汽车电源系统故障与检修

实施项目：蓄电池性能检测
汽车电源系统故障与检修
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。
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。
温度条件 常温下
蓄电池密度与放电程度关系
蓄电池放电程度 全放电（75％-100％） 半充电（25％-50％）
全充电（0）
电解液密度g/cm3 1.15 - 1.12
1.24 - 1.20 1.28
温度条件 常温下
蓄电池负荷电压与放电程度的关系
蓄电池放电程度 全放电（75％-100％）
半充电（25％-50％） 全充电（0）
气候条件
冬季温度低于零下40℃的地区 冬季温度在零下40℃以上的地区 冬季温度在零下30℃以上的地区 冬季温度在零下20℃以上的地区
冬季温度在零0℃以上的地区
完全充足电的蓄电池在25℃时的电解液相对密度
冬季
夏季
1.30
1.26
1.28
1.24
1.27
1.24
1.26
1.23
1.23
1.23
蓄电池容量不足故障检修
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，
放电
再分离成四价铅离子和氢氧
正极
负极
根离子而沉附在正极板上，
DC 充电
使极板呈正电位。当达到平
2e-
2e-
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
放电电压（v） ＜9.6
10.6 - 9.6 10.6 - 11.6
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。
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。
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
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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
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
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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
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
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4.蓄电池容量及特性
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。
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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。
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。
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。
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).
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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。
蓄电池外形结构 蓄电池结构
蓄电池外形
蓄电池结构
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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.
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。
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4.蓄电池容量及特性
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。
放电特性曲线
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
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。
例如： 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。
蓄电池容量不足故障检修
3. 蓄电池工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
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 任务三： 充电系统电路维修 拓展与提升
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。
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1 g/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1.24～1.30 g/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。
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
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。
蓄电池容量不足故障检修
4.蓄电池容量及特性
起动容量
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）。
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)
Pb2+
So42-
pbso4 pb
OH_ So42-
pbso4 4H+
pbo2 2H2O
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
蓄电池放电过程
蓄电池工作原理
蓄电池充电过程
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。
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。
4.蓄电池容量及特性
电解液的温度对蓄电池容量的影响
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
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。
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。
内电阻
放电)下正负极板之间的电位差(即开路电压)，用E0表
蓄电池的内电阻大小 示。它的大小与电解液的相对密度和温度有关，当相 反映了蓄电池带负载的能力。 对密度在1.050～1.300的范围内时，可由下述经验公 在相同的条件下，内电阻越小， 式计算其近似值：E0=0.85+ρ25℃
输出电流越大，带负载能力越
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。
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。