学习任务1_车载电源的使用与维护

汽车电器设备构造与维修 概述 汽车电子技术的现状与发展 汽车电子技术发展始于20世纪50年代 分为三个阶段 第一阶段 从20世纪50年代中期到70年代中期 主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造 如在车上装了晶体管收音机 第二阶段 从20世纪70年代末期到90年代中期 为解决安全 污染 和节能三大问题 研制出电控汽油喷射系统 电子控制防滑制动装置和电控点火系统 第三阶段 20世纪90年代中期以后 电子技术广泛的应用在底盘 车身 和车用柴油发动机多个领域 eg 目前发动机上常用的电控系统有 电控燃油喷射系统 电控点火系统 怠速控制系统 排放控制系统 增压控制系统 警告提示系统 自我诊断与报警系统 失效保护系统和应急备用系统 现代汽车电器设备的作用及其发展 1 早期汽车电器设备的特点电器数量少 自动化程度低 可靠性差 仅为辅助设备 处于附属地位 完成一些基本的任务 2 现代汽车电器设备的特点现代汽车是将电子 计算机及航空技术应用到汽车上 电器数量多 自动化程度高 可靠性好 3 现代汽车电器设备的作用现代汽车电器设备的性能好坏 直接影响到汽车的动力性 经济性 安全性 可靠性 舒适性及排放性 电器设备在很大程度上决定了汽车的性能 4 汽车电器设备的发展方向使汽车操纵逐步实现自动化和智能化 1 1 1汽车电源的组成汽车电器设备的组成 电源 用电设备 全车线路配电装置 蓄电池 发电机及调节器 起动系 点火系 照明系 信号装置 仪表及警报装置 辅助电器 电子控制系统等 中央接线盒 保险装置 继电器 电线束及插接件 电路开关等 学习任务1车载电源的使用与维护项目1 1修理工作任务描述 低压电源12V 汽油机 or24V 柴油机 汽车电器设备的特点 直流电源 1 汽车发动机是靠电力起动机起动的 它是直流串激式电动机 必须由蓄电池供电 2 蓄电池充电必须用直流电 单线制在汽车电子系统中从电源到用电设备只用一根导线相连 而用汽车底盘 发动机等金属机体作为另一公用导线 负极搭铁汽车电子系统采用单线制时 蓄电池的一个电极接到车体上 俗称 搭铁 若蓄电池的负极与车体相接 就称负极搭铁 反之称为正极搭铁 按照国家标准规定 国产汽车的电气系统均采用负极搭铁 蓄电池是一种化学电源 即能将电能转化为化学能储存 也能通过其内部的化学反应向用电设备供电 是一个可逆的低压直流电源 项目1 2蓄电池 蓄电池的分类及功用 蓄电池的分类 铅酸蓄电池 镍碱蓄电池 普通 干荷 湿荷 免维护 汽车用蓄电池 电动车蓄电池 补充 蓄电池的功用蓄电池的功用有哪些 1 起动时 向起动机和点火系统供电 2 发电机不发电时 发动机低速 向用电设备和发电机励磁绕组供电 3 储能 发动机中高速 将发电机剩余电能转化为化学能储存起来 4 过载时 协助发电机向用电设备供电 5 保持系统电压稳定 相当于一个大电容器 吸收电路中出现的瞬时过电压 保护电子元件 保持汽车电气系统电压稳定 1 2 1蓄电池的结构 免维护蓄电池 普通铅酸蓄电池 干荷蓄电池 1 2 1普通铅蓄电池的构造 极板 隔板 电解液 外壳 极板 由栅架和活性物质组成 栅架 1 2 1 1极板 极板分正极板和负极板 正极板 二氧化铅 PbO2 褐色 棕红色 负极板 海绵状纯铅 Pb 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 极板组 注意 负极板比正极板多一块 隔板 在正 负极板间起绝缘作用 可使电池结构紧凑 A 隔板有许多微孔 让电解液畅通无阻 B 隔板一面平整 一面有沟槽 沟槽面对着正极板 使充放电时 电解液能通过沟槽及时供给正极板 当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部 1 2 1 2隔板 电解液 用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制成配制成的电解液比重一般在1 24 1 30g cm3之间 对电解液浓度的选择北方南方略有不同 见表2 1 注意腐蚀性 1 2 1 3 电解液 材料 硬橡胶 塑料两种 聚丙烯塑料 外壳上有链条和加液孔 1 2 1 4外壳 联条 串联各单格电池 材料为铅 加液孔盖 注意孔盖上小孔的作用 蓄电池的每一个单格都有一个加液孔 为加注电解液和检测电解液密度所用 孔盖上有通气孔 该小孔应经常保持畅通 一便随时排除蓄电池化学反应放出的氢气和氧气 防止外壳涨列和发生事故 1 2 1 5附件 补充 蓄电池的型号XXXXX字母表示其具有的特殊性能第3部分表示蓄电池的额定容量用阿拉伯数字组成第2部分表示蓄电池的类型和特征 用汉语拼音字母表示 第1部分表示串联的单格电池数用阿拉伯数字组成 每个单格电池能提供2V电压 例如 6 QAW 100S表示由6个单格串联而成 标准电压为12V 额定容量100A h的干荷电式免维护蓄电池 它采用了塑料整体式外壳 蓄电池的选用1 额定电压应一致2 容量必须满足汽车启动要求3 根据技术参数进行选择 1 2 2免维护蓄电池的特点 免维护蓄电池 也叫MF蓄电池 即英文Maintenace Free的缩写 是指在规定的使用条件下 使用期间不需要进行维护的蓄电池 对于车用铅蓄电池来讲 也就是使用期间不需经常添加蒸馏水的蓄电池 免维护蓄电池的特点 1 使用中不需补加注蒸馏水或很少加注蒸馏水 2 使用寿命长 一般为4年 为普通蓄电池的2 3倍 3 内阻小 起动性能好 4 自放电少 不需补充充电桑塔纳轿车以及国内外中 高档轿车和军用汽车大多采用 1 2 3铅蓄电池的工作原理 1 电动势的建立正极板上 PbO2 2H2O Pb OH 4Pb OH 4 Ph4 4OH 正极板的电极电位约为 2 0V 负极板的电极电位约为 0 1V 在静止状态下的电动势Ej约为2 1V 实际测定的结果是Ej 2 044V 1 2 3 1蓄电池的静止电动势 Ej 0 84 25 式中 Ej 蓄电池的静止电动势 单位为V 25 25 时电解液的密度 g cm 3 25 t t 25 式中 t 实测的电解液密度 t 测量时电解液温度 单位为 密度温度系数 取 0 00075 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 1 2 3 2蓄电池的放电 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 补充 蓄电池的放电特性 放电时 由于蓄电池内阻尼的影响 蓄电池端电压Uf低于其电动势E 即Uf E一IfR0当Uf从2 1V 1 85V 1 75V时 立即停止放电 放电停止后 Uf 1 95V 一般来说 电解液密度每下降0 04g cm3 蓄电池放电量大约为额定容量的25 蓄电池放电终了的特征如下 单格电池电压下降至放电终止电压 以20h放电率放电 单格电池电压降至1 75V 电解液密度下降至最小的许可值 大约为2 11g cm3 在外电源的作用下 迫使 个电子从正极板返回负极板 形成从正极板流向负极板的充电电流 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 蓄电池的充电过程 3 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 充电时 Uc E IcR0当蓄电池单格电池电压达到2 3 2 4V时 极板上PbSO4已基本被还原成活性物质 这时充电接近终了 当单格电池电压升至2 7V时 继续充电2 3h 以保证蓄电池完全充电 充电停止后 附加电位消失 单格电池电压又迅速降至2 1V左右 蓄电池充电终了的特征是 蓄电池的端电压上升至最大值 单个电池电压为2 7V 且2h内不再变化 电解液的密度上升至最大值 且2h内基本不变 蓄电池剧烈地放出大量气泡 电解液沸腾 1 检测蓄电池液面高度 1 检查蓄电池外壳是否破裂或发生电解液泄露 2 检查蓄电池通气孔塞是否损坏或堵塞 3 检查蓄电池正 负极柱是否有氧化物 清洁蓄电池外壳 并用钢丝刷或极柱接头清洗器清洁极桩和电缆卡子上的氧化物 清洁后涂抹一层凡士林或润滑脂 2 检测蓄电池电解液液面高度 1 玻璃管测量法 2 观察液面高度指示线法 1 2 5蓄电池的外观检查 1 检测蓄电池液面高度 1 玻璃管 2 观察液面高度指示线 3 从加液孔观察 2 检测蓄电池电解液密度电解液的密度用吸式密度计测定 如图所示 将密度计插入电池单体内 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密度值 注意在测量密度时 应同时测量电解液温度 并将测得的电解液相对密度换算成15 时的相对密度值 1 2 6蓄电池的电解液液面及密度检测 1 2 7蓄电池的容量检测影响蓄电池容量的因素 1 蓄电池的容量C Iftf式中 C 蓄电池的容量 单位为A h If 放电电流 单位为A tf 放电时间 单位为h 额定容量概念 GB5008 1 1991标准规定 以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为 25 5 密度为 2 28 0 01 g cm3 25 的条件下 连续放电到规定的单格终止电压1 75V 蓄电池所输出的电量 称为蓄电池的额定容量 记为C20 储备容量是指充足电的蓄电池在电解液温度为25 条件下 以25A电流放电到单格终止电压1 75V时所能维持的时间 符号为Cm 单位为min 起动容量表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力 用倍率和持续时间表示 起动容量有两种规定 常温起动容量和低温起动容量 1 常温起动容量常温起动容量为电解液初始温度25 时 以5min放电率的电流放电 放电5min至单格电池电压降至1 5V时所输出的电量 例如 对于6 Q 100型蓄电池 C20 100A h 在电解液初始温度为25 时 以3C20A 3 100A 300A的电流放电5min 单格电池电压降至1 5V 蓄电池端电压降至1 5 6V 9V 其起动容量为 300 5 60 A h 25A h 2 低温起动容量低温起动容量为电解液初始温度 18 时 以5min放电率的电流放电 放电2 5min 至单相电池电压降至1V时所输出的电量 2 蓄电池容量的影响因素1 结构因素蓄电池极板的表面积越大 极板片数越多 参加反应的活性物质就越多 容量就越大 另外 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 放电电流越大 蓄电池的容量就越小 当放电电流增大时 化学反应速度加快 PbSO4堵塞孔隙的速度也越快 导致极板内层大量的活性物质不能参与反应 蓄电池的实际输出容量减小 注意 一次起动时间不应超过5S 连续两次起动应间隔15S以上 2 电解液温度 见右图 3 电解液密度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 蓄电池的容量检测用温度计和密度计记下未放电前蓄电池的常温和初始密度1 确定放电读数 高率放电计 2 秒表 放电时间 温度计 温度 密度计 放电后密度3 重复4 分析 高率放电计是模拟接入起动机负荷 测量蓄电池在大电流 接近起动机的起动电流 放电时的端电压 用以判断蓄电池的放电程度和起动能力 如图所示 一般技术状况良好的蓄电池 用高率放电计测量时 单体电池电压应在1 5V以上 并在5s内保持稳定 如果5s内电压迅速下降或某一单体电池电压比其他单体电池低0 1V以上时 表示该单体电池有故障 应进行修理 1 2 8蓄电池常见故障及排除 3 正极板栅架腐蚀正极板栅架腐蚀的主要特征是极板呈腐烂状态 活性物质以块状堆积在两隔板之间 蓄电池输出容量降低 正极板栅架腐蚀的主要原因是氧化所致 蓄电池是直流电源 必须用直流电源对其进行充电 充电时 充电电源的正极接蓄电池的正极 充电电源的负极接蓄电池的负极 汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机 充电间多采用硅整流充电机 晶闸管整流充电机和智能充电机等 1 2 9蓄电池的充电 1 充电设备 快速充电机 1 恒压充电 定电压充电 在充电过程中 直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电 采用定压充电时 应注意选择充电电压 电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象 造成极板损坏 电压选择过低则会使蓄电池充电不足 一般单格电池充电电压定为2 5V 即蓄电池的充电电压应为 14 80 0 05 V 6格电池 或 7 40 0 05 V 3格电池 此外 充电初期最大充电电流不应超过0 3C20A 否则应适当调低充电电压 待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值 2 蓄电池充电的方法 2 恒流充电在充电过程中 充电电流保持一定的充电方法称为定流充电 方法 充电电流大小 为C20的1 15 l 10 当单格电压达2 4V时 充电电流减小一半 直到充满为止 特点 有较大的适应性 可以任意选择和调整充电电流 因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电 例如 新蓄电池的初充电 使用中的蓄电池补充充电 去硫充电等 定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流 充电时间长 3 脉冲快速充电采用快速充电 新蓄电池初充电不超过5h 补充充电只需要0 5 1 5h 大大缩短了充电时间 提高了效率 目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法 一般在蓄电池集中 充电频繁的场合或应急部门使用快速充电 但其输出容量较低 能量转换效率也较低 不能将蓄电池完全充足 且对蓄电池的寿命有不利的影响 3充电的种类 1 初充电初充电的特点是充电电流小 充电时间长 A 加注电解液按制造厂的规定 加注一定密度的电解液 液面高出极板上沿15mm 加注电解液后 蓄电池应静置3 6h 待温度低于35 才能进行充电 B 初充电过程第一阶段充电电流约为额定容量的1 15 充电至电解液中逸出气泡 单格电压达到2 4v时为止 第二阶段充电电流减半 充电至电解液沸腾 密度和瑞电压连续3h不变时为止 C 注意事项 充电过程中应经常测量电解液温度 上升到40 时应将充电电流减半 上升到45 时应停止充电 待冷至35 以下再行充电 初充电接近完毕时应测量电解液密度 如果不符合规定值 应用蒸馏水或密度为2 400g cm3的电解液调整 调整后再充电2h 新蓄电池充电完毕后 要以20h放电率放电 再次充电 然后又以20h放电率再次放电 如果第二次放电的蓄电池容量不小于额定容量的90 就可以使用了 2 补充充电如果电解液密度下降到2 150g cm3以下 或单格电池电压下降到1 75V以下 或冬季放电超过25 夏季放电超过50 或前照灯灯光比平时暗淡 或起动无力 则必须进行补充充电 补充充电可采用定流充电 也可采用定压充电 若采用定流充电方法 其充电过程与初充电相似 但充电电流可以略大一些 第一阶段的充电电流为额定容量的1 10 充电至单格电池电压达到2 4V时电流减半 直至充足 若采用定压充电 其充电方法如下 将蓄电池与充电电源连接 将电压调至规定值 观察充电电流 如果电流超过0 3C20A 应适当降低电压 待蓄电池电动势升高后再将电压调至规定值 充电电流在连续2h内变化不大于0 1A 且电解液密度无明显变化 则可以认为充电结束 3 预防硫化过充电为预防硫化 蓄电池每隔3个月进行一次预防硫化过充电 先用补充充电的电流值将电池充足 然后间歇lh 将电流值减半继续充至沸腾 这样反复数次 直到蓄电池刚一接入直流电源充电就立即沸腾起来 这时就可以结束充电了 4 去硫充电去硫充电 光倒出容器内的电解液 用蒸馏水反复冲洗数次 然后加入蒸馏水 用初充电电流进行充电 并且随时测量电解液密度 当密度上升到2 150g cm3时 要加蒸馏水冲淡 继续充至密度不再上升 然后进行放电 反复进行到在6h内密度值不再变化时为止 最后按初充电的方法充电 调整电解液密度至规定值 5 锻炼循环充电即按正常的充电方法将蓄电池充足 然后以20h放电率放完 再按正常充电方法充足 蓄电池充电注意事项 严格遵守各种充电方法的充电规范 将充电机与蓄电池连接时 要注意极性 在充电机工作时 不要连接或脱开充电机引线 在充电过程中 要注意电压和电解液密度 在充电过程中 要注意各个单格电池的温升 充电时 打开蓄电池加液孔盖 使气体顺利逸出 通风好 严禁在附近产生电火花 明火和吸烟 充电时 导线必须连接可靠 蓄电池的使用与维护 蓄电池的维护 定期检查蓄电池安装是否牢固 线夹与极桩的连接是否牢固 并及时清除线夹和极桩上的氧化物 在其表面涂上凡上林或黄油可防止氧化 经常检查蓄电池表面是否清洁 应及时清除灰尘 油污 电解液等脏物 畅通加液孔盖通气小孔 定期检查电解液的液面高度 液面一般应高出极板10 15mm 液面过低时应及时补充蒸馏水 除非确知液面降低是由于电解液溅出所致 否则一般不允许加注硫酸溶液 检查蓄电池的放电程度 如果放电程度冬季超过25 夏季超过50 时 就应对蓄电池立即进行补充充电 定期对蓄电池进行补充充电 不考虑蓄电池放电程度强制性进行补充充电 以保证蓄电池始终保持充足电状态 避免极板硫化 定期补充充电一般为每月一次 城市公共汽车可短些 而长途运输车辆可更长一些 连接蓄电池时 细心查明极性 不要接错 脱开蓄电池时 始终要先拆负极 搭铁 电缆 千万不要把工具放在蓄电池上 它们可能会同时触及两个极桩 使蓄电池短路而引起事故 1 免维护蓄电池 1 免维护蓄电池的概念 所谓免维护蓄电池 是指在规定的使用条件下 使用期间不需要进行维护的蓄电池 对于车用铅蓄电池来讲 也就是使用期间不需经常添加蒸馏水的蓄电池 免维护蓄电池与普通铅蓄电池的最大区别是极板材料不同 不仅改善了使用性能 还延长了使用寿命和储存寿命 1 免维护蓄电池失水量少 使用中一般不需添加蒸馏水 2 免维护蓄电池的栅架采用的是铅钙合金 特点是晶粒较细 耐腐蚀 不易形成微电池 自行放电量小 3 免维护蓄电池有集气室和新型的通气装置 可避免水分散失 有效的防止酸气外逸 从而很大程度的降低了硫酸气对极桩连接件的腐蚀 2 免维护蓄电池的特点 4 免维护蓄电池的起动电流比普通铅蓄电池大 起动性能好 一方面是由于铅钙合金的导电性能比铅锑合金好 蓄电池内阻小 输出电流大 另一方面是由于免维护蓄电池采用内连式连接 缩短了连线长度 功率损失小 放电电压高 5 免维护蓄电池采用铅钙合金制作栅架 增加了机械强度 提高了耐充性 还有效的防止活性物质脱落 提高了使用寿命 它的全称是干式荷电铅酸蓄电池 它的主要特点是负极板有较高的储电能力 在完全干燥状态下 能在两年内保存所得到的电量 使用时 只需加入电解液 等过20 30分钟就可使用 2 干荷蓄电池的概念 2 干荷蓄电池 1 在规定的贮存期内 一般2年 只要加注符合规定密度的电解液 并调整好液面高度 搁置2h后即可使用 勿需进行初充电 2 对存储时间超过规定贮存期的干荷电蓄电池 因为极板可能部分氧化 所以在使用前应以补充充电的电流充电5 1Oh后再用 2 干荷蓄电池的特点 3 正 负极板都具有干荷电性能 正极板的活性物质是二氧化铅 其化学性比较稳定 荷电性能可长期保持 负极板的活性物质是海绵状铅 因其表面积较大 化学活性较高 易被氧化 故要制成干荷电极板 其制造工艺与普通负极板大不相同 4 干荷蓄电池的补充充电是采用恒电流充电法 充电电流值应为蓄电池额定容量值的1 10 当充电至蓄电池电解液密度在2h内不再上升 端电压上升到1 65V左右 有大量气泡从加液口冒出 电解液密度为1 27 1 29时 表明已充足电 勿需继续充电了 3 胶体电解质蓄电池 胶体电池也是铅酸电池范畴的二次电池 它依然用密度为1 28g cm3的硫酸水溶液 但在其中添加了Na2OSiO2 电解液呈胶体状 乳白色的凝胶 构成了胶体电解质 胶体的状况会随着温度和电场的作用而变化 1 胶体电解质蓄电池概念 电解质凝胶化 使电池绝不漏液 且能从一般的以稀硫酸为电解质的电池多灌10 50 的电解质 延长了使用寿命 充电接受能力强 容量衰减慢 能量转换效率高 自放电率小 采用优质合金板栅 超纯电解液 循环寿命长 25 正常使用 标准情况下循环次数在480次以上 耐低温在 20 状态下的放电 达到常温状态的95 安全可靠 绿色环保 2 胶体电解质蓄电池的特点 4 碱性电池 目前 镍镉电池的