汽车充电系统基本结构、工作原理及检修方法

汽车电源系统基本结构、工作原理及检修方法重、难点：1.蓄电池、发动机、电压调节器的结构、检修、更换。2.充电系统故障检修方法。汽车电源系统组成组成：启动用蓄电池、交流发电机、电压调节器、点火开关、充电指示灯、易容线。图3.1汽车充电系统组成汽车电源系统组成汽车用蓄电池是什么样的结构？它是如何工作的？常见故障有哪些？如何检测、维修与更换？任务一蓄电池基本结构、工作原理及检修方法一.起动型蓄电池结构及工作原理（1）蓄电池的功用蓄电池与发电机共同构成了车辆的电源系统，二者并联向用电设备供电，保证车辆正常运行。蓄电池的作用如下：①发动机起动时，向起动机和点火系统供电；②未启动发电机前，向电气设备提供电能；③发电机不发电或发电量不足时，蓄电池向用电设备供电；④发电机正常发电时，蓄电池储存电能；⑤充当稳压器，当发电机转速和用电负载发生较大变化时，可保持电路电压的相对稳定，同时吸收电路中随时出现的瞬时高电压，以保护用电设备不被损坏，尤其是电子元件不被击穿。（2）铅酸型普通蓄电池的构造组成：主要由极板组、隔板、电解液、壳体及极柱、联条、加液孔盖等。图3.3蓄电池结构12V蓄电池：由6个2V单格电池组成，6个单格电池串联。图3.3蓄电池内部结构外壳用来储存电解液和存放极板组，外壳应该具有耐酸、耐热、耐寒、耐震及绝缘性能好特点，材料一般为硬橡胶或工程塑料。极板组分正极板和负极板，均由栅架和填充在其上的活性物质构成，不同的蓄电池具有不同的材料。正极板上的活性物质是呈深棕色的二氧化（PbO2），负极板上的活性物质是呈青灰色海绵状的纯铅（Pb）。各组成功能隔板材料：具有多孔性结构，可让电解液自由渗透。电解液：一般用相对密度为1.84的纯净硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，密度一般在1.24～1.30g/cm3的范围内。硫酸标准见GB4554—84规定，蒸馏水标准见ZBK84004—89的规定。加液孔盖：孔盖上有通气孔，加装一个氧化铅过滤器，可以加液，也可以避免水蒸气逸出，减少水的消耗，新蓄电池在使用时应注意将通气孔打通。（3）铅酸蓄电池的工作原理蓄电池工作原理：蓄电池工作是一个充、放电过程。电能与化学能的相互转换就是通过极板上的活性物质与电解液中的硫酸进行化学反应来实现的。a.放电过程原理当蓄电池与外部负载连接时,蓄电池通过发生在浸在电解液中的两块正负极板之间的化学反应产生电流,此电流驱动外部负载,将化学能转换成电能。负极板:Pb-2e Pb2+Pb2++S  PbSO4附在负极板上。24O正极板:Pb4++2e Pb2+Pb2++S  PbSO4附在正极板上。24O放电时化学反应总方程式为:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O电解液中:H++OH- H2OS  减少24O蓄电池放电终了的特征为:单个电压降到放电终止电压,并且电解液密度降到最小终止值。图3.6蓄电池放电特性蓄电池放电为恒流放电，蓄电池端电压Uf和电解液密度ρ25℃随时间ｔf变化如图第一阶段，开始放电阶段（2.1V~2.0V），电压下降较快第二阶段，相对稳定阶段（2.0V~1.85V）第三阶段，迅速下降阶段（1.85V~1.75V）。放电终止标志为：单格电池电压下降到放电终止电压值（以20h放电率放电时，此值为1.75V）；电解液相对密度下降到最小许可值，约为1.11。过放电对蓄电池十分有害，易使极板损坏。b.充电过程原理图3.7蓄电池充电原理使用充电装置将直流电压加在蓄电池上，当这个电压高于蓄电池电压时，电流从蓄电池的正极流入、负极流出此时，在蓄电池内部会发生电化学反应，从而将电能转换成化学能。充电过程中，电流为恒流，蓄电池端电压Uf和电解液密度ρ25℃随时间ｔf变化。充电结束表现特征为：端电压和电解液密度上升到最大，且在2h小时内不上升；电解液中剧烈冒汽泡，呈沸腾现象。b.充电原理三个阶段：第一阶段是开始充电阶段（2.0V~2.1V），端电压迅速上升；第二阶段是稳定上升阶段（2.1V~2.3V）；第三阶段是迅速上升阶段（2.3V~2.7V）。长时间过充电易加速极板活性物质的脱落，使极板过早损坏，因此必须避免过充电。图3.8蓄电池充电特性（4）蓄电池的型号及类型按照行业标准JB/T2599—1993的规定，蓄电池产品型号分为三部分，其排列形式是：“□-□□-□□”，它所表示的含义见下表。第一部分第二部分第三部分串联的单格电池数蓄电池的类型蓄电池的特征蓄电池的额定容量蓄电池的特殊性能用阿拉伯数字表示：3——表示3个单格，额定电压6V；6——表示6个单格，额定电压12V用大写的汉语拼音表示：Q——启动用铅蓄电池；N——内燃机车用蓄电池；M——摩托车用蓄电池用大写的汉语拼音表示：A——干荷电铅蓄电池；H——湿荷电铅蓄电池；W——免维护铅蓄电池；M——密封式铅蓄电池；S——少维护铅蓄电池；J——胶体式铅蓄电池20h放电率的额定容量，单位为A·h，单位略去不写用大写的汉语拼音字母表示：G——高起动率；D——低温性能好；S——塑料槽蓄电池蓄电池的型号（5）蓄电池的容量蓄电池在规定条件下（规定放电温度、放电电流和终止电压）放出的电量称为蓄电池的容量，单位：安培小时（A·h）。额定容量——蓄电池的额定容量是用20h放电率来标定的。将充足电的新蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以20h放电率的放电电流连续放电至单格平均电压到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量，表示方法为放电电流乘以放电时间，单位：安培小时（A·h）二.蓄电池使用维护注意事项1.蓄电池使用2.蓄电池保养3.蓄电池储存1）蓄电池使用①不要连续使用起动机，两次起动之间时间间隔为15s以上，连续3次起动不了，应该查明原因、排除故障后再起动。②安装时，应固定可靠；搬运时，应轻搬轻放。③经常检查电解液的液面高度。④冬季使用应防止结冰。2）蓄电池保养①及时清除蓄电池表面、极柱等，保持清洁。②保持加液孔盖上的通气孔导通。③保持电解液的液面高度和密度。④放完电的蓄电池应在24小时内及时充电。⑤不使用的车辆每两个月应进行一次补充充电。⑥拆卸蓄电池电缆时，先拆负极，后拆正极；安装时，先装正极，后装负极。3）蓄电池储存①新蓄电池存放暂不使用的新蓄电池存放采用干储法，即腊封通气孔，极柱涂油，内部无电解液，以单层方式摆放在架子上，场所为通风干燥且室温在5oC～40oC。②使用过的蓄电池存放储存时间不足半年的，采用湿储法，即将蓄电池充足电，调好电解液相对密度和高度，腊封通气孔，置于室内暗处存放。储存时间超过半年的，采用干储法，即将蓄电池充足电，再以20h放电率放电至单格终止电压1.75V，将电解液倒出，加入蒸馏水浸3h，重复进行，直至倒不出酸液。最后倒出蓄电池内蒸馏水，宁紧加液口盖，腊封通气孔，放于室内。免维护蓄电池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,免维护蓄电池的工作原理与普通铅蓄电池相同。三.免维护蓄电池•免维护蓄电池优点•免维护蓄电池结构特点•免维护蓄电池的使用维护电量指示器的构造原理1）免维护蓄电池优点①在使用过程中不需要添加蒸馏水。②自放电少，寿命长。③接线柱腐蚀小。④耐过充电性能好。⑤起动性能好。2）免维护蓄电池结构特点①正极板栅架一般采用铅钙合金或低锑合金制造，而负极板栅架均用铅钙合金制造。②隔板大多采用超细玻璃纤维棉制作。③极板组多采用紧装结构，各单格极板组之间采用穿壁式接法，露在密封式壳体外面的只有正、负极桩。④在壳体上部设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，待蒸气冷却后变成液体通过通气孔重新流回电解液内。⑤在内部设有温度补偿式密度计，以便检查电解液密度，了解存电情况。电解液密度正常时，密度计指示器显示绿色，表示蓄电池电充足；密度计指示器显示深绿色，表示电解液密度低于标准值，应进行补充充电；密度计指示器显示黄色，表示电解液液面过低，需添加蒸馏水。3）免维护蓄电池的使用维护使用时，要保持其外部的清洁。使用中，通过查看内装电解液密度计指示器的颜色进行处理。当电解液密度计指示器显示深绿色时，应进行补充充电；当电解液密度计指示器显示黄色时，应检查蓄电池外壳有无破损和裂纹，电解液是否泄漏。外壳完好的，需添加蒸馏水；已经损坏的蓄电池应予以更换。蓄电池拆卸与安装蓄电池使用中技术状况的检查蓄电池充电种类(一)蓄电池拆卸与安装蓄电池拆卸与安装如图3.9所示。拆装原则：装：先正后负；拆：先负后正，1）蓄电池拆卸拉起驻车制动器，变速器置于空挡位置，点火开关、灯光、空调等处于关闭状态，打开发动机罩，拆卸蓄电池电缆顺序为先负后正，拆下固定螺栓，取出蓄电池。拆卸蓄电池时还应该注意：未读取发动机电控单元记录的故障码之前不能拆除蓄电池连接线；不能用拆除蓄电池连接线的方法来清除故障代码。2）蓄电池安装安装蓄电池时，放置蓄电池，先固定螺栓，后安装蓄电池电缆，电缆安装顺序为先正后负。安装蓄电池还应注意：安装前应保证蓄电池端柱表面清洁，接线牢固、可靠，严禁敲击端柱，以防端柱松动造成电池渗酸。蓄电池使用中技术状况的检查主要有：电解液液面高度的检查、蓄电池放电程度检查、蓄电池端电压检查、蓄电池极柱连接状态检查、启动性能测试等。（二）蓄电池使用中技术状况的检查1）电解液液面高度的检查对于透明蓄电池，可直接目测；对于不透明蓄电池，可用玻璃管测量，将玻璃管垂直插入蓄电池的加液孔中，直到与保护网或隔板上缘接触为止，然后用手指堵紧管口并将管取出，电解液液面高出隔板上端10～15mm为正常。2）蓄电池放电程度检查蓄电池放电程度检查有两种方法：一是通过测量电解液密度判断蓄电池放电程度，二是使用高率放电计检测蓄电池放电程度。方法一：通过测量电解液密度判断蓄电池放电程度。用拇指捏住密度计橡皮球，将密度计吸管插入电解液中，缓慢松开拇指，电解液就被吸入玻璃管中，其中浮子浮起，根据浮子高度和浮子刻线之间的关系判断蓄电池放电程度，电解液处于黄色区域，说明电量充足；电解液处于绿色区域，说明电量比较充足；电解液处于红色区域则蓄电池必须充电，如图3.10所示。图3.10密度计测量放电程度汽车电器与辅助电子系统技术及检修图3.11高率放电计检测蓄电池空载开路电压读数方法二：使用高率放电计检测蓄电池空载开路电压来检查放电程度。早期使用的高率放电计只能检测单格放电电池电压，这里介绍新式高率放电计，将点火开关置于关闭状态，按压高功率放电计测试开关并保持5秒后放开，待测试仪上的指针静止不动后读出读数，如图3.11所示，此读数即为蓄电池的端电压，如果电压小于12V，则需要对蓄电池进行维护；如电压小于11V，则需更换蓄电池。3）蓄电池开路端电压检查蓄电池开路端电压检查如图3.12所示，拆卸蓄电池正负连接线，使用万用表直流电压20V挡，万用表红表笔接触蓄电池正极，黑表笔接触蓄电池负极，测量读取数值，当蓄电池电压不低于12V时，蓄电池正常，当蓄电池电压低于12V时，蓄电池需要保养充电。4）蓄电池极柱连接状态检查将电压表正表笔接到蓄电池的正极桩上，电压表负表笔接到正极桩电缆线的线夹上，接通起动机，使起动机带动发动机工作，这时电压表的读数不得大于0.5V，否则说明极桩与线夹接触不良，将产生起动困难。当极桩与线夹接触不良时，若是极桩表面氧化，应清除氧化物；若是接触松动，应重新紧固线夹。5）启动性能测试用力将高率放电计触针压紧蓄电池正、负极，保持5s，当蓄电池端电压保持在9.6V以上，说明蓄电池性能良好。初充电补充充电预防硫化过充电去硫化充电（三）蓄电池充电种类1）初充电蓄电池首次充电指新蓄电池或修复后的蓄电池它影响着蓄电池的使用性能特点：充电电流小、时间长、电化学反应充分过程：加注电解液新电池在出厂前没有装电解液，充电前需加一定密度电解液，使液面高出极板上沿15mm，静置3-6小时，温度低于35℃②初充电将蓄电池接入充电机，可进行充电，为避免新蓄电池可能的硫化，造成充电过热，初充电一般应选用较小的电流。第一阶段，充电电流约为额定电流1/15，充电至电解液中有气泡逸出，且单格电压为2.4V。第二阶段充电电流减半，充电至电解液沸腾，相对密度和端电压连续3h不变时为止。全部初充电时间