汽车电器蓄电池.ppt

1 第1讲 广州城建职业学院地址 广东广州从化环市东路166号 版权所有CopyRight2008 广州城建职业学院allrightsreserved 主讲 杨进峰 汽车电器备课讲义 2 3 汽车电器事例 5 汽车电器行业有着广阔的空间 祝同学们把所学的技能运用自如 一技在手 走遍全球 6 课程性质与任务 教学内容 教学要求 教学时间分配 汽车电器 7 课程性质与任务 汽车电器 是 汽车类专业 必修的一门主干专业课 通过学习本课程 培养学生掌握现代汽车电气设备以及电子控制技术原理与检修的基本理论知识 具备对汽车电气系统检测 维修的实践技能 本课程的主要任务是 1 培养学生掌握常用汽车电气设备构造及工作原理 2 培养学生具有对汽车电气系统及零部件检测 维修 试验和故障诊断能力 3 培养学生读识汽车电气系统电路图的能力 8 蓄电池交流发电机及调节器起动系点火系照明设备与信号装置仪表与辅助电器汽车电器设备总线路 教学内容 9 本课程教学实施 理论与实践并重 理论为实践服务 理论教学以讲授 演示为主 全面系统地讲授本门课程的基础理论知识 实践教学采取教师演示操作 学生自主训练的方式 学生主要学习各电器部件的拆装 检测方法 电气系统故障诊断以及相应检测仪器的使用 教学要求 10 教学时间分配 11 汽车电器重要性 1性能好坏影响动力性 经济性 安全性 可靠性 舒适性及排放性 2汽车电子化成为衡量汽车技术水平和先进性的重要标志 3汽车电子产品价值占每辆汽车价值20 12 组成 电源蓄电池 发电机及调节器 用电设备起动机 点火系 照明设备 信号装置 电喇叭 闪光器 蜂鸣器 信号灯 辅助电器 雨刮 洗涤器 空调 收录机 点烟器 13 蓄电池 好马配好鞍 好车配风帆 14 发电机 15 起动机 16 电喇叭 17 电流表 电压表 18 燃油表 19 车速里程表 20 继电器 21 汽车电系特点 低压 直流 单线制 负极搭铁 低压 直流 单线制 负极搭铁 汽车用电设备的额定电压有12V 24V两种 汽油车普遍采用12V电源 而大型柴油车多采用24V电源 主要是因为给蓄电池充电时必须用直流电 所以汽车电源必须直流电 电源到用电设备只用一根导线连接 节省导线 线路清晰 安装检修方便 用电设备不需与车体绝缘 蓄电池的一个电极须接到车架上 俗称 搭铁 将蓄电池的负极接到车架上 称为 负极搭铁 22 低压 汽车电系额定电压有12V 24V两种 汽油车普遍采用12V 柴油车用24V 思考1为什么汽油车普遍采用12V 柴油车用24V 2以后趋势是汽油车普遍采用24V或36V 分析原因 23 直流 汽车采用是交流发电机 而汽车电器都采用直流 分析原因 24 单线制所谓单线制 用电设备到电源只需设一根导线 任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发 经导线流入到用电设备后 通过金属车架流回电源负极而形成回路 采用单线制不仅可以节省材料 铜导线 使电路简化 而且便于安装和检修 降低故障率 但在一些不能形成可靠的电气回路或需要精确电子信号的回路 采用双线 25 所谓搭铁 就是采用单线制时 将蓄电池的一个电极用导线连接到发动机或底盘等金属车体上 若蓄电池的负极连接到金属车体上 称为负极搭铁 反之 若蓄电池的正极连接到金属车体上 称为正极搭铁 我国标准中规定汽车电器必须采用负极搭铁 目前世界各国生产的汽车也大多采用负极搭铁方式 负极搭铁 26 所谓两个电源 就是指蓄电池和发电机两个供电电源 蓄电池是辅助电源 在汽车未运转时向有关用电设备供电 发电机是主电源 当发动机运转到一定转速后 发电机转速达到规定的发电转速 开始向有关用电设备供电 同时对蓄电池进行充电 两个电源 27 所谓用电设备并联 就是指汽车上的各种用电设备都采用并联方式与电源连接 每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制 互不产生干扰 用电设备并联 28 思考题 汽车电系的特点 29 对汽车维修的学习 大家要以轻松的心态 聚精会神 精神饱满地投入 第一章蓄电池 30 了解蓄电池的作用与分类 掌握铅蓄电池的构造与型号 了解蓄电池原理 容量及影响因素 了解铅蓄电池的常见故障及排除 掌握铅蓄电池正确维护与检测方法 第一节铅蓄电池的构造与型号 学习目标 31 蓄电池作用1 起动发动机时 向起动系和点火系供电 2 当发动机低速运转 向用电设备供电 3 当发动机中 高速运转 将发电机的剩余电能储存起来 4 当发电机过载时 协助发电机向用电设备供电 5 蓄电池还吸收电路中的瞬时过电压 保持汽车电器系统电压的稳定 保护电子元件 蓄电池作用 32 蓄电池是一种化学电源 将化学能转变为电能 属于可逆直流电源 靠内部化学反应储存电能或向用电设备供电 汽车上使用蓄电池目的为了满足起动发动机需要 所以通常称为起动型蓄电池 目前燃油汽车上使用蓄电池根据电解液主要有两大类 铅酸蓄电池 以下简称铅蓄电池 和镍碱蓄电池 蓄电池分类 33 几种蓄电池比较 34 用于汽车上的蓄电池 必须满足发动机需要 即在1 5s内的短时间内 提供汽车起动发动机足够大的电流 汽油机起动电流为200 600A 柴油机达1000A 汽油机电源12V 柴油机电源24V 35 1 极板2 隔板3 电解液4 外壳5 铅连接条6 极柱 铅蓄电池构造 36 铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成 每个单格电池标称电压为2V 3格串联为6V 结构如图所示 铅蓄电池构造 37 38 1 极板极板是蓄电池的核心部分 蓄电池充 放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的 极板分正极板和负极板 由栅架和活性物质组成 铅蓄电池构造 39 栅架的作用固结活性物质 栅架一般由铅锑合金铸成 具有良好导电性 耐蚀性和一定机械强度 铅占94 锑占6 加入锑是为了改善力学强度和浇铸性能 为了增加耐腐蚀性 加入0 1 0 2 的砷 提高硬度与机械强度 增强抗变形能力 延长蓄电池使用寿命 40 铅蓄电池构造 正极板上活性物质是二氧化铅 PbO2 呈棕红色 负极板上活性物质海绵状纯铅 Pb 呈青灰色 将正 负极板各一片浸入电解液中 可获得2V左右的电动势 为了增大蓄电池的容量 常将多片正 负极板分别并联 组成正 负极板组 在每个单格电池中 正极板的片数要比负极板少一片 每片正极板都处于两片负极板之间 可以使正极板两侧放电均匀 避免因放电不均匀造成极板拱曲 3格电池 总极板数45 算出正负极板数 41 国产蓄电池正极板2 2mm 负极板1 8mm 国外大多采用薄型极板 42 2 隔板隔板插放在正 负极板之间 防止正 负极板互相接触造成短路 隔板耐酸 具有多孔性 以利于电解液的渗透 常用的隔板材料有木质 微孔橡胶和微孔塑料等 微孔塑料隔板孔径小 孔率高 成本低 因此被广泛采用 铅蓄电池构造 43 3 电解液电解液在蓄电池的化学反应中 起到离子间导电的作用 并参与蓄电池的化学反应 电解液由纯硫酸 H2SO4 与蒸馏水按一定比例配制而成 其密度一般为1 24 1 31g cm3 电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响 一般工业用硫酸和普通水中 含有铁 铜等有害杂质 绝对不能加入到蓄电池中 否则自行放电 损坏极板 44 4 壳体壳体用于盛放电解液和极板组 应该耐酸 耐热 耐震 壳体多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成 为整体式结构 底部有凸起的肋条以搁置极板组 壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格 各单格之间用铅质联条串联起来 45 5 单体电池的串接方式 蓄电池一般都由3个或6个单体电池串联而成 额定电压分别为6V或12V 单体电池的串接方式一般有传统外露式 穿壁式和跨越式三种方式 如图所示 型号JB2599 85 铅蓄电池产品型号编制方法 串联单格数 电池类型和特征 额定容量 特殊性能如 6 QA 60S 6个单格 特征 常见电池产品特征代号 G 高起动率S 塑料壳D 低温起动 额定容量为60A h 汉语拼音qidong 起动 的缩写 表示起动蓄电池 以区别于拖动蓄电池 蓄电池规格型号 47 蓄电池的作用是什么 蓄电池的组成有哪些 各有什么作用 复习思考题 48 第2讲 广州城建职业学院地址 广东广州从化环市东路166号 版权所有CopyRight2008 广州城建职业学院allrightsreserved 主讲 杨进峰 汽车电器备课讲义 49 第二节蓄电池的工作原理及特性 教学目的要求 掌握蓄电池工作原理主要教学内容 1 蓄电池工作原理2 蓄电池工作特性教学重点 难点 工作原理 50 PbO2 正极板 Pb 负极板 2H2SO4 电解液 2PbSO4 正 正极板 2H2O 电解液 放电 充电 蓄电池工作原理 51 1 铅蓄电池的放电当铅蓄电池的正 负极板浸入电解液中时 在正 负极板间就会产生约2 1V的静止电动势 此时若接入负载 在电动势的作用下 电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极 这一过程称为放电 蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程 放电时 正极板上的PbO2和负极板上的Pb 都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅 PbSO4 沉附在正 负极板上 电解液中H2SO4不断减少 密度下降 蓄电池工作原理 52 理论上 放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止 但由于生成的PbSO4沉附于极板表面 阻碍电解液向活性物质内层渗透 使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应 因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20 30 因此 采用薄型极板 增加极板的多孔性 可以提高活性物质的利用率 增大蓄电池的容量 53 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许可值 放电终止电压与放电电流的大小有关 放电电流越大 允许的放电时间就越短 放电终止电压也越低 如下所示 蓄电池放电终了特征 C20 蓄电池的额定容量 54 2 铅蓄电池的充电充电时 蓄电池的正 负极分别与直流电源的正 负极相连 当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时 在电场的作用下 电流从蓄电池的正极流入 负极流出 这一过程称为充电 蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程 充电时 正 负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb 电解液中的H2SO4增多 密度上升 55 当充电接近终了时 PbSO4已基本还原成PbO2和Pb 这时 过剩的充电电流将电解水 使正极板附近产生O2从电解液中逸出 负极板附近产生H2从电解液中逸出 电解液液面高度降低 因此 铅蓄电池需要定期补充蒸馏水 蓄电池充足电的标志是 1 电解液中有大量气泡冒出 呈沸腾状态 2 电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值 且在2 3h内保持不变 铅蓄电池的充电 56 第三节蓄电池的容量及影响因素 教学目的要求 掌握蓄电池容量主要教学内容 1 蓄电池容量2 影响蓄电池容量因素教学重点 难点 影响因素 57 蓄电池容量 蓄电池容量 在允许的放电范围内所输出的电量 蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf乘积C If tf 蓄电池的容量与放电电流 放电持续时间及电解液温度有关 58 1 额定容量额定容量 指完全充电的蓄电池 在电解液温度为25 5摄氏度 密度为1 28 0 01g ml时 以20h放电率的放电流连续放电到12V蓄电池端电压降到10 50 0 05V 6V蓄电池端电压降到5 25 0 02V时所输出的电量 用C20表示 单位是A h 59 2 储备容量蓄电池的额定储备容量 指完全充足电的蓄电池 在电解液温度为25 2摄氏度时 以25A电流放电至12V蓄电池端电压达10 50V 0 05V 6V蓄电池端电压达5 25V 0 02V时 放电所持续的时间 用Cr n表示 单位为min 60 影响蓄电池容量因素 1 结构因素1极板表面积大2极板片数多参加反应活性物质越多 容量越大 3极板越薄 活性物质的多孔性越好 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 2 电解液温度 见后图 3 电解液密度 61 放电电流 放电电流越大 蓄电池容量就越小 当放电电流增大时 化学反应速度加快 PbSO4堵塞孔隙速度越快 导致极板内层大量活性物质不能参与反应 蓄电池的实际输出容量减小 62 电解液温度 63 适当提高电解液的密度 可加快电解液的渗透速度 提高蓄电池的电动势和容量 但电解液密度过大 又将导致粘度增加 内阻增大 反而使蓄电池容量降低 电解液密度 64 第3讲 广州城建职业学院地址 广东广州从化环市东路166号 版权所有CopyRight2008 广州城建职业学院allrightsreserved 主讲 杨进峰 汽车电器备课讲义 65 第四节蓄电池的使用与维护 教学目的要求 掌握蓄电池的维护掌握蓄电池使用中技术状况的检查主要教学内容 1 蓄电池的维护2 蓄电池使用中技术状况的检查3 电解液相对密度的选择4 蓄电池的储存5 蓄电池的充电教学重点 难点 1 蓄电池使用中技术状况的检查2 蓄电池的充电 66 一 蓄电池的维护为了使蓄电池经常处于完好状态 延长其使用寿命 对使用中的蓄电池需进行下列维护工作 1 观察蓄电池外壳表面有无电解液漏出 2 检查蓄电池在车上安装是否牢靠 导线接头与极柱的连接是否紧固 3 经常清除蓄电池盖上的灰尘泥土 擦去电池顶上的电液 通透加液孔盖上的气孔 清除极柱和导线接头上的氧化物 4 定期检查和调整电解液的相对密度及液面高度 5 经常检查蓄电池放电程度 超过规定时立即充电 67 二 蓄电池使用中技术状况的检查为了及时发现蓄电池使用中的各种内在故障 汽车每行驶1000km 或冬季行驶10 15天 夏天行驶5 6天 需对蓄电池进行下列检查 1 电解液液面高度的检查 电解液液面应高出极板10 15mm 电解液不足时应加注蒸馏水 68 2 蓄电池放电程度的检查 1 用吸式密度计测量电解液相对密度电解液的相对密度用吸式密度计测定 如图所示 先吸入电解液 使密度计浮子浮起 电解液液面所在的刻度即为相对密度值 69 2 蓄电池放电程度的检查 2 用高率放电计测量放电电压高率放电计如图所示 是模拟接入起动机负荷 测量蓄电池在大电流 接近起动机起动电流 放电时的端电压用以判断蓄电池的放电程度和起动能力 70 三 电解液相对密度的选择1 电解液相对密度的选择电解液的相对密度对蓄电池的工作有很大的影响 相对密度增大 电解液冰点降低 冰冻的危险减小 并可提高蓄电池的容量 但相对密度过大 电解液粘度增大 渗透困难 蓄电池容量反而降低 相对密度过大会使木隔板加速炭化 极板也易于硫化 从蓄电池寿命缩短 应根据不同使用条件 选择不同电解液相对密度 2 冬季使用冬季使用蓄电池 应特别注意经常保持蓄电池处于充足状态 以防电解液相对密度降低而结冰 甚至容器破裂 极板弯曲和活性物质脱落等故障 71 四 蓄电池的储存湿储法和干储法暂不使用的蓄电池进行湿储存 湿储存的方法是先将电池充足电 液面至正常高度 密封加液塞通气孔后 放置室内暗处 储存的时间不宜超过6个月 其间应定期检查电解液相对密度 并用高率放电计检查容量 如低于25 应立即充电 交付使用前也要先充足电 存放期长的蓄电池 最好以干储法储存 72 五 蓄电池的充电 放电后的蓄电池必须通过充电才能重新投入使用新蓄电池和修复后蓄电池首次使用前必须进行初充电蓄电池在正常使用过程中为了保持一定容量 延长其使用寿命 还要进行一些必要的补充充电 均衡充电等维护性充电作业 因此 充电作业是保证蓄电池在整个使用过程中技术性能良好 延长其使用寿命的一个重要环节 根据充电目的的不同 蓄电池的充电作业可分为初充电 补充充电 去硫充电等 73 1 初充电指对新的或更换极板后的蓄电池进行的第一次充电 其操作步骤是 1 加注电解液 加注前 电解液温度不得超过30 放置4 6h 使极板浸透 并调整液面高度至规定值 2 将蓄电池的正 负极接入充电机的正 负极 3 两阶段恒流充电法充电时 第一阶段充电电流为额定容量的1 15 待电解液中有气泡冒出 单格电池电压达2 4V时 转入第二阶段 将电流减小一半 直至蓄电池充足电为止 74 4 充好电的蓄电池应检查电解液的密度 如不符合规定 应用蒸馏水或1 4g cm3的稀硫酸进行调整 并调整液面高度至规定值 调整后 再充电2h 直到电解液密度符合规定为止 注意事项 温度 当温度超过40 时 应将电流减半 如温度继续上升达45 时 应停止充电 待冷却至35 以下时再充电 75 76 补充充电是指对使用中的蓄电池在无故障的前提下 为保持或恢复其额定容量而进行的正常的保养性充电 一般汽车用蓄电池应每隔1 2个月从车上拆下来进行一次补充充电 使用中 如发现下列现象之一时 必须及时进行补充充电 1 电解液相对密度降至1 15g cm3以下时 2 冬季放电量超过25 夏季超过50 时 3 前照灯灯光比平时暗淡 起动无力时 4 单格电池电压降到1 70V以下时 2 补充充电 采用两阶段恒流充电法进行补充充电时 应先用C20 10的电流进行充电 当单格电池电压达到2 4V以上时 改用C20 20的电流充电至充足为止 77 循环锻炼充电是为了避免使用中的铅蓄电池极板硫化的一种预防性充电 汽车用铅蓄电池每隔三个月进行一次 充电方法是 先按补充充电的方法将蓄电池充足电 停歇1h后 再以减半的充电电流值进行过充电至沸腾 再停歇1h后 重新接入充电 如此反复 直到蓄电池刚接入充电时 立即沸腾为止 3 循环锻炼充电 78 去硫化充电是消除铅蓄电池极板轻度硫化 充电方法如下 1 将铅蓄电池按20h放电率 放电至单格电池电压降至1 75V为止 2 倒出电解液 用蒸馏水反复冲洗几次 加入蒸馏水至规定的液面高度 用初充电第二阶段充电电流进行充电 当电解液密度增大到1 15g cm3时 再将电解液倒出 加入蒸馏水 继续充电 反复多次 直至电解液密度不再上升为止 3 换用正常密度电解液 按初充电方法将蓄电池充足电 4 用20h放电率放电 检查容量 若其输出容量达额定容量80 以上 可装车使用 若达不到 更换蓄电池或修理 4 去硫充电 79 5 均衡充电蓄电池在使用过程中 由于制造 使用等因素 会出现各单体电池的端电压 电解液密度 容量等的差异 采用均衡充电的方法可消除这种差异 80 通常蓄电池的充电方法有定流充电和定压充电两种 近年来快速充电 脉冲充电 也逐步推广 6 充电方法 1 定流充电在充电过程中 充电电流保持一定的充电方法 缺点是充电时间长 并且需要经常调节充电电流 81 2 定压充电充电过程中 电源电压U始终保持不变的充电方法 82 3 脉冲快速充电脉冲快速充电 可极大地克服充电过程中所产生的极化现象 有效地提高充电效率 83 第五节蓄电池的故障及排除 教学目的要求 掌握蓄电池的故障及排除主要教学内容 1 蓄电池常见故障2 蓄电池故障排除教学重点 难点 1 蓄电池故障排除 84 蓄电池的故障 蓄电池在使用中所出现的故障 除材料和制造工艺方面的原因之外 在很多情况下是由于维护和使用不当而造成的 蓄电池的内部故障有极板硫化 活性物质脱落 内部短路和自放电等 85 一 极板硫化 定义 蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电 极板上会逐渐生成一层白色粗晶粒的硫酸铅在正常充电时不能转化为二氧化铅和海绵状铅 这种现象称为 硫酸铅硬化 简称 硫化 产生疏化的主要原因 1 蓄电池长期充电不足或放电未及时充电 硫酸铅再结晶 2 电池内液面太低 使极板上部与空气接触而强烈氧化3 电解液相对密度过高 电解液不纯对策 为了避免极板硫化 蓄电池应经常处于充足电状态 放完电应及时送去充电 电解液相对密度要恰当 液面高度应符合规定 86 二 自行放电定义 充足电的蓄电池 放置不用会逐渐失去电量 这种现象称为蓄电池的 自行放电 类型 正常自行放电 故障性自行放电若一昼夜自行放电量超过了2 3 时 则属于故障性自行放电 原因主要有几个方面 1 电解液杂质含量过多2 蓄电池内部短路引起的自行放电 3 蓄电池盖上洒有电解液时 会造成自行放电对策 电解液的配制应符合要求 并使液面不致过高 使用中还应经常保持蓄电池表面的清洁 87 三 极板短路故障现象 开路电压较低 大