《汽车电器设备构造与维修》课件-项目一　蓄电池

汽车电器构造与维修

项目一蓄电池任务一蓄电池任务一概述任务二蓄电池的构造与型号任务三蓄电池的工作原理与工作特性任务四蓄电池的容量及影响因素任务五蓄电池的充电任务六蓄电池的常见故障及其排除任务七蓄电池的使用与维护任务八新型蓄电池任务一

概述※电源组成：发电机、电压调节器、蓄电池、电流表等。※电源特点：(1)两套电源；(2)并联供电。※电源关系：(1)发动机正常工作时，发电机向用电设备供电，并对蓄电池充电；(2)起动发动机时，蓄电池向起动机和点火系供电。任务一概述※其他总成作用：(1)电流表：用来指示蓄电池的充放电状况。(2)调节器：使发电机在转速变化时，能保持其输出电压恒定。任务一概述蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。蓄电池最主要的作用是：起动发动机时向起动机和点火装置供电。汽油机起动电流为200－600A，有的柴油机起动电流达1000A。一、蓄电池的性质与类型1.性质：蓄电池是一种储存、释放电能的装置。2.种类：(1)按电解液种类分：1）铅酸蓄电池：①特点：价格便宜，内阻小。②分类：湿荷电蓄电池、干荷电蓄电池、少维护蓄电池、免维护蓄电池、胶体电解质蓄电池。任务一概述

一、蓄电池的性质与类型2.种类：(1)按电解液种类分：2）镍碱蓄电池：①特点：容量大，使用寿命长，维护简单，但价格昂贵。②分类：铁镍蓄电池、镍镉蓄电池。(2)按电极材料分：铅蓄电池、铁镍蓄电池、镉镍蓄电池；(3)按使用用途分：汽车用、电瓶车用、电讯用、航标用蓄电池。任务一概述

二、蓄电池的用途1.起动电流：起动发动机时，蓄电池在5～15S内，要向起动机连续供给强大电流（汽油机200～600A，柴油机800～1000A）2.对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。3.用途：1)在起动发动机时，向起动系、点火系、燃油喷射系统和其他电器设备供电(如给发电机提供励磁电流)；2)当发电机电压低于蓄电池电压时，向用电设备和发电机磁场绕组供电；任务一概述二、蓄电池的用途3.用途：3)当取下汽车钥匙时，由蓄电池向时钟、发动机及车身ECU存储器、电子音响系统及防盗报警系统等供电；4）发电机过载时，协助发电机向用电设备供电；5)在发电机正常工作时，将发电机剩余电能储存起来—充电；6)蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定—稳压。任务一概述一、蓄电池的构造※组成：正极板、负极板、隔板、电解液、电池盖、加液孔盖和电池外壳。※电动势：一组极板产生2.1V电动势。任务二蓄电池的构造与型号任务二蓄电池的构造与型号1.极板是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板一般由栅架和活性物质组成，分正极板和负极板两种。（1）正极板上的活性物质是细小结晶形二氧化铅，呈棕红色；（2）负极板上的活性物质是多孔性海绵状纯铅，呈青灰色。任务二蓄电池的构造与型号（3）栅架：铅锑合金制成，上附活性物质。栅架通常含锑5%-7%，加锑提高强度和浇铸性能，但抗蚀性下降。现为锑2%-3%、砷0.1%-0.2%，耐蚀、抗变形。任务二蓄电池的构造与型号1.极板（4）极板厚度国产负极板为1.8mm；正极板为2.2mm。国外产品正负极板均为1.1-1.5mm（薄型极板）任务二蓄电池的构造与型号1.极板（5）正极板组：数片正极板（一般为4-13片）焊接在同一横板上构成。横板上铸有接线柱，接线柱上铸有“+”号，有红色标志。任务二蓄电池的构造与型号1.极板（6）负极板组：数片负极板（一般为5-14片）焊接在另一横板上构成。横板上铸有接线柱，接线柱上铸有“-”号，无色标。任务二蓄电池的构造与型号1.极板（7）极板组：1）组成：由正负极板组各一组组成，正负极板相间布置。为了减轻正极板反应时的变形量，通常负极板比正极板多一片，即每片正极板两侧均有一片负极板。2）目的：增加蓄电池的容量。任务二蓄电池的构造与型号2.隔板（1）作用：为了避免相互接触而短路，正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。（2）要求：隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且化学性能应稳定，并具有良好的耐酸性和抗氧化性。任务二蓄电池的构造与型号2.隔板（3）材料：木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸张、玻璃丝棉等。（4）结构与安装：一面平滑，一面带槽。安装时，槽面应朝正极板，槽上下方向。（5）免维护电池用袋式隔板装正极板。任务二蓄电池的构造与型号3.电解液（1）组成：铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.84g／cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成。（2）密度：一般在1.24－1.31g／cm3的范围之内。气温低用高密度（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、寿命和还原系数。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。任务二蓄电池的构造与型号3.电解液（4）电解液的配制：1）材料—浓硫酸（密度1.84）+蒸馏水。2）容器—陶瓷或玻璃容器。3）方法—将适量蒸馏水倒入容器内,再慢慢加入硫酸,并用耐酸棒不停地慢慢搅拌。4）比例—硫酸与蒸馏水体积比：1:4.33重量比：1:2.365）目标—配成密度1.24—1.30g/cm3（电解液温度为25℃）。任务二蓄电池的构造与型号3.电解液5)安全防护：电解液腐蚀性极强，如果皮肤接触了酸液，要立即用苏打水冲洗，酸液溅到眼睛里要立即用凉水或医用冲眼器冲洗，然后请医生处置。任务二蓄电池的构造与型号4.外壳（1）装配：蓄电池外壳为一整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。（2）要求：外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机械强度。任务二蓄电池的构造与型号4.外壳（3）结构：蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格。结构特点：

沉淀槽、加液孔、加液孔盖通气孔。（4）常用材料：硬质橡胶、聚丙烯塑料等。任务二蓄电池的构造与型号4.外壳（5）加液孔、加液孔盖：每个单格电池都有一个加液孔，旋下加液孔盖，可以加注电解液或检测电解液密度；旋入孔盖可防止电解液溅出，孔盖上有通气孔，使用中应保持畅通，存放中应保持密闭。任务二蓄电池的构造与型号4.外壳（6）蓄电池盖：1）材料—有硬质橡胶和聚丙烯耐酸塑料两种。2）密封—硬质橡胶盖和硬质橡胶壳间缝隙用沥青封口剂填封；塑料盖与塑料壳间用热接合工艺粘合。任务二蓄电池的构造与型号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。

单格间穿墙式联接方式。任务二蓄电池的构造与型号任务二蓄电池的构造与型号2)极柱①分类：A.中间极柱和首尾极柱两类。B.正接线柱和负接线柱。正接线柱用“+”符号标示，其上涂红色；负接线柱上用“-”符号标示，一般不涂颜色。②材料：铅-锑合金浇铸。任务二蓄电池的构造与型号③形状任务二蓄电池的构造与型号二、蓄电池的规格型号按照原机械工业部部颁标准JB2599－85的规定，铅蓄电地产品型号分为三段。Ⅰ--串联的单格电池数。如3，6，分别为3个单格(6V)和6个单格(12V)。任务二蓄电池的构造与型号Ⅱ--蓄电池的类型和特征，由两个汉字拼音字母组成。第一个字母为：Q—起动用蓄电池；

M—摩托车用蓄电池；第二个字母为特征代号：

A—干荷电；H—湿荷电；W—免维护；S—少维护；F—防酸式；M—密闭式；

B—半密闭；Y—液密式；Q—气密式；

I—激活式；D—带液式；J—胶质式；无字母为干封式。任务二蓄电池的构造与型号Ⅲ--蓄电池的额定容量

A、额定容量—我国规定用20h放电率的容量表示。单位为Ah。B、特征性能—

Q—高起动率

S—塑料外壳

D—低温起动性能好任务二蓄电池的构造与型号解放CA1091汽车用蓄电池6-QA-100即是6个单格电池额定电压12伏额定容量100Ah起动型干荷蓄电池任务二蓄电池的构造与型号东风EQ1090汽车用蓄电池6-Q-105即是6个单格电池额定电压12伏额定容量105Ah起动型蓄电池任务二蓄电池的构造与型号6-QAW-100即是6个单格电池额定电压12伏额定容量100Ah起动型干荷电免维护蓄电池任务三蓄电池的工作原理和工作特性一、蓄电池的工作原理双极硫酸盐化理论蓄电池放电时参与化学反应的物质，正极板上是PbO2，负极板上是Pb，电解液是硫酸水溶液。蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板上的pb都变成PbSO4水溶液，电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。蓄电池充电时，则按相反的方向变化。任务三蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的化学反应方程式为:正极电解液负极正极电解液负极任务三蓄电池的工作原理和工作特性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+Pb-2e→Pb2+电子留在负极板上，使负极板具有负电位，为-0.1V。任务三蓄电池的工作原理和工作特性正极板：PbO2溶于电解液PbO2+2H2O→Pb(OH)4

Pb(OH)4→Pb4++4OH-

OH-留在电解液中，Pb4+

沉附在正极板表面,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任务三蓄电池的工作原理和工作特性2.蓄电池的放电（1）概念将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。任务三蓄电池的工作原理和工作特性（2）化学反应如果将蓄电池与外电路的负荷接通，电子e从负极板经过外电路的负荷流往正极板，使正极板的电位下降，从而破坏了原有的平衡状态，发生电化学反应。（3）结论①电极间接用电器时，负极板电子转移到正极板，补充了正极板电子，使反应持续进行。②生成的PbSO4分别附着在正负极板上。③正负极板上的活性物质逐步转变为PbSO4而不断被消耗。④电解液中的H2SO4不断地被消耗而变成水，电解液密度变小。因此，测量电解液密度可以检验蓄电池放电程度。⑤从理论上说，蓄电池这种放电过程将会使极板上所有物质全部转变为硫酸铅，但实际转化的只有20-30%。因此，采用薄型、多孔性极板可提高容量。任务三蓄电池的工作原理和工作特性任务三蓄电池的工作原理和工作特性3.蓄电池的充电(1)概念：将电能转换成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。充电时蓄电池的正负两极接通直流电源。任务三蓄电池的工作原理和工作特性(2)化学反应当电源电压高于蓄电池的电动势E时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的负极流出，也就是电子由正极板经外电路流往负极板。这时正负极板发生的化学反应正好与放电过程相反。(3)结论在外界电场作用下，电解液中的H2O与负极PbSO4均被电离，Pb2+被负极吸引并从负极上得到充电电源送来的电子，还原成Pb附着在负极板上，形成海绵状Pb，O2-被吸引在正极板周围，正极板上PbSO4电离出来的Pb2+在极板周围电场作用下失去两个电子变成Pb4+，与O2-结合成PbO2附着在正极板表面。SO42-与H2O离解出的H+结合成H2SO4，留在电解液中。这样，正极板上PbSO4被逐步转变成PbO2，负极板上的PbSO4被逐步转变成海绵状Pb，生成的H2SO4使电解液密度增大，蓄电池恢复到放电前的状态。任务三蓄电池的工作原理和工作特性任务三蓄电池的工作原理和工作特性(4)水的分解反应充电过程中，电解液的相对密度将升到最大值，并会引起水的分解：

H2SO4≒2H++SO42-负极上的反应：2H++2e→H2↑正极上的反应：2SO42-+2H2O-4e→2H2SO4+O2↑蓄电池总的反应：H2SO4+2H2O→H2SO4+2H2↑+O2↑可见：反应的实际是分解水：2H2O→2H2↑+O2↑任务三蓄电池的工作原理和工作特性4.蓄电池充放电过程结论(1)

蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。(2)蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。(3)在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。(4)充电后期，会因电解水产生气体，应注意排气畅通，以防爆炸。任务三蓄电池的工作原理和工作特性二、蓄电池的工作特性蓄电池的静止电动势及基本电特性蓄电池的内阻蓄电池的放电特性蓄电池的充电特性

任务三蓄电池的工作原理和工作特性1.静止电动势及基本电特性(1)静止电动势Ej：蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差称为静止电动势。(2)开路电压：理论上，开路状态下的端电压并不等于蓄电池的电动势。但是，开路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V。任务三蓄电池的工作原理和工作特性开路电压（静止电动势）公式1)当温度为15℃时：Ej=0.84+ρ15℃（V）式中：Ej—静止电动势(V)0.84—温度换算系数

ρ15℃--15℃时的电解液密度(g/cm3)汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间，因此ES=1.97～2.15（V）任务三蓄电池的工作原理和工作特性2)当温度不为15℃时，密度修正为：

ρ15℃=ρ+β(15-t)式中：ρ—实测密度(g/cm3)β—密度的温度换算系数。数值为0.00075g/cm3.含义为：电解液温升1℃，密度下降0.00075g/cm3.t—实测温度(℃)任务三蓄电池的工作原理和工作特性(3)蓄电池端电压的测量端电压包括开路电压、放电电压和充电电压，取决于蓄电池的工作状况。1)开路电压：在发电机未正常工作时测量的蓄电池端电压为开路电压。一般为12V。2)充电电压：在发电机正常工作时测量的蓄电池端电压为充电电压。一般为14V。3)放电电压：起动发动机时测量的蓄电池端电压为放电电压。约为8-11V。实际测量时采用高率放电计模拟起动状态。任务三蓄电池的工作原理和工作特性2、蓄电池的内阻(1)组成电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条与极柱接触电阻等。(2)影响因素1)放电程度放电程度越高，PbSO4越多，极板电阻越大。2)隔板电阻与材料木质隔板多孔性差，其电阻比橡胶和塑料隔板电阻大。任务三蓄电池的工作原理和工作特性3)联条电阻与联条形式：传统的外露式联条比内部穿壁式、跨越式联条电阻大。4)电解液密度：电解液密度一般为1.2g/cm3时，电阻最小，过低（H+和SO42-少）或过高（粘度大）内阻均增加。5)电液温度：温度低，粘度大，电解液电阻大。(3)结论：铅酸蓄电池内阻一般很小，故可提供大电流，适于作起动电源。任务三蓄电池的工作原理和工作特性2.放电特性(1)概念在恒流放电过程中，蓄电池的端电压和电解液相对密度随时间而变化的规律。任务三

蓄电池的工作原理和工作特性2.放电特性(2)方法将完全充足电的蓄电池以20h放电率的电流进行放电，在放电过程中不断地调节外接的电位器，使放电电流保持稳定不变，每隔一定的时间，测量端电压和电解液密度，得到如图所示的放电特性曲线。极化：在充电后期的化学反应中，电池两极间的电位差会高于两极活性物质的平衡电位（每单格为2.1V），这种现象称为“极化”。1.欧姆极化：它是电流通过极板、隔板、电解液等所产生的电压降，随正负极板上参加化学反应的活性物质多少、电解液的相对密度、温度的高低而变化，且在充电结束后自动消失。2.浓差极化：电解液中，离解的各种离子在电场作用下按自己遵循的方向向移动，在极板界面上参加反应而消耗。因离子的“电迁移”和“扩散”速度稍慢，在电液中形成浓度差，造成电极电位与平衡电极电位间的差值，称为浓差极化。充电电流大，极化明显，停充后，因离子扩散而消失。3.电化学极化：充放电过程中，深层次的活性物质反应其反应速度比电子移动速度慢，形成电荷积累，阻碍化学反应，引起极板极化。任务三蓄电池的工作原理和工作特性(3)单格电池电压变化规律1）开始放电阶段：端电压由2.14V迅速下降至2.1V。极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下降，浓差极化增大，端电压迅速下降。任务三蓄电池的工作原理和工作特性(3)单格电池电压变化规律2）相对稳定阶段端电压缓慢下降至1.85V。极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，孔内外电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢下降。任务三蓄电池的工作原理和工作特性3）迅速下降阶段端电压由1.85V迅速下降至1.75V，电解液密度达最小值ρ15℃=1.11g/cm3。放电接近终了时，电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大，端电压迅速下降。任务三蓄电池的工作原理和工作特性4）蓄电池放