(新版)汽车电气设备构造与维修课件：汽车电源系统故障与检修

放電電壓（v） ＜9.6
10.6 - 9.6 10.6 - 11.6
實施專案：蓄電池性能檢測
實施條件
操作場地要求：實訓室工作臺五張以上、工作臺表面絕緣 良好。實訓操作場地通風良好。各用電設備及危險位置具備 安全提示。
實操教學要求：根據工位數量將學生分組，每小組5人分工 協作操作。
操作準備：操作工具及設備準備。做好車輛安全防護。
Pb2+
So42-
pbso4 pb
OH_ So42-
pbso4 4H+
pbo2 2H2O
蓄電池電動勢
蓄電池容量不足故障檢修
3. 蓄電池工作原理
蓄電池放電過程
蓄電池工作原理
蓄電池充電過程
當蓄電池和負載接通放電時，正負極板間產 生電流，正極板上的Pb02 和負極板上的Pb都變成 PbS04，電解液中的H2S04減少，相對密度下降。
蓄電池容量不足故障檢修
4.蓄電池容量及特性
放電特性
蓄電池的放電特性是指在恒流放電過程中， 蓄電池的端電壓Uf和電解液相對密度p等參過程中，由於蓄電池內阻R0上有 壓降，所以，蓄電池的端電壓仍總是小 於其電動勢E,即：Uf=E-If*R
蓄電池放電終了的特徵是： （1)單格電池電壓下降到放電終止電 壓值(20h放電率放電時，此值為1.75V); （2)電解液的相對密度下降到最小許 可值,約為1.11。
溫度條件 常溫下
蓄電池密度與放電程度關係
蓄電池放電程度 全放電（75％-100％） 半充電（25％-50％）
全充電（0）
電解液密度g/cm3 1.15 - 1.12
1.24 - 1.20 1.28
溫度條件 常溫下
蓄電池負荷電壓與放電程度的關係
蓄電池放電程度 全放電（75％-100％）
半充電（25％-50％） 全充電（0）
隔板放置在正負極板之間，以避免其接 觸而短路。隔板一面平整，一面有溝槽， 溝槽應面對著正極板，且與底部垂直，以 便充放電時，電解液能通過溝槽及時供給 正極板，當正極板上的活性物質PbO2脫落 時能迅速通過溝槽沉入容器底部。
極板組
蓄電池容量不足故障檢修
2. 蓄電池結構與型號
蓄電池結構 電解液
電解液是蓄電池內部發生化學反應的主要物質它
當蓄電池充電時，按相反的方向變化， 正負極板上的PbS04分別恢復成原來 的Pb02和Pb，電解液中的硫酸增加， 相對密度變大。
如略去中間的化學反應過 程，可用下式表示：
Pb02+Pb十 2H2S04=2PbS04+2H20
蓄電池容量不足故障檢修
4.蓄電池容量及特性 靜止電動勢
靜止電動勢是指蓄電池在靜止狀態(不充電也不
案例引入
一輛豐田卡羅拉轎車，在使用過程中出現充電 指示燈常亮，並且在指示燈常亮的情況下持續工作 一段時間後，出現燈光暗淡和起動機起動工作無力 的狀況。初步判斷為電源系統工作故障。需對電源 系統進行故障檢測和檢修。
要求： 1. 制訂學習和維修計畫。 2.完成此任務。把相關資訊情況告知經理，並得 到經理的確認。 3.提交一份分析報告並歸檔。
由純淨硫酸和蒸餾水按一定比例配製而成，也叫稀 硫酸。水的密度為1 g/cm3,硫酸的密度為1.84/cm3， 兩者以不同的比例混合後形成不同密度的電解液。
電解液的密度
汽車用鉛蓄電池的電解液密度一般為1.24～1.30 g/cm3，
使用中電解液密度應根據地區、氣候條件和製造廠家的要求而
定。
不同地區和氣候條件下電解液的相對密度
電解液的密度
適當增加電解液的密度，減小了電 解液的內阻，其滲透能力有所提高， 有利於增加蓄電池的容量。但密度過 高時，由於電解液的粘度增加，其內 阻也增加，滲透能力反而有所降低， 引起蓄電池的容量下降。
蓄電池容量不足故障檢修
5．蓄電池性能檢測
外部檢查
• 檢查蓄電池封膠有無開裂和損 壞，極樁有無破損，殼體有無洩露。 確認是否修理或者更換。 • 疏通加液孔蓋的通氣孔。 • 清潔蓄電池外殼。清潔極樁和 電纜連接器上的氧化物，保持蓄電 池與負載電路的正常連接狀態。
5）大電容器作用，能夠吸收發電機和電路中形成的過電壓，保 護電氣設備不受過高電壓的損壞。
蓄電池容量不足故障檢修
2. 蓄電池結構與型號
汽車用蓄電池必須滿足發動機起動的需要，即在短時間內向起動機提供 大電流（汽油機為200～ 600A，柴油機可達1000A）。汽車上通常採用鉛酸 蓄電池，稱為起動型蓄電池。鉛酸蓄電池結構簡單，價格低廉、內阻小、起 動性能好，能在短時間內提供起動機所需的大電流,因此得到了廣泛而長期的 應用。
蓄電池容量不足故障檢修
1．汽車蓄電池作用
蓄電池是一種將化學能轉變為電能的裝置，屬於可逆的直流電 源。與發電機並聯工作，作為汽車電源，它的功用是：
1）起動發動機時，向起動機和點火系供電。 2）發電機不發電或電壓較低時向用電設備供電。 3）發電機超載時，協同發電機一起向用電設備供電。 4）發電機端電壓高於蓄電池電壓時，將發電機的電能轉變為化 學能儲存起來。
蓄電池外形結構 蓄電池結構
蓄電池外形
蓄電池結構
蓄電池容量不足故障檢修
2. 蓄電池結構與型號
蓄電池結構 極板和極板組
極板分正極板和負極板兩種，均由柵架和填 充在其上的活性物質構成
正極板上的活性物質是二氧化鉛(PbO2)，呈深棕色；負極板上的活性物質 是海綿狀純鉛(Pb)，呈青灰色。
柵架的作用是容納活性物 質並使極板成形，一般由鉛銻 合金澆鑄而成。鉛銻合金中， 含銻6％～8．5％，加入銻是 為了提高柵架的力學性能並改 善澆鑄性能.
強。
蓄電池的內電阻為極板電
阻、電解液電阻、隔板電阻、
連條和極柱電阻的總和，用
R0表示。
圖2-9所示為電解液內阻隨相對密度變 化的關係曲線。相對密度為1.2時(15攝 氏度)，硫酸的離解度最好，粘度較小， 電阻也最小。
圖2-9
蓄電池容量不足故障檢修
4.蓄電池容量及特性
充電特性
蓄電池的充電特性是指在恒流充電過程中，蓄 電池的端電壓U，和電解液密度等參數隨充電時 間變化的規律。
學習內容
任務一： 蓄電池容量不足故障檢修 任務二： 交流發電機的檢測與檢修 任務三： 充電系統電路維修 拓展與提升
任務一：蓄電池容量不足故障檢修
任務導入
蓄電池是汽車電氣系統的電源之一，在汽車電氣系 統作為起動電源，主要起到向汽車起動機提供電源的 作用。由於蓄電池的容量不足故障，很容易導致了起 動機不能正常工作。整車不能正常起動運行。當確定 蓄電池發生技術故障時，需運用正確的工具和工作方 法對蓄電池進行拆卸、檢測、檢修，直至恢復正常的 工作性能。在汽車運行過程中，需對蓄電池進行技術 要求規定的保養和維護，以保證其工作狀態正常，維 持其正常使用壽命。
氣候條件
冬季溫度低於零下40℃的地區 冬季溫度在零下40℃以上的地區 冬季溫度在零下30℃以上的地區 冬季溫度在零下20℃以上的地區
冬季溫度在零0℃以上的地區
完全充足電的蓄電池在25℃時的電解液相對密度
冬季
夏季
1.30
1.26
1.28
1.24
1.27
1.24
1.26
1.23
1.23
1.23
蓄電池容量不足故障檢修
蓄電池容量不足故障檢修
2. 蓄電池結構與型號
蓄電池結構 極板和極板組
蓄電池為了擴大實際極板面積，將多片正、負
極板分別並聯，組成正、負極板組，組成一個單格 蓄電池。
每個單格電池中，正極板的片數要比負極 板少一片，這樣每片正極板都處於兩片負極 板之間，可以使正極板兩側放電均勻，避免 因放電不均勻造成極板拱曲。
充電特性曲線
充電時電源電壓必須克服蓄電池 的電動勢正和蓄電池內阻產生的 電壓降ICR0，因此，充電過程中 蓄電池的端電壓總是大於蓄電池 的電動勢正，即: UC=E+ ICR0
蓄電池充電終了的特徵是： （1）電解液呈沸騰狀（氫氣和氧氣的 溢出）。 （2）電解液密度上升至最大值，且 2～3小時內不再上升。 （3）單格電池的端電壓上升至最大值 （2.7V）,且2～3小時內不再上升。
帶負電；此時極板具有負電位，約為-0.1V。
正極板處，少量Pb02溶入
電解液，與水生成Pb(OH)4，
放电
再分離成四價鉛離子和氫氧
正极
根離子而沉附在正極板上，
DC 充电
负极
使極板呈正電位。當達到平
2e-
2e-
衡時，約為+2.0V。
當外電路未接通，反應達到相對 平衡狀態時，蓄電池的靜止電動勢約為：
E0=2.0-(-0.1)=2.1V
蓄電池容量不足故障檢修
4.蓄電池容量及特性
起動容量
蓄電池的容量及其影響因素
蓄電池的容量
定義：蓄電池在完全充足電的情況下， 在允許放電的範圍內對外輸出的電量， 單位為安培小時（A·h）。
常溫起動容量：電解液溫度為25℃ 的情況下，以5min率放電電流連續放 電至規定的終止電壓時所輸出的電量。 （6V蓄電池為4.5V,12V蓄電池為9V)
內電阻
放電)下正負極板之間的電位差(即開路電壓)，用E0表
蓄電池的內電阻大小 示。它的大小與電解液的相對密度和溫度有關，當相 反映了蓄電池帶負載的能力。 對密度在1.050～1.300的範圍內時，可由下述經驗公 在相同的條件下，內電阻越小， 式計算其近似值：E0=0.85+ρ25℃
輸出電流越大，帶負載能力越
電解液密度檢測
電解液密度與放電程度的關係是 密度每下降0.01g/cm3相當於蓄電 池放電6%，當判定蓄電池在夏季 放電超過50%，冬季放電超過25% 時不宜再使用，應及時進行充電。
蓄電池負荷電壓測量
用高率放電計測量單格電池的端電壓， 是模擬接入起動機負荷，測量蓄電池 在大電流(接近起動機起動電流)放電時 的端電壓用以判斷蓄電池的放電程度 和起動能力。
額定容量
完全充足電的蓄電池在電解液平 均溫度為25℃的情況下，以20h率放電 的電流連續放電至單格電壓降至1.75V 時所輸出的電量。
低溫起動容量：電解液溫度為-18℃的 情況下，以3倍額定容量的電流連續放 電至規定的終止電壓時所放出的電量。 (6V蓄電池為3V,12V蓄電池為6V).
蓄電池容量不足故障檢修
專案二
汽車電源系統故障與檢修
知識目標
1．熟悉汽車電源系統的組成和作用。 2．理解汽車電源的類型及配置。 3．理解汽車電源裝置的結構以及工作原理、特性等。 4．熟悉汽車電源系統電路及故障檢修方法。
能力目標
1．能識別汽車電源系統各個部件、理解各個不同部件的 作用。
2．能掌握蓄電池和交流發動機的結構和工作參數。 3．能識讀典型汽車電源系統電路圖，能進行故障分析和 故障部位查找。 4．能依據汽車電氣系統維修技術資料對汽車電源系統進 行維護和故障檢修。 5．能合理運用汽車電氣系統檢測維修工具進行電源系統 維護和維修工作。
例如：
6一QA一105G：由6個單體電池組成，額定電壓為12V，額定容量為 105A·h的起動用幹荷電高起動率蓄電池。
蓄電池容量不足故障檢修
3. 蓄電池工作原理
當極板浸入電解液時，在負極板處，金
蓄電池電動勢
屬鉛受到兩方面的作用，一方面它有溶解於 電解液的傾向，因而有少量鉛進入溶液，生
成Pb2+，在極板上留下兩個電子2e，使極板
4.蓄電池容量及特性
電解液的溫度對蓄電池容量的影響
蓄電池的容量及其影響因素 使用條件對容量的影響
放電電流對蓄電池容量的影響
電解液溫度較低時， 粘度會增大， 滲透能力下降，致使蓄電池的容量減小。 電解液溫度較低時，電解液的溶解度和 電離度也會降低，同樣加劇了蓄電池容 量的下降。
放電電流越大，蓄電池的容量就越 低。放電電流過大，則單位時間內參加反 應的活性物質及硫酸量增多，由於極板孔 隙內硫酸消耗量過快，極板外部的硫酸來 不及滲入到極板的內部，使得極板孔隙內 的電解液密度下降過快；蓄電池的端電壓 下降過快，提前到達終止電壓。
2. 蓄電池結構與型號
蓄電池的規格型號
蓄電池的型號按JB2599—1985《起動型鉛蓄 電池標準》規定，其產品型號的編制和含義如
下：
串聯的單格電池數 -- 蓄電池類型 -- 蓄電池特徵 -- 額定容量 -- 特殊性能
（1)串聯的單體電池數用阿拉伯數字表示。 （2)蓄電池類型是根據其主要用途來劃分的。如起動用蓄電池代號為 “Q”，摩托車用蓄電池代號為“M”。 （ 3)蓄電池特徵為附加部分，僅在同類用途的產品中具有某種特徵而 在型號中又必須加以區別時採用。 （4)額定容量是指20h放電率額定容量，單位為Ah，用阿拉伯數字表示。 （5)在產品具有某些特殊性能時，可用相應的代號加在產品型號的末尾。 如G表示高起動率電池，S表示塑膠外殼電池。