汽車電器電子教學導案第講

汽電子案

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《車器電技》子案主講教師：楚曉華章節(jié)（第2講）

第二章第一節(jié)理

汽車供電系統(tǒng)蓄電池的構造及工作原

課時

2

授課班級05級1、、、7授課日期2008-2-26教學目的教學重點教學難點

了解蓄電池的類型和構造，型號的規(guī)定及含義掌握充放電過程中的電化學反應過程及電能與化學能相互轉化的原理了解蓄電池容量的概念，額定容量，起動容量的定義掌握蓄電池的充電方法及相應的充電設備掌握充電過程和放電過程；理解蓄電池容量的概念，額定容量，起動容量的定義。掌握蓄電池的工作原理。教學手段

講授、多媒體、自學

作業(yè)

思考題與習題2－1、2-2、、2-42-5主要參考書目及網絡資源

《汽車電器與電子技術仁付學編著，機械工業(yè)出版社年1月組織教學復習上講的內容，導入本堂教學一汽供系概汽車供電系統(tǒng)由蓄電池、發(fā)電機和調節(jié)器組成。汽車上配裝有蓄電池和發(fā)電機兩個直流電源，整車電器與電子設備均與兩個直流電源并聯(lián)連接，電路如圖1—1所示。

（分）（分）（10分鐘教學內容及過程蓄電池和發(fā)電機并聯(lián)工作，發(fā)電機是汽車的主要電源，蓄電池是輔助電源。發(fā)電機配有調節(jié)器，調節(jié)器的功用是在發(fā)電機轉速升高到一定程度時，自動調節(jié)發(fā)電機輸出電壓使其保持穩(wěn)定。二蓄池功當發(fā)動機正常工作時，用電系統(tǒng)所需電能主要由發(fā)電機供給，

（10分鐘《汽車電與電子技術》

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聊大汽與通程院蓄電池的功用有：

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(1)啟功發(fā)動機。當啟動發(fā)動機，向啟動系統(tǒng)和點火系統(tǒng)供電。(2)備用供電當動機低速運發(fā)電機不發(fā)電或電壓較低時向交流發(fā)電機磁場繞組、點火系統(tǒng)以及其他用電設備供電。(3)存儲電能當動機中高速轉發(fā)電機正常供電時將電機剩余電能轉換為化學能儲存起來。(4)協(xié)同供電。當發(fā)電機過載時協(xié)助發(fā)電機向用電系統(tǒng)供電(5)穩(wěn)定電源電壓保電子設蓄池相當于一只大容量電容器不僅能夠保持汽車電系的電壓穩(wěn)定，而且還能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時過電壓，防止損壞電子設備。當接通啟動開關啟動發(fā)動機時，蓄電池在—5s內必向起動機連續(xù)供給強大電流(汽油發(fā)動機汽車一般為～600A，柴油發(fā)動機汽車一般為800A以上，此可見，蓄電池的主要功用是啟動發(fā)動機。根據蓄電池的工作特點，對汽車用蓄電池的主要要求是；容量大、內阻小，以保證蓄電池具有足夠的啟動能力。如果蓄電池容量不足或內阻過大，那么就個能供給強大電流，發(fā)動機就不能啟動。三蓄池分蓄電池是一種可逆的低壓直流電源。既能將化學能轉換為電能，也能將電能轉（分鐘換為化學能。汽車用蓄電池分為堿性蓄電池和酸性蓄電池兩大類。堿性蓄電池的電解液為化學純凈的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。酸性蓄電池的電解液為化學純凈的硫酸溶液。因為酸性蓄電池極板上活性物質的主要成分是鉛，所以稱之為鉛酸蓄電池。由于鉛酸蓄電池具有內部電阻小、輸出電壓穩(wěn)定、制造成本低、原材料豐富等突出優(yōu)點，因此汽車普通采用。汽車目前使用的蓄電池按結構可分為橡膠槽蓄電池和塑料槽蓄電池兩類，按其性能可分為干荷電蓄電池和免維護蓄電池兩類；現(xiàn)代汽車普遍采用干荷電與免維擴蓄電池：(1)干荷電蓄電池極在干燥狀態(tài)下在較長時—般年內保存制造過程中所得電量的蓄電池，簡稱干荷電蓄電池：(2)免維護蓄電池蓄池在有效使用(般4年內無需進行添加蒸餾水等維護工作的蓄電池，稱為免維護蓄電池或無需維護蓄電池汽車配裝蓄電池的主要目的是啟動發(fā)動機，所以汽車用鉛酸蓄電池又稱為啟動型鉛酸蓄電池。四蓄池構現(xiàn)代汽車用蓄電池由6個格電池串聯(lián)而成。每個單格電池的電壓約為2，串（分鐘聯(lián)成12V供汽車選用。12V電氣系(電系汽車選用一電池；電系汽車選用兩只電池。各型汽車用蓄電池的構造基本相同，都是由極板、隔板、電解液和殼體四部分組成。1．極板極板是蓄電池的核心部件，由柵架與活性物質組成。在蓄電池充放電過程中能的相互轉換，依靠極板上的活性物質與電解液中的硫酸產生化學反應來實現(xiàn)?！镀囯娕c電子技術》

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柵架由鉛銻合金或鉛鈣錫合金澆鑄或滾壓而成?；钚晕镔|是指極板上參與化學反應的工作物質，主要由鉛粉與一定密度的稀硫酸混合的成。鉛粉是活物質的主要原料，由鉛塊放入球磨機研磨而成。極板分為正極板和負極板兩種。將鉛粉與稀硫酸混合成膏狀涂在柵架上即可得到生極板生板經熱風干燥再入稀硫酸中進行化(在蓄電池生產工藝中對極板進行充電的過程稱為“化成般充電1820h)處理便可得到正極板和負極板。正極板上的活性物質為二氧化鉛，呈深棕色；負極板上的活性物質為海綿狀純鉛，呈深灰色。將一片正極板和一片負極板浸入電解液中可得到2v左右電壓了增大蓄電他的容量，將多片正、負極板匯流條并聯(lián)，用匯流條焊接起來使分別組成正、負極板組。匯流條上澆鑄有極柱；各片極板之間留有空隙。安裝時，各片正負極板相互嵌合，中間插入隔板后裝入電池槽內便形成單格電池。在每個單格電池中，負極板總比正極板多一片。這是因為正極板上的化學反應比負極板上的化學反應劇烈所將正極板夾在負極板之間使其兩側放電均勻，防止活性物質體積變化不一致而造成極板拱曲。2．隔板板為了減小蓄電池的內阻和尺寸，正、負極板應盡可能靠近。隔板的功用就是將正、負極板隔開，防止相鄰正負極板接觸而短路。隔板應具有多孔性，以便電解液滲透，還應具有良好的耐酸性和抗氧化性。隔板材料有木質、微孔橡膠和微孔塑料等等。木質隔板耐酸性能差，在硫酸作用下容易炭化和變脆，且消耗木材，不符合保護環(huán)境的時代發(fā)展潮流，因此已不再使用。微孔橡膠和微孔塑料隔板耐酸、耐高溫性能好、壽命長，且成本低，因此目前被廣泛使用。免維護蓄電池普遍采用了聚氯乙烯袋式隔板。使用時，正極板被隔板袋包住，脫落的活性物質保留在袋內，不僅可以防止極板短路，而且可以取消殼體底部凸起的筋條，使極板上部容積增大，從而增大電解液的儲存量。3.電解液電解液由純硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成。密度一般為123～1．g／（分鐘cm3。電解液純度是影響蓄電池電氣性能和使用壽命的重要因素。因此蓄電池用電解液必須符合專業(yè)標準ZBK8400389《鉛酸蓄電池用電解液》規(guī)定，所用硫酸必須符合國標GB4554—電池用酸蒸餾水必須符合專業(yè)標準ZBK84004—《酸蓄電池用水》規(guī)定。由于工業(yè)用硫酸和普通水中含銅、鐵等雜質較多，會加速蓄電池自放電，因此不能用于蓄電池。4．殼體蓄電池殼體由電池槽和電池蓋兩部分組成，其功用是盛裝電解液和極板組。蓄電池殼體應耐酸、耐熱、耐振動、耐沖擊等。目前使用的干荷電與免維護蓄電池普遍采用聚丙烯透明塑料殼體，電池槽與電池蓋之間采用熱壓工藝教合為整體結構。不僅耐酸、耐熱、耐振動沖擊．而且殼壁薄面(約2mm)、于熱封合、外形美觀、成本低廉、生產效率高。電池槽由隔壁分成6個互不相通單格，底部制有凸起的筋條，以便放置極板

（15分鐘《汽車電與電子技術》

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組。筋條與極板底緣組成的空間可以積存極板脫落的活性物質．防止正、負極板短路對采用袋式隔板的免維護蓄電池，因為脫落的活性物質存積在袋內，所以沒有設置筋條。蓄電池各單格電池之間采用鉛質聯(lián)條串聯(lián)聯(lián)接。干荷電與免維護蓄電池普遍采用穿壁式聯(lián)接，所用聯(lián)條尺寸較小，并設置在殼體內部，在蓄電池蓋上設有加液孔，并用螺塞或蓋板密封，防止電解液溢出。旋下加液孔螺塞或打開加液孔蓋板，即可加注電解液和檢測電解液密度；在加液孔螺塞和蓋板上設有通氣孔，以便排出化學反應放出的氫氣和氧氣。該通氣小孔在使用過程中必須保持暢通，防止殼體脹裂或發(fā)生爆炸事故。5．蓄電池技術狀態(tài)指示器目前，采用全密封型免維護蓄電池的小轎車越來越多，出于這種蓄電池蓋上沒有設置加液孔，因此不能用密度計測量電解液的相對密度，為此在這種免維護蓄屯池蓋上設有一只蓄電池技術狀態(tài)指示器來指示蓄電池的技術狀況。蓄電池技術狀態(tài)指示器又稱為內裝式密度計，由透明塑料管、底座和兩只小球(一只為紅色、另一只為藍)組成，借助于螺紋安裝在蓄電池蓋上，兩只顧色不同的小球安放在塑料管與底座之間的中心孔中，紅色小球在上、藍色小球在下。由于（分鐘兩只小球是由密度不同的材料制成，因此可隨電解濃密度變化而上下浮動。蓄電池技術狀態(tài)指示器是根據光學折射原理來反映蓄電池技術狀態(tài)的。當蓄電池存電充足、電解液相對密度大于1．22，兩只小球向上浮動到極限位置．經過光線折射小球的顏色，從指示器頂部觀察到的結果中心呈紅色圓點、周圍呈藍色圓環(huán)，表示蓄電池技術狀態(tài)良好，英文標示為oK當蓄電池充電不足、電解液相對密度過低時，藍色小球下移到極限位置，觀察結果呈紅色圓點、周圍呈無色透明圓環(huán)，表示蓄電池充電不足，應及時補充充電，當電解液液面過低時，兩只小球都將下移到極限位置，觀察結果如圖1—所示，中心呈無色透明圓點周圍呈紅色圓環(huán)，表示電解液不足，蓄電池無法繼續(xù)使用，必須更換蓄電池。如果這種指示器安裝在干荷電蓄電池上，則表示必須添加蒸餾水。五蓄池工原在蓄電池充放電過程中，發(fā)生的化學反應是可逆的。蓄電池的工作過程就是化學能與電能的轉換過程。放電時，善電池將化學能轉換為電能供用電設備使用；充電時，蓄電池將電能轉換為化學能儲存起來備用。（20分鐘蓄電池充放電的化學反應方程式可用下式表示：1、放電過程將蓄電他的化學能轉換成電能的過程稱為放電過程。當放電尚未開始時，正極板是二氧化鉛，負極板是純鉛，電解液是硫酸溶液。由于正兩不同物質與電解發(fā)生化學反應正極板具有正電位為2.0V；負極板具有負電位，約為0.1V正、負兩極間的電動勢E：E=2.0-(-0.1)=2.1V《汽車電與電子技術》

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當放電電路接通時，在電動勢的作用下，電流便從正權流出，經過燈絲流回負極。過燈絲會使燈絲發(fā)熱，當電流足夠大時，便使燈絲熾熱而使燈泡發(fā)出亮光。在放電過程中，由于正極板上的活性物質二氧化鉛和負極板上的活性物質純鉛不斷與電解液發(fā)生化學反應，因此二氧化鉛和純鉛逐漸轉變成硫酸鉛，正極電位逐漸降低，負極電位逐漸升高，使正負極間的電位差逐漸降低；電解液中的硫酸成分逐漸減少、水分逐漸增多，使電解液相對密度逐漸減小。當電位差降低時，流過燈絲的電流就會減小，燈絲發(fā)熱量相應減少，燈泡亮度變弱，直到不能發(fā)光為止。2．充電過程將電能轉換成蓄電池的化學能的過程稱為充電過程。充電時，蓄電池應接直流電源，電池正極接電源正極，電池負極接電源負極。將完全放電的蓄電池與直流電源接通時，電流就會按與放電時相反的方向流過蓄電池；此時蓄電池內部將發(fā)生與放電過程相反的化學反應，正、負極板上的硫酸鉛將分別還原為二氧化鉛和純鉛，電解液中硫酸成分逐漸增多而水分逐漸減少，電解液密逐漸增大。在充電過程中，上述化學反應不斷進行，充電一直進行到極板上的活性物質完全恢復到放電前的狀態(tài)為止。在充電末期，電解液相對密度將升高到最大值，充電電流將用于電解水將產生大量氣泡。蓄電池充電終了的特征是：（）電池內產生大量氣泡，即出現(xiàn)所謂“沸騰”現(xiàn)象；（池端電壓和電解液相對密度均上升至最大值2—內不再增加。六蓄池工特1.靜止電動勢是指蓄電池在靜止狀態(tài)下（不充電也不放電）正負極板之間的電位差。2．蓄電池內阻反映了蓄電池帶負載的能力。3．蓄電池的放電特性指以恒流If放時，蓄電池端電壓、電動勢和電解液密度隨放電時間的變化規(guī)律。4．蓄電池的充電特性指以恒流Ic充時，蓄電池充電電壓、電動勢和電解液密度隨放電時間的變化規(guī)律。5．蓄電池的容量蓄電池的容量是反映蓄電池對外供電能力及選用蓄電池的重要指標。蓄電池的容量是指在規(guī)定的放電條件下，蓄電池能夠輸出的電量。（）定容量C20蓄電池的20h率定容量是指完全充足電的蓄電池在電解液溫度為25℃條件下，以20h率放電電流(即。培電)連續(xù)放電至蓄他的端電壓降到10.5V時輸出的電量，用C20表示，單位為A．。（）定儲備容量Cm額定儲備容量是指：完全充足電的蓄電池在電解液溫度為25℃件下，以25A電流連續(xù)放電至12v蓄池電壓到105v，放電所持續(xù)的時間，用Cm表示單位為min(分鐘)。七蓄池維

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