汽车电源系统故障与检修

汽车电源系统故障与检修项目二知识目标1．熟悉汽车电源系统的组成和作用。2．理解汽车电源的类型及配置。3．理解汽车电源装置的结构以及工作原理、特性等。4．熟悉汽车电源系统电路及故障检修方法。能力目标1．能识别汽车电源系统各个部件、理解各个不同部件的作用。2．能掌握蓄电池和交流发动机的结构和工作参数。3．能识读典型汽车电源系统电路图，能进行故障分析和故障部位查找。4．能依据汽车电气系统维修技术资料对汽车电源系统进行维护和故障检修。5．能合理运用汽车电气系统检测维修工具进行电源系统维护和维修工作。案例引入一辆丰田卡罗拉轿车，在使用过程中出现充电指示灯常亮，并且在指示灯常亮的情况下持续工作一段时间后，出现灯光暗淡和起动机起动工作无力的状况。初步判断为电源系统工作故障。需对电源系统进行故障检测和检修。要求：1.制订学习和维修计划。2.完成此任务。把相关信息情况告知经理，并得到经理的确认。3.提交一份分析报告并归档。学习内容任务一：蓄电池容量不足故障检修任务二：交流发电机的检测与检修拓展与提升任务三：充电系统电路维修任务一：蓄电池容量不足故障检修任务导入蓄电池是汽车电气系统的电源之一，在汽车电气系统作为起动电源，主要起到向汽车起动机提供电源的作用。由于蓄电池的容量不足故障，很容易导致了起动机不能正常工作。整车不能正常起动运行。当确定蓄电池发生技术故障时，需运用正确的工具和工作方法对蓄电池进行拆卸、检测、检修，直至恢复正常的工作性能。在汽车运行过程中，需对蓄电池进行技术要求规定的保养和维护，以保证其工作状态正常，维持其正常使用寿命。蓄电池容量不足故障检修1．汽车蓄电池作用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。与发电机并联工作，作为汽车电源，它的功用是：1）起动发动机时，向起动机和点火系供电。2）发电机不发电或电压较低时向用电设备供电。3）发电机超载时，协同发电机一起向用电设备供电。4）发电机端电压高于蓄电池电压时，将发电机的电能转变为化学能储存起来。5）大电容器作用，能够吸收发电机和电路中形成的过电压，保护电气设备不受过高电压的损坏。蓄电池容量不足故障检修2.蓄电池结构与型号汽车用蓄电池必须满足发动机起动的需要，即在短时间内向起动机提供大电流（汽油机为200～600A，柴油机可达1000A）。汽车上通常采用铅酸蓄电池，称为起动型蓄电池。铅酸蓄电池结构简单，价格低廉、内阻小、起动性能好，能在短时间内提供起动机所需的大电流,因此得到了广泛而长期的应用。蓄电池外形结构蓄电池外形蓄电池结构蓄电池结构蓄电池容量不足故障检修2.蓄电池结构与型号蓄电池结构极板和极板组极板分正极板和负极板两种，均由栅架和填充在其上的活性物质构成正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅(Pb)，呈青灰色。栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形，一般由铅锑合金浇铸而成。铅锑合金中，含锑6％～8．5％，加入锑是为了提高栅架的力学性能并改善浇铸性能.蓄电池容量不足故障检修每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样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。2.蓄电池结构与型号蓄电池结构极板和极板组蓄电池为了扩大实际极板面积，将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，组成一个单格蓄电池。隔板放置在正负极板之间，以避免其接触而短路。隔板一面平整，一面有沟槽，沟槽应面对着正极板，且与底部垂直，以便充放电时，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。极板组蓄电池容量不足故障检修2.蓄电池结构与型号蓄电池结构电解液电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质它由纯净硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，也叫稀硫酸。水的密度为1g/cm3,硫酸的密度为1.84/cm3，两者以不同的比例混合后形成不同密度的电解液。电解液的密度汽车用铅蓄电池的电解液密度一般为1.24～1.30g/cm3，使用中电解液密度应根据地区、气候条件和制造厂家的要求而定。气候条件完全充足电的蓄电池在25℃时的电解液相对密度冬季夏季冬季温度低于零下40℃的地区1.301.26冬季温度在零下40℃以上的地区1.281.24冬季温度在零下30℃以上的地区1.271.24冬季温度在零下20℃以上的地区1.261.23冬季温度在零0℃以上的地区1.231.23不同地区和气候条件下电解液的相对密度蓄电池容量不足故障检修2.蓄电池结构与型号蓄电池的规格型号蓄电池的型号按JB2599—1985《起动型铅蓄电池标准》规定，其产品型号的编制和含义如下：串联的单格电池数--蓄电池类型--蓄电池特征--额定容量--特殊性能（1)串联的单体电池数用阿拉伯数字表示。（2)蓄电池类型是根据其主要用途来划分的。如起动用蓄电池代号为“Q”，摩托车用蓄电池代号为“M”。（3)蓄电池特征为附加部分，仅在同类用途的产品中具有某种特征而在型号中又必须加以区别时采用。（4)额定容量是指20h放电率额定容量，单位为Ah，用阿拉伯数字表示。（5)在产品具有某些特殊性能时，可用相应的代号加在产品型号的末尾。如G表示高起动率电池，S表示塑料外壳电池。6一QA一105G：由6个单体电池组成，额定电压为12V，额定容量为105A·h的起动用干荷电高起动率蓄电池。例如：蓄电池容量不足故障检修3.蓄电池工作原理蓄电池电动势2e-Pb2+pb2e-pbo2负极正极So42-pbso4pbso4So42-4H+2H2ODC放电充电OH_当极板浸入电解液时，在负极板处，金属铅受到两方面的作用，一方面它有溶解于电解液的倾向，因而有少量铅进入溶液，生成Pb2+，在极板上留下两个电子2e，使极板带负电；此时极板具有负电位，约为-0.1V。正极板处，少量Pb02溶入电解液，与水生成Pb(OH)4，再分离成四价铅离子和氢氧根离子而沉附在正极板上，使极板呈正电位。当达到平衡时，约为+2.0V。当外电路未接通，反应达到相对平衡状态时，蓄电池的静止电动势约为：E0=2.0-(-0.1)=2.1V蓄电池电动势蓄电池容量不足故障检修3.蓄电池工作原理蓄电池工作原理蓄电池放电过程当蓄电池和负载接通放电时，正负极板间产生电流，正极板上的Pb02和负极板上的Pb都变成PbS04，电解液中的H2S04减少，相对密度下降。蓄电池充电过程当蓄电池充电时，按相反的方向变化，正负极板上的PbS04分别恢复成原来的Pb02和Pb，电解液中的硫酸增加，相对密度变大。如略去中间的化学反应过程，可用下式表示：Pb02+Pb十2H2S04=2PbS04+2H20蓄电池容量不足故障检修4.蓄电池容量及特性静止电动势静止电动势是指蓄电池在静止状态(不充电也不放电)下正负极板之间的电位差(即开路电压)，用E0表示。它的大小与电解液的相对密度和温度有关，当相对密度在1.050～1.300的范围内时，可由下述经验公式计算其近似值：E0=0.85+ρ25℃内电阻蓄电池的内电阻大小反映了蓄电池带负载的能力。在相同的条件下，内电阻越小，输出电流越大，带负载能力越强。蓄电池的内电阻为极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、连条和极柱电阻的总和，用R0表示。图2-9所示为电解液内阻随相对密度变化的关系曲线。相对密度为1.2时(15摄氏度)，硫酸的离解度最好，粘度较小，电阻也最小。图2-9蓄电池容量不足故障检修充电特性蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压U，和电解液密度等参数随充电时间变化的规律。充电特性曲线充电时电源电压必须克服蓄电池的电动势正和蓄电池内阻产生的电压降ICR0，因此，充电过程中蓄电池的端电压总是大于蓄电池的电动势正，即:UC=E+ICR0蓄电池充电终了的特征是：（1）电解液呈沸腾状（氢气和氧气的溢出）。（2）电解液密度上升至最大值，且2～3小时内不再上升。（3）单格电池的端电压上升至最大值（2.7V）,且2～3小时内不再上升。4.蓄电池容量及特性蓄电池容量不足故障检修放电特性蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液相对密度p等参数随时间而变化的规律。放电过程中，由于蓄电池内阻R0上有压降，所以，蓄电池的端电压仍总是小于其电动势E,即：Uf=E-If*R放电特性曲线蓄电池放电终了的特征是：（1)单格电池电压下降到放电终止电压值(20h放电率放电时，此值为1.75V);（2)电解液的相对密度下降到最小许可值,约为1.11。4.蓄电池容量及特性蓄电池容量不足故障检修蓄电池的容量及其影响因素蓄电池的容量定义：蓄电池在完全充足电的情况下，在允许放电的范围内对外输出的电量，单位为安培小时（A·h）。额定容量完全充足电的蓄电池在电解液平均温度为25℃的情况下，以20h率放电的电流连续放电至单格电压降至1.75V时所输出的电量。起动容量常温起动容量：电解液温度为25℃的情况下，以5min率放电电流连续放电至规定的终止电压时所输出的电量。（6V蓄电池为4.5V,12V蓄电池为9V)低温起动容量：电解液温度为-18℃的情况下，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压时所放出的电量。(6V蓄电池为3V,12V蓄电池为6V).4.蓄电池容量及特性蓄电池容量不足故障检修蓄电池的容量及其影响因素使用条件对容量的影响放电电流对蓄电池容量的影响放电电流越大，蓄电池的容量就越低。放电电流过大，则单位时间内参加反应的活性物质及硫酸量增多，由于极板孔隙内硫酸消耗量过快，极板外部的硫酸来不及渗入到极板的内部，使得极板孔隙内的电解液密度下降过快；蓄电池的端电压下降过快，提前到达终止电压。电解液的温度对蓄电池容量的影响电解液温度较低时，粘度会增大，渗透能力下降，致使蓄电池的容量减小。电解液温度较低时，电解液的溶解度和电离度也会降低，同样加剧了蓄电池容量的下降。电解液的密度适当增加电解液的密度，减小了电解液的内阻，其渗透能力有所提高，有利于增加蓄电池的容量。但密度过高时，由于电解液的粘度增加，其内阻也增加，渗透能力反而有所降低，引起蓄电池的容量下降。4.蓄电池容量及特性蓄电池容量不足故障检修5．蓄电池性能检测外部检查•检查蓄电池封胶有无开裂和损坏，极桩有无破损，壳体有无泄露。确认是否修理或者更换。•疏通加液孔盖的通气孔。•清洁蓄电池外壳。清洁极桩和电缆连接器上的氧化物，保持蓄电池与负载电路的正常连接状态。电解液密度检测电解液密度与放电程度的关系是密度每下降0.01g/cm3相当于蓄电池放电6%，当判定蓄电池在夏季放电超过50%，冬季放电超过25%时不宜再使用，应及时进行充电。蓄电池负荷电压测量用高率放电计测量单格电池的端电压，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。温度条件蓄电池放电程度电解液密度g/cm3常温下全放电（75％-100％）1.15-1.12半充电（25％-50％）1.24-1.20全充电（0）1.28蓄电池负荷电压与放电程度的关系温度条件蓄电池放电程度放电电压（v）常温下全放电（75％-100％）＜9.6半充电（25％-50％）10.6-9.6全充电（0）10.6-11.6蓄电池密度与放电程度关系实施项目：蓄电池性能检测实施条件操作场地要求：实训室工作台五张以上、工作台表面绝缘良好。实训操作场地通风良好。各用电设备及危险位置具备安全提示。实操教学要求：根据工位数量将学生分组，每小组5人分工协作操作。操作准备：操作工具及设备准备。做好车辆安全防护。实施项目：蓄电池性能检测实施条件操作工具及设备清单：编号工具及设备名称工具及设备型号数量1轿车丰田卡罗拉2玻璃管53温度计54数字万用表DT920B55电解液密度计56冰点测试仪57高率放电计58手动工具世达56件/套5实施项目：蓄电池性能检测实施过程1.拆卸、清理车辆蓄电池车辆防护关闭车辆点火开关及所有负载。装塞车木。装车辆防护套。拆卸车辆蓄电池拆卸蓄电池负极电缆拆卸蓄电池正极电缆拆卸蓄电池压板取出蓄电池，清洁表面，清理蓄电池连接桩。实施项目：