汽车电源系统..

汽车电源系统主讲：王晓辉返回课题一电源系统•任务一蓄电池的结构•任务二蓄电池的工作原理•任务三蓄电池的使用与维护•任务四交流发电机的构造•任务五交流发电机的工作原理•任务六交流发电机的检查与维护•任务七常见车型电源系统的工作原理任务一蓄电池的结构•汽车蓄电池的主要用途是为启动发动机和汽车电器用电需求超出发电机输出能力时供电。与此同时，它也对整个电气系统起到稳压作用。•蓄电池一般由壳体、栅架(正负极板)、隔板、电解液、联条和极桩等组成如图1-1所示。•1.壳体•蓄电池的外壳是用来盛放电解液、栅架组及隔板的箱体。大多数汽车蓄电池壳体是由聚丙烯材料制成，它耐酸、耐高温、耐寒、杭振，并具有足够的机械强度。•一般的，蓄电池箱体内有六个单电池(12v蓄电池)，每个单电池都有正极板和负极板。图1-2所示为典型的蓄电池壳体。下一页返回任务一蓄电池的结构•2.栅架(正极板、负极板)•蓄电池的每块正极板和负极板都是构建在框架或栅架上，栅架的主要材料是铅栅架上附有活性物质就成了极板。栅架对活性物质起支撑作用，见图1-3所示。•正极板:在栅架表面附着有过氧化物就是正极板，呈暗褐色。•负极板:在栅架表面附着有纯的多孔铅(称为海绵铅)就是负极板，呈青灰色。•3.隔离板•隔离板(简称隔板)是为了防止正负极板靠在一起而造成短路，如图1-4所示。上一页下一页返回任务一蓄电池的结构•隔板材料需具有多孔性和渗透性的特点，且具有良好的耐酸性和抗氧化性。常见的隔板有木质隔板、微孔橡胶隔板、微孔塑料隔板、玻璃纤维隔板和纸板等。•4.电解液•汽车蓄电池中使用的电解液是用36%的硫酸和64%的蒸馏水混合配制而成的。•电解液的密度一般为1.24~13g/cm3,一般地，在不同气温下电解液密度要求也不尽相同，可参考表1-1(在25℃下完全充足电的蓄电池)。上一页下一页返回任务一蓄电池的结构•5.联条•联条是用于串联单体电池，以提高整个蓄电池的端电压。常见蓄电池联条的串联方式一般是外露式，而新型蓄电池联条的串联方式是采用穿壁式或跨接式结构(在电池内部)，几种方式如图1-5所示。•6.极桩•常见极桩有L形和锥台形的，如图1-6所示。锥台形极桩是蓄电池装配后再铸上的，L形极桩是装配后焊接上去的。为便于识别，极桩的上方或旁边标刻有“+’’(或P),“﹣”(或N)标记，或者在极桩附近涂有颜色(红色为正极，蓝色为负极)。上一页返回任务二蓄电池的工作原理•蓄电池充放电过程(即它的工作过程)就是化学能与电能相互转化的过程:当蓄电池向外供电时，将化学能转化为电能，称为放电;当蓄电池与外部直流电源相连进行充电时，将电能转化为化学能，称为充电。•1.放电过程•在放电过程中，正极板上的氧化铅(PbO2)与电解液中的SO4结合形成硫酸铅(PbSO4)，同时，释放出的O2在电解液中形成H2O(水)。负极板上的铅(Pb)也与电解液中的SO4结合形成硫酸铅(PbSO4)，如图1-7所示。下一页返回任务二蓄电池的工作原理•2.完全放电状态•由上述放电化学反应式可知:蓄电池完全放电后，正极板和负极板生成硫酸铅(PbSO4)，电解液也变成了水(H2O)。一般地，蓄电池不可能完全达到100%的放电状态。而在蓄电池放电后，极板和电解液都接近不活跃状态。完全放电后的电解液大部分为水，在0℃以下会有结冰的危险。•3.充电过程上一页下一页返回任务二蓄电池的工作原理•在充电过程中，硫酸根离子从正极板和负极板中脱离返回到电解液中，变成标准强度的硫酸溶液。正极板还原为氧化铅(PbO2)，负极板也还原为纯铅(Pb)，电解液转变成H2SO4，如图1-8所示。上一页返回任务三蓄电池的使用与维护•一、辨别蓄电池的型号•蓄电池的型号是根据标准JB/T2599-1993的规定制定的。蓄电池产品型号分为三部分，如图1-9所示，其排列及含义如下所示:•第一部分•第一部分表示串联的单格蓄电池数，用阿拉伯数字表示，其额定电压为这个数字的2倍。•第二部分•第二部分表示蓄电池的类型和特征，用两个汉语拼音字母表示。如第一个字母是Q表示启动用铅蓄电池，M表示摩托车用。第二个字母为蓄电池的特征代号，无字母表示普通式铅蓄电池。下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•第三部分•第三部分表示蓄电池额定容量和特殊性能我国目前规定采用20h放电率的额定容量，单位为A·h，用数字表示，特殊性能用字母表示:•G—表示高启动率;•S—表示塑料槽;•D—表示低温启动性能好。•二、蓄电池正负极的识别和充电•充电是蓄电池使用过程中的一个重要环节。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•对于新启用的蓄电池或修复的蓄电池，在使用前必须进行初次充电(激活);使用中的蓄电池也需要进行补充充电，特别是在汽车充电系统发生故障而导致蓄电池充电不足的情况下;在存放期中，3个月要进行一次放电、充电循环处理维护，以保持蓄电池一定的容量，延长其使用寿命。•1.蓄电池正负极的识别•充电时应将蓄电池的正、负极与对应的充电动机的正负极相连。若极性接反，会造成蓄电池的损坏。•一般地，蓄电池的正、负极或周围都分别标有“+’’、“﹣”记号，或正极桩上涂红色，负极桩上涂其他颜色。若标记模糊不清，则可用下述方法进行识别。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•方法一•观察极桩的颜色，使用过的蓄电池正极桩呈深棕色，负极桩呈淡灰色。•方法二•用直流电压表接蓄电池的两极，按照指针偏摆方向判断其正、负极。当指针偏摆正常时，红表棒对应的为正极，黑表棒对应的为负极。•方法三•利用电解液进行识别，将蓄电池的两极接上导线，插入电解液中，导线周围产生气泡多为负极。•2.蓄电池的充电•蓄电池常见的充电方法有三种:定压充电、定流充电和脉冲充电。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•(1)定压充电•始终保持充电过程中充电电压不变的充电方法称为定压充电法。采用这一方法时，要求各支路蓄电池的额定电压必须相等，容量也要一样。定压充电蓄电池的连接方式如图1-10所示。•定压充电的充电电压一般按单体电池电压的2.5倍选用，即6V蓄电池的充电电压为7.5V,12V蓄电池的充电电压为15V。•(2)定流充电•保持充电过程中，使充电电流(一般蓄电池容量的0.1倍以下，如60A·h的蓄电池不大于6A)恒定的充电方法称为定流充电。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•使用定流充电方法时，被充电的蓄电池不论是6V还是12V，均可串联在一起进行充电，见图1-11。串联的蓄电池的容量应尽可能相同，如不相同，充电电流是用小容量的蓄电池算。当小容量的蓄电池充足电后，应从充电电路中去掉，再继续给其他大容量的蓄电池充电。•(3)脉冲充电•利用脉冲充电可实现快速充电。脉冲快速充电的电流波形如图1-12所示。•脉冲快速充电的整个过程由脉冲充电控制电路进行自动控制，其具体过程如下所述。•步骤一上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•充电初始阶段采用大电流充电(相当于额定容量的0.8~1倍的电流)，使蓄电池在短时间内达到额定容量的60%左右。当单体电压上升到2.4V且电解液开始电解而冒气泡时，控制电路使大电流充电停止。•步骤二•先停止充电24~30ms(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，以消除极板孔隙中形成的气泡，然后再停止放电25ms(称后停充)。•步骤三•进行循环脉冲充电。其循环充电过程是:正脉冲充电→前停充→负脉冲瞬间放电→后停充→正脉冲充电，直至充足。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•脉冲快速充电的特点•①无电时间短。初无电一般不超过5h，补无无电只需0.5~1.5h。•②具有显著的去硫化作用、•③节能消耗电能一般为常规充电的80%~85%.•④增加蓄电池的容量因为脉冲快速无电能消除极化，所以充电时化学反应无分，加深了反应深度，使蓄电池容量有所增加。•⑤对蓄电池的寿命有一定影响，仍需进一步改进。•通常情况下，经快速充电的蓄电池只是提高了充电容量，并未充足电。如果想充足，还需要用小电流或正常充电电流进行最后的充电。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•三、蓄电池的检测•1.检查电解液的液面高度•常见检查电解液液面高度的方法有液面高度指示线法、玻璃管测量法和加液孔观察判断法三种。•(1)液面高度指示线法•该法适用于壳体为半透明塑料的蓄电池。这类蓄电池的厂家会在壳体上标有“上限”和“下限”边线，以方便检查电解液液面的高度，如图1-13所示。正常电解液液面高度应在两线之间，低于下线为液面过低，应加蒸馏水进行补充。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•(2)加液孔观察判断法•某些进口轿车的蓄电池的电解液加液孔内侧有电解液液面检视孔，如图1-14所示我们可通过该孔观察液面高度。当电解液液面低于标准时，应加蒸馏水进行补充。•(3)玻璃管测量法•将一根透明空心玻璃管或胶管插入到蓄电池电解液内极板的上平面处，用手指按紧玻璃管上端使管口密封。提起玻璃管，玻璃管内所吸取的电解液的高度即为液面高度，标准值一般为10~15mm，如图1-15所示。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•2.检查蓄电池的剩余电量•蓄电池剩余电量可通过检测电解液密度和电压的方法来判断。•(1)蓄电池电解液密度的检测•使用内装式密度计检测•对于无加液孔的全密封型免维护蓄电池，它的内部一般装有一只内装式密度计。内装式密度计内部有一颗能反光的绿色塑料小球，小球露出液面的面积随着电解液的密度的变化而变化。从检视窗中可以看到小球在不同电解液密度下呈现出不同的颜色状态。我们通过检视窗观察小球呈现的颜色判断蓄电池的剩余电量，见图1-16。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•绿色:说明蓄电池的技术状况良好。•深绿色:说明蓄电池剩余电量不足，应对蓄电池进行补充充电。•淡黄色:说明电解液液面过低，蓄电池必须更换。•使用吸式密度计检测•用密度计测试电解液密度是最直接的一种测试方法。吸式密度计可分为两种，分别是有刻度的和无刻度的。•有刻度的电解液密度计如图1-17所示，吸取蓄电池中的电解液，直到浮子浮起，然后检查浮子高度和浮子刻线之间的关系，即可读出高度的数值。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•用无刻度的电解液密度计也可检测蓄电池的剩余电量:•①液面在黄色区域，说明电量充足;•②液面在绿色区域，说明电量比较充足;•③液面在红色区域，说明蓄电池必须充电。•(2)蓄电池电压的检测•蓄电池静止电动势的测试•用数字式万用表测量蓄电池静止(开路)电动势(图1-18)，若12V标称电压的蓄电池电动势少于12V，则说明蓄电池过量放电;若在12.2~12.5V之间，则说明部分放电;若高于12.5V，则说明蓄电池存电充足。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•高放电率下电压的测试•侧试时，用力将放电计触针刺入正负极，保持15s，若蓄电池能保持在9.6V以上，则说明该蓄电池性能良好，但存电不足;若稳定在10.6~11.6V，说明蓄电池存电充足;若迅速下降，则说明蓄电池已损坏。高放电率下电压的测试方法如图1-19所示。•四、应急跨接启动•汽车蓄电池存电不足启动困难时，可用其他汽车的蓄电池通过专用并联跨接电缆启动车辆。跨接启动电缆连接方法如图1-20所示。•步骤一•拉紧驻车制动器拉杆，把变速器置于空档。上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•步骤二•关掉车上启动时用不到的电器。•步骤三•把红色跨接电缆的一端连接到充电电池正极，再把另一端连接到被充电电池的正极上。•步骤四•把黑色跨接电缆的一端接到充电电池负极上，另一端接到被充电电池车辆的搭铁处。•步骤五上一页下一页返回任务三蓄电池的使用与维护•启动提供充电电池的发动机，让它以较高怠速运转几分钟，然后再发动被充电电池的发动机。•步骤六•拆却跨接电缆时应先拆下被充电电池负极一端的跨接电缆，最后拆下两电池正极间的跨接电缆。•五、蓄电池的使用与维护注意事项•①要经常保持蓄电池的外部清洁，以防间接短路和电极接线柱腐蚀。•②要经常检查蓄电池在车上的安装是否牢靠，电极接线柱与接线头的连接是否紧固。•③定期检查和调整各单体内电解液液面高度