起動型干荷蓄電池任務二蓄電池的構造與型號東風EQ1090汽車用蓄電池6-Q-105即是6個單格電池額定電壓12伏額定容量105Ah起動型蓄電池任務二蓄電池的構造與型號6-QAW-100即是6個單格電池額定電壓12伏額定容量100Ah起動型干荷電免維護蓄電池任務三蓄電池的工作原理和工作特性一、蓄電池的工作原理雙極硫酸鹽化理論蓄電池放電時參與化學反應的物質，正極板上是PbO2，負極板上是Pb，電解液是硫酸水溶液。蓄電池放電時，正極板上的PbO2和負極板上的pb都變成PbSO4水溶液，電解液中的H2SO4減少，相對密度下降。蓄電池充電時，則按相反的方向變化。任務三蓄電池的工作原理和工作特性蓄電池的化學反應方程式為:正極電解液負極正極電解液負極任務三蓄電池的工作原理和工作特性1.電動勢的建立正、負極板浸入電解液后產生電動勢。負極板：鉛溶于電解液中，失電子生成Pb2+Pb-2e→Pb2+電子留在負極板上，使負極板具有負電位，為-0.1V。任務三蓄電池的工作原理和工作特性正極板：PbO2溶于電解液PbO2+2H2O→Pb(OH)4

Pb(OH)4→Pb4++4OH-

OH-留在電解液中，Pb4+

沉附在正極板表面,使正極板有+2.0V在外電路未接通時，反應達到動態平衡時，靜止電動勢為：E=2.0－(－0.1)=2.1V任務三蓄電池的工作原理和工作特性2.蓄電池的放電（1）概念將蓄電池的化學能轉換成電能的過程稱為放電過程。任務三蓄電池的工作原理和工作特性（2）化學反應如果將蓄電池與外電路的負荷接通，電子e從負極板經過外電路的負荷流往正極板，使正極板的電位下降，從而破壞了原有的平衡狀態，發生電化學反應。（3）結論①電極間接用電器時，負極板電子轉移到正極板，補充了正極板電子，使反應持續進行。②生成的PbSO4分別附著在正負極板上。③正負極板上的活性物質逐步轉變為PbSO4而不斷被消耗。④電解液中的H2SO4不斷地被消耗而變成水，電解液密度變小。因此，測量電解液密度可以檢驗蓄電池放電程度。⑤從理論上說，蓄電池這種放電過程將會使極板上所有物質全部轉變為硫酸鉛，但實際轉化的只有20-30%。因此，采用薄型、多孔性極板可提高容量。任務三蓄電池的工作原理和工作特性任務三蓄電池的工作原理和工作特性3.蓄電池的充電(1)概念：將電能轉換成蓄電池化學能的過程稱為充電過程。它是放電反應的逆過程。充電時蓄電池的正負兩極接通直流電源。任務三蓄電池的工作原理和工作特性(2)化學反應當電源電壓高于蓄電池的電動勢E時，電流由蓄電池的正極流入，從蓄電池的負極流出，也就是電子由正極板經外電路流往負極板。這時正負極板發生的化學反應正好與放電過程相反。(3)結論在外界電場作用下，電解液中的H2O與負極PbSO4均被電離，Pb2+被負極吸引并從負極上得到充電電源送來的電子，還原成Pb附著在負極板上，形成海綿狀Pb，O2-被吸引在正極板周圍，正極板上PbSO4電離出來的Pb2+在極板周圍電場作用下失去兩個電子變成Pb4+，與O2-結合成PbO2附著在正極板表面。SO42-與H2O離解出的H+結合成H2SO4，留在電解液中。這樣，正極板上PbSO4被逐步轉變成PbO2，負極板上的PbSO4被逐步轉變成海綿狀Pb，生成的H2SO4使電解液密度增大，蓄電池恢復到放電前的狀態。任務三蓄電池的工作原理和工作特性任務三蓄電池的工作原理和工作特性(4)水的分解反應充電過程中，電解液的相對密度將升到最大值，并會引起水的分解：

H2SO4≒2H++SO42-負極上的反應：2H++2e→H2↑正極上的反應：2SO42-+2H2O-4e→2H2SO4+O2↑蓄電池總的反應：H2SO4+2H2O→H2SO4+2H2↑+O2↑可見：反應的實際是分解水：2H2O→2H2↑+O2↑任務三蓄電池的工作原理和工作特性4.蓄電池充放電過程結論(1)

蓄電池在放電時，電解液中的硫酸將逐漸減少，而水將逐漸增多，電解液相對密度下降。(2)蓄電池在充電時，電解液中的硫酸將逐漸增多，而水將逐漸減少，電解液相對密度增加。(3)在充放電時，電解液濃度發生變化，主要是由于正極板的活性物質化學反應的結果，因此要求正極板處的電解液流動性要好。在裝配蓄電池時，應將隔板有溝槽的一面對著正極板，以便電解液流通。(4)充電后期，會因電解水產生氣體，應注意排氣暢通，以防爆炸。任務三蓄電池的工作原理和工作特性二、蓄電池的工作特性蓄電池的靜止電動勢及基本電特性蓄電池的內阻蓄電池的放電特性蓄電池的充電特性

任務三蓄電池的工作原理和工作特性1.靜止電動勢及基本電特性(1)靜止電動勢Ej：蓄電池處于靜止狀態時，正負極板之間的電位差稱為靜止電動勢。(2)開路電壓：理論上，開路狀態下的端電壓并不等于蓄電池的電動勢。但是，開路電壓在數值上很接近蓄電池的靜止電動勢，可以用開路電壓代替靜止電動勢。一般規定鉛蓄電池的額定開路電壓為2.0V。任務三蓄電池的工作原理和工作特性開路電壓（靜止電動勢）公式1)當溫度為15℃時：Ej=0.84+ρ15℃（V）式中：Ej—靜止電動勢(V)0.84—溫度換算系數

ρ15℃--15℃時的電解液密度(g/cm3)汽車用蓄電池的電解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之間，因此ES=1.97～2.15（V）任務三蓄電池的工作原理和工作特性2)當溫度不為15℃時，密度修正為：

ρ15℃=ρ+β(15-t)式中：ρ—實測密度(g/cm3)β—密度的溫度換算系數。數值為0.00075g/cm3.含義為：電解液溫升1℃，密度下降0.00075g/cm3.t—實測溫度(℃)任務三蓄電池的工作原理和工作特性(3)蓄電池端電壓的測量端電壓包括開路電壓、放電電壓和充電電壓，取決于蓄電池的工作狀況。1)開路電壓：在發電機未正常工作時測量的蓄電池端電壓為開路電壓。一般為12V。2)充電電壓：在發電機正常工作時測量的蓄電池端電壓為充電電壓。一般為14V。3)放電電壓：起動發動機時測量的蓄電池端電壓為放電電壓。約為8-11V。實際測量時采用高率放電計模擬起動狀態。任務三蓄電池的工作原理和工作特性2、蓄電池的內阻(1)組成電解液電阻、極板電阻、隔板電阻、聯條與極柱接觸電阻等。(2)影響因素1)放電程度放電程度越高，PbSO4越多，極板電阻越大。2)隔板電阻與材料木質隔板多孔性差，其電阻比橡膠和塑料隔板電阻大。任務三蓄電池的工作原理和工作特性3)聯條電阻與聯條形式：傳統的外露式聯條比內部穿壁式、跨越式聯條電阻大。4)電解液密度：電解液密度一般為1.2g/cm3時，電阻最小，過低（H+和SO42-少）或過高（粘度大）內阻均增加。5)電液溫度：溫度低，粘度大，電解液電阻大。(3)結論：鉛酸蓄電池內阻一般很小，故可提供大電流，適于作起動電源。任務三蓄電池的工作原理和工作特性2.放電特性(1)概念在恒流放電過程中，蓄電池的端電壓和電解液相對密度隨時間而變化的規律。任務三

蓄電池的工作原理和工作特性2.放電特性(2)方法將完全充足電的蓄電池以20h放電率的電流進行放電，在放電過程中不斷地調節外接的電位器，使放電電流保持穩定不變，每隔一定的時間，測量端電壓和電解液密度，得到如圖所示的放電特性曲線。極化：在充電后期的化學反應中，電池兩極間的電位差會高于兩極活性物質的平衡電位（每單格為2.1V），這種現象稱為“極化”。1.歐姆極化：它是電流通過極板、隔板、電解液等所產生的電壓降，隨正負極板上參加化學反應的活性物質多少、電解液的相對密度、溫度的高低而變化，且在充電結束后自動消失。2.濃差極化：電解液中，離解的各種離子在電場作用下按自己遵循的方向向移動，在極板界面上參加反應而消耗。因離子的“電遷移”和“擴散”速度稍慢，在電液中形成濃度差，造成電極電位與平衡電極電位間的差值，稱為濃差極化。充電電流大，極化明顯，停充后，因離子擴散而消失。3.電化學極化：充放電過程中，深層次的活性物質反應其反應速度比電子移動速度慢，形成電荷積累，阻礙化學反應，引起極板極化。任務三蓄電池的工作原理和工作特性(3)單格電池電壓變化規律1）開始放電階段：端電壓由2.14V迅速下降至2.1V。極板孔隙內硫酸迅速消耗，電解液密度迅速下降，濃差極化增大，端電壓迅速下降。任務三蓄電池的工作原理和工作特性(3)單格電池電壓變化規律2）相對穩定階段端電壓緩慢下降至1.85V。極板孔隙外向孔隙內擴散的硫酸與孔隙內消耗的硫酸達到動態平衡，孔內外電解液密度一起緩慢下降，所以端電壓緩慢下降。任務三蓄電池的工作原理和工作特性3）迅速下降階段端電壓由1.85V迅速下降至1.75V，電解液密度達最小值ρ15℃=1.11g/cm3。放電接近終了時，電化學極化、濃差極化、歐姆極化顯著增大，端電壓迅速下降。任務三蓄電池的工作原理和工作特性4）蓄電池放