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模块一汽车电源系统1.蓄电池的构造与型号2.蓄电池的工作原理和工作特性3.蓄电池的容量及影响因素4.蓄电池的充电5.蓄电池的常见故障及其排除.使用和维护.6.交流发电机的构造.工作原理.工作特性7.交流发电机电压调节器学习目标一.汽车电源系统作用汽车电源系统用于向汽车用电设备提供低压直流电能，以保证汽车在行驶中和停车时的用电需要。蓄电池和发电机共同构成汽车电源系统。此外，汽车电源系统还包括电压调节器（用于动态调节交流发电机的输出电压）、电流表或其他充电状态指示装置（电压表或充电指示灯）、钥匙开关等，连接关系如图所示。交流发电机、调节器、蓄电池的连接电路准备知识在汽车上，蓄电池和发电机并联连接。在发电机正常工作时，全车用电设备均由发电机供电，与此同时，蓄电池将发电机多余的电能转变为化学能储存起来（即蓄电池处于充电状态）。图蓄电池与汽车电气设备并联电路（1）发动机起动时，蓄电池向起动机和点火系统以及燃油喷射系统供电。（2）发动机低速运转、发电机电压较低时，蓄电池向用电设备和交流发电机磁场绕组供电。（3）发电机出现故障不发电时，蓄电池向用电设备供电。（4）发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。（5）发动机熄火停机时，蓄电池向电子时钟、汽车电子控制单元（ECU/ECM，亦称计算机、微机、电脑）、音响设备以及汽车防盗系统供电。（6）蓄电池相当于一只大容量的电容器，所以不仅能够保持汽车电气系统的电压稳定，而且还能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件不被损坏。二、蓄电池的作用汽车电气系统,发电机是主要电源,蓄电池是辅助电源.三.蓄电池在汽车上的安装位置蓄电池在汽车上的安装位置根据车型和结构而定，原则上离起动机越近越好。大多数轿车的蓄电池装在发动机舱内，也有装在行李箱内,甚至装在后排乘客座椅下方的；货车蓄电池的安装位置以空载时质量平衡为原则，一般装在车架前部的左侧或右侧；客车的蓄电池多装在车厢内。图蓄电池装在发动机舱内图奥迪A4轿车蓄电池装在行李箱内备胎下面蓄电池都是用特制的金属框架和防振垫固定的。图蓄电池的固定方式图蓄电池的固定方式§1-1蓄电池的构造与型号蓄电池（Battery，俗称“电瓶”）是一种将化学能转换成电能的装置，是可逆的低压直流电源。有放电和充电两种工作状态。起动发动机时，蓄电池必须能在短时间（5～10s）内向起动机连续提供强大的起动电流：汽油发动机一般需要200～600A；柴油发动机一般需要500～1000A，甚至更大。类型优点缺点适用车辆铅酸蓄电池结构简单；价格便宜；内阻小；电压稳定；可以短时间供给起动机强大的起动电流容量小；使用寿命相对较短一般车辆镍碱蓄电池容量大；使用寿命长；维护简单；能承受大电流放电而不易损坏活性物质导电性差；价格较高使用时间长、可靠性高的车辆电动车蓄电池容量大；无污染；充、放电性能好；使用寿命长结构复杂；成本高电动汽车一、蓄电池的分类铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。各种铅蓄电池的特点见下表。类型特点普通铅蓄电池新蓄电池的极板不带电，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电的时间较长，使用中需要定期维护。干荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置20～30min即可使用，使用中需要定期维护。湿荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于已充电状态，蓄电池内部带有少量电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置20～30min即可使用，使用中需要定期维护。免维护蓄电池使用中不需维护，可用3～4年不需补加蒸馏水，极桩腐蚀极少，自放电少。二、蓄电池的构造汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池，12V的蓄电池由6个单格蓄电池串联而成，每个单格蓄电池的标称电压为2V，充满电时为2.1V。铅酸蓄电池由极板、隔板、电解液和壳体组成。1、极板与极板组蓄电池的极板分为正极板和负极板，它们都以铅—锑合金浇铸成的栅架为骨架，在栅架上填充活性物质制成极板。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得正、负极板极板结构活性物质正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。普通型放射型目前，蓄电池采用的栅架有二种，一种为普通型，另一种为放射型。其中放射型栅架具有输出电流大、内阻小的特点，在新型蓄电池中采用。极板组单格蓄电池极板组12V蓄电池极板组为了增大蓄电池的容量，每个单格蓄电池都由多个正、负极板组成极板组。每个正极板都处于两片负极板之间，使正极板两侧充、放电均匀。目前国产蓄电池极板的厚度为1.8～2.4mm，国外大都采用1.1～1.5mm厚的薄型极板（正极板比负极板厚）。采用薄型极板可提高蓄电池的容量和起动性能。正、负极板之间装有绝缘隔板，以防止极板之间短路。隔板应具有多孔性，以便电解液的自由渗透。隔板采用耐酸性和抗碱性的木质、微孔橡胶、微孔塑料及浸树脂纸质材料制成。近年来，还将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质的脱落。2、隔板单格蓄电池极板组电解液是由化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度为1.24～1.31克/立方厘米）。64%蒸馏水H2O+36%硫酸H2SO4=电解液密度：1.000密度：1.835密度：1.265电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大。密度大可以提高蓄电池的容量，减少结冰的危险；但粘度增加，流动性变差，使蓄电池的容量下降，而且腐蚀作用增强，降低极板和隔板的寿命。3、电解液(electrolyte，俗称电瓶水。)壳体采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构，壳体内分成６个互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。壳体的底部有凸起的筋，用来支撑极板组，并使极板上脱落下来的活性物质落入凹槽中，防止极板短路。外壳用来盛装电解液和极板组，使蓄电池构成一个整体。4、壳体外壳用来盛装电解液和极板组，使蓄电池构成一个整体。外壳材料有硬橡胶和塑料两种。每个单格的盖板中间有加液孔，可以用来检查液面高度和测量电解液的密度，加液孔平时用加液螺塞拧紧。加液螺塞中心的通气孔应保持畅通，使蓄电池在电化学反应中放出的气体可随时逸出。图蓄电池加液孔、加液螺塞及通气孔5.接线柱铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱（亦称极桩。），接线柱有圆锥形、L形和侧孔形三种，如图所示。侧孔形圆锥形L形图铅酸蓄电池接线柱外形如图所示，正接线柱连接去起动机和电流表的电线，负接线柱连接去车身或车架的搭铁电线。图大众速腾轿车蓄电池接线柱（极桩）为了便于区分，正接线柱附近标有“＋”或“P”记号（负接线柱附近标有“－”或“N”记号,有些蓄电池正接线柱上涂有红色油漆。图正接线柱旁边标有“＋”记号图负接线柱附近标有“－”记号三、蓄电池的规格型号蓄电池的型号按JB/T2599-1993《铅酸蓄电池产品型号编制方法》的规定，组成如下：ⅠⅡⅢ额定容量（安·时/A·h）类型和特征Q—起动型A—干荷电式W—免维护式单格蓄电池个数铅酸蓄电池产品型号举例。6－Q－105：表示由6个单格串联，额定电压为12V，额定容量为105A·h的起动型蓄电池。6－QAW－100：表示由6个单格串联，额定电压为12V，额定容量为100A·h的起动型干荷电免维护蓄电池。6－QA－40S：表示由6个单格串联，额定电压为12Ⅴ，额定容量为40A·h的起动型干荷电塑料外壳蓄电池。蓄电池的选用和选用其他汽车外购件一样，要先选“型”，再选“号”。选用汽车蓄电池，首先要选起动型，然后再选电压和容量。主要根据起动机要求的电压和容量来选择蓄电池，一般应满足连续起动三次以上的要求。每车尽量选用一个蓄电池，实在不行，才选用两个蓄电池。若电压不够，则两个电池串联，每个蓄电池的电压为总电压的1／2，但是新旧蓄电池不可混用。§1-2、蓄电池的工作原理与特性一、蓄电池的工作原理蓄电池是一个化学电源，其充电与放电过程是一种可逆的化学反应。1、电动势的建立在正极板处，PbO2与硫酸作用而生成带正电荷的铅离子(Pb4+)沉浮在正极板上，使正极板具有约2V的正电位。在负极板处，铅电离为铅离子（Pb2+）和电子(2e)，2个电子留在负极板上，使负极板具有约-0.1V的负电位。+2V-0.1V2.1V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2、蓄电池的放电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。3、充电过程２蓄电池的基本工作原理铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的，其电化学反应方程式可简化为：铅酸蓄电池充、放电反应原理如图所示。当接通外电路负载蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸减少，水增多，电解液密度下降。（a）放电（b）充电（c）过充电图铅酸蓄电池反应原理在蓄电池处于过充电时，会引起水的电解。其反应式为：1.静止电动势二、蓄电池的工作特性蓄电池处于静止状态（不充电也不放电）时，正、负极板间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。2、内阻蓄电池的内阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻及联条电阻等四部分组成。在正常状态下，铅酸蓄电池的内阻很小，所以能够供给几百安培甚至上千安培的起动电流。极板电阻一般很小，但随着放电的进行，正负极板上的PbSO4增多，极板电阻增大。电解液电阻与密度和温度有关，密度过高或过低，电阻增大；温度低，粘度大，电阻大。隔板电阻和联条电阻与材料、联条形式有关，对一个制造好的蓄电池来说是一个定值。3、放电特性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γ随放电时间的变化规律。密度γ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γ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）。放电终了的特征：①单格电池电压下降到放电终止电压（以20h放电率放电时终止电压为1.75Ⅴ）。②电解液密度下降到最小允许值1.10～1.12g／cm3。4、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γ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。充电终了的特征：①蓄电池端电压和电解液密度上升到最大值且2～3h内不再上升。②蓄电池电解液中产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。我们可以根据蓄电池的开路端电压的大小，来判断其充电情况：端电压电解液密度充电情况≥12.61.265100%充电12.41.22575%充电12.21.19050%充电12.01.15525%充电≤11.9≤1.12没有充电小结作业p21