汽車電氣構(gòu)造與維修蓄電池的檢查和更換技術(shù)方案

汽車電氣構(gòu)造與維修蓄電池的檢查和更換技術(shù)方案任務描述1.正確描述蓄電池的基本結(jié)構(gòu)和各部件的作用；2.了解蓄電池的工作原理和型號；3.規(guī)范地對蓄電池進行檢查和維護；4.正確更換蓄電池；5.規(guī)范地對蓄電池進行充電。實訓器材設(shè)備：卡羅拉轎車、蓄電池、充電機工具：拆裝工具、皮帶張緊器、密度計、高率放電計、萬用表材料：電解液、蒸餾水、紙巾、抹布相關(guān)資訊蓄電池的更換蓄電池的更換蓄電池的型號蓄電池的工作過程蓄電池的外觀及技術(shù)狀況檢查蓄電池的檢查和更換蓄電池的充電蓄電池的結(jié)構(gòu)及作用引導問題1蓄電池的作用是什么？在車上安裝在什么位置？汽車蓄電池（俗稱“電瓶”）是一種儲能裝置，可將電能轉(zhuǎn)變成化學能儲存起來。在放電過程中，蓄電池中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；在充電過程中，電能被轉(zhuǎn)變成化學能。當起動發(fā)動機時，由蓄電池供給起動機工作所需的大工作電流來使發(fā)動機起動，當發(fā)動機起動后，正常運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，給汽車的全部電器提供所需電流，同時對蓄電池進行充電，補充起動發(fā)動機時所消耗的電能。a）蓄電池外觀；b）蓄電池在車上的安裝位置圖1-1蓄電池在車上的安裝位置及外觀汽車用蓄電池一般有以下作用：（1）起動發(fā)動機時供給起動機搖轉(zhuǎn)發(fā)動機所需的大工作電流。（2）當發(fā)電機發(fā)出的電壓低于蓄電池電壓時或發(fā)電機不工作時，給全車電器提供所需的電流。（3）當汽車上電器的用電量超過發(fā)電機的輸出電量時，幫助發(fā)電機提供電器所需的電流。（4）平衡汽車電氣系統(tǒng)的電壓，保持整車電氣系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。蓄電池是一種低壓直流電源，汽車一般使用12V的蓄電池，大型柴油車則常用兩個12V蓄電池串聯(lián)而成24V系統(tǒng)。汽車蓄電池在車上安裝位置及外觀如圖1-1所示。引導問題2蓄電池由哪幾部分組成、各組成部分的作用是什么？圖1-2蓄電池的結(jié)構(gòu)圖1-3極板組結(jié)構(gòu)圖1-4隔板圖1-5聯(lián)條和極柱圖1-6殼體和蓋板圖1-7加水通氣蓋的構(gòu)造1．組成汽車蓄電池由多個單格電池組成。單格電池主要由極板組（包括正極板、負極板和隔板）、聯(lián)條、極柱、殼體、蓋板及內(nèi)部的電解液等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。2．主要組成部分的結(jié)構(gòu)及作用1）極板組極板組主要由正極板、負極板和隔板組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。（1）極板。極板是蓄電池的核心部分，由柵架和活性物質(zhì)組成，可分為正極板和負極板，正極板為咖啡色微粒結(jié)晶狀的過氧化鉛（PbO2），負極板為海綿狀的純鉛（Pb）。柵架是極板的骨架，其主要成份為鉛（Pb），加入5％～12％的銻（Sb）制成。（2）隔板。在正極板與負極板間使用一片多孔材質(zhì)的絕緣板來分隔，稱為隔板。其材質(zhì)有木材、微孔硬橡膠、合成樹脂、玻璃強化纖維板、玻璃纖維板等，目前以使用微孔硬橡膠及玻璃纖維板等較多，如圖1-4所示。隔板一面平滑，須面向負極板；另一面有槽溝，面向正極板，使脫落的活性物質(zhì)能夠掉入沉淀室中。將多塊正極板及負極板分別用聯(lián)條結(jié)成一體，正負極板間插入隔板，即形成極板組，每一分電池中放置一組極板組。極板組中負極板比正極板多一片，即正極板的兩面都要有負極板，因正極板充放電時的膨脹率大，若僅有一面作用容易彎曲損壞，負極板則不會，故極板組中的極板數(shù)均為單數(shù)。2）聯(lián)條和極柱聯(lián)條和極樁的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。（1）聯(lián)條。聯(lián)條的作用是將分電池串聯(lián)起來，提高整個電池的端電壓。普通電池聯(lián)條的串聯(lián)方式一般是外露式，而新型蓄電池聯(lián)條的串聯(lián)方式是封閉式。（2）極柱。蓄電池頂部有兩個極柱露出，是將各分電池的極板串聯(lián)后，成為輸出或輸入的總接頭。為了便于識別，極柱的上方或旁邊刻有“+”、“-”標記，也有的在正極柱上涂有紅色油漆。3）電解液蓄電池中的電解液俗稱電水，是以蒸餾水或精制水與硫酸配合而成的稀硫酸，具有較強腐蝕性，一般密度為1.260～1.280g/cm3。電解液必須保持高出極板10～12mm。配制電解液必須穿著防護器具，將稀硫酸慢慢倒入水中，且均勻攪拌。絕不可將水倒入硫酸中，否則硫酸會飛濺傷人。4）殼體和蓋板殼體和蓋板的結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。舊型蓄電池每一分電池的中央均有一個加水通氣蓋，使用螺牙裝在蓋板上，上有通氣孔，構(gòu)造如圖1-7所示，其功用為：（1）供添加蒸餾水或供檢驗電解液用。（2）在充電時，使產(chǎn)生的氫氣及氧氣能逸出，以防聚積過多氣體而發(fā)生爆炸?，F(xiàn)代汽車用蓄電池多為免維護（MaintenanceFree，簡稱MF）蓄電池，其蓋板上無加水通氣蓋。但仍有部分免維護蓄電池設(shè)有加水蓋，其蓋頂部與蓄電池蓋板表面平齊，或有的裝在蓋板表面以下。圖1-8觀察窗的作用5）蓄電池觀察窗免維護蓄電池在蓋板上均設(shè)有密度與液面觀察窗，俗稱電眼，以顯示蓄電池的充電情況及電解液液面是否過低。如圖1-8所示，當蓄電池液面及充電正常時，綠色浮球在中央最高點，從視窗中在黑色區(qū)可看到綠色圓圈；當蓄電池液面正常，但充電不足時，綠色浮球在球室下方，從視窗中看不到綠色圓圈，整個是黑色，應對蓄電池進行補充充電；當蓄電池液面過低時，視窗中看到的是透明色，表示蓄電池需換新。引導問題3蓄電池的容量和型號是如何規(guī)定的？1．蓄電池的容量比較蓄電池的大小，除電壓大小外，就是它能供應電量的多少。蓄電池電壓的大小與其串聯(lián)的分電池數(shù)有關(guān)，與其能供應電量的多少是無關(guān)的。因此必須有一定的比較標準，現(xiàn)在通常使用“安培小時電容量”作為核定蓄電池電容量的標準來衡量蓄電池電量的大小，又稱為20h放電率電容量。它是以穩(wěn)定電流在20℃條件下放電20h，終止時每一單格電池的電壓維持在1.75V時的放電量，故12V蓄電池放電后的兩極柱間端電壓應為10.5V。安培小時電容量（A·h）＝放電電流（A）×放電時間（h）如以3A放電20h，則其電容量為60A·h。安培小時電容量目前也常以5h放電率電容量表示。如以10A放電5h，則其電容量為50A·h。2．蓄電池的型號1）國內(nèi)蓄電池型號根據(jù)原機械工業(yè)部頒發(fā)的JB/T2599—1993《鉛酸蓄電池產(chǎn)品型號編制辦法》，蓄電池型號由以下幾部分組成：第一部分：第一部分：串聯(lián)的單體電池數(shù)第二部分：蓄電池類型和特征第三部分：蓄電池額定容量和特殊性能（1）串聯(lián)的單體電池數(shù)，用阿拉伯數(shù)字表示。（2）蓄電池的類型和特征用字母表示。蓄電池類型是根據(jù)其主要用途來劃分的，如起動用蓄電池代號為“Q”，“T”表示拖動型蓄電池，“M”表示摩托車用蓄電池；蓄電池特征為附加部分，僅在同類用途產(chǎn)品中具有某種特征而在型號中又必須加以區(qū)別時采用。當產(chǎn)品同時具有兩種特征時，原則上按表1-1順序?qū)蓚€代號并列標示。蓄電池產(chǎn)品特征代號表表1-1序號123456789101112產(chǎn)品特征干荷電濕荷電免維護少維護防酸式密封式半密封式液密式氣密式激活式帶液式膠質(zhì)電解質(zhì)代號AHWSFMBYQIDJ（3）蓄電池的額定容量和特殊性能。蓄電池額定容量指20h放電率額定容量，單位為A·h，用阿拉伯數(shù)字表示；蓄電池特殊性能用字母表示，可在相應產(chǎn)品型號的末尾注明，如G表示薄型極板的高起動率蓄電池，S表示采用工程塑料外殼、電池蓋及熱封工藝的蓄電池。例如“6—QAW—100”：第一部分：“6”表示由6個分電池組成，額定電壓12V；第二部分：“QAW”表示蓄電池的類型和特征，起動型干電荷免維護蓄電池；第三部分：“100”表示蓄電池的額定容量和特殊性能，額定容量為100A·h。2）國外蓄電池型號進口蓄電池的型號和規(guī)格是美國蓄電池協(xié)會（BIC）和美國汽車工程師協(xié)會（SAE）聯(lián)合制定的。（1）日本標準蓄電池型號。①在1979年時，日本標準蓄電池型號用N代表，后面用表示接近蓄電池額定容量的數(shù)字表示，如NS40ZL：N：表示日本JIS標準。S：表示小型化，即實際容量比40A·h小，為36A·h。Z：表示同一尺寸下具有較好起動放電性能，S表示極樁端子比同容量蓄電池要粗。L：表示正極柱在左端，R：表示正極樁在右端。②到1982年，日本標準蓄電池型號按照新標準來執(zhí)行，如55D33L：55：表示蓄電池的性能參數(shù)，表示蓄電池的容量。D：表示蓄電池的寬度和高度代號。蓄電池的寬度和高度組合是由8個字母中的一個表示的（A到H），字符越接近H，表示蓄電池的寬度和高度值越大。33：表示蓄電池的長度約為33cm。L：表示正極端子的位置，正極端子在右端的標R，正極端子在左端的標L。（2）德國標準蓄電池型號。以型號為54434MF的蓄電池為例，說明如下：①第一位數(shù)字“5”：表示蓄電池額定容量在100A·h以下；6表示蓄電池容量在100A·h與200A·h之間；7表示蓄電池額定容量在200A·h以上。②“44”表示蓄電池額定容量為44A·h；61017MF蓄電池額定容量為110A·h；70027蓄電池額定容量為200A·h。③容量后兩位數(shù)字“34”表示蓄電池尺寸組號。④“MF”表示免維護型。（3）美國標準蓄電池型號。以型號為58430（12V430A80min）的蓄電池為例，說明如下：①“58”表示蓄電池尺寸組號。②“430”表示冷起動電流為430A。③“80min”表示蓄電池儲備容量為80min。注意：冷起動電流：在-17.8℃和-28.9℃條件下，可獲得的某特定意義下的最小電流。這個指標把蓄電池的起動能力與發(fā)動機的排量、壓縮比、溫度、起動時間、發(fā)動機和電氣系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)以及起動和點火的最低使用電壓這些重要的變量聯(lián)系起來。它是指充滿電的12V蓄電池在30s內(nèi)，其端電壓下降到7.2V時，蓄電池所能供給的最小電流，冷起動額定值給出的是總電流值。儲備容量：汽車在充電系統(tǒng)不工作的情況下，在夜間靠蓄電池點火和提供最低限度的電路負載所能運行的大約時間，可具體表述為：完全充足電的12V蓄電池，在（25±2）℃的條件下，以25A恒流放電至蓄電池端電壓下降到（10.5±0.05）V時的放電時間。引導問題4蓄電池是如何實現(xiàn)化學能和電能相互轉(zhuǎn)化的？圖1-9蓄電池的工作原理1．蓄電池的工作原理將兩種不同的金屬板放入電解液中，因化學作用產(chǎn)生電離子，聚集電子的板產(chǎn)生較高的負電位，稱為負極板，失去電子的板產(chǎn)生正電位，稱為正極板，在兩塊板間會產(chǎn)生電動勢。若有導線及負荷連接在兩塊板之間，則有電流流通，如圖1-9所示。2．蓄電池充放電蓄電池的工作原理就是化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化。當蓄電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能而向外供電時，稱為放電過程，放電的結(jié)果是正、負極板都變成相同結(jié)構(gòu)的硫酸鉛，而電解液中的硫酸成分減少，水的成分增加，其放電化學反應式如下：當蓄電池與外界直流電源相連而將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來時，稱為充電過程。充滿電后，蓄電池的負極板成為海綿狀鉛（Pb），正極板成為過氧化鉛（PbO2），電解液為稀硫酸（H2SO4+H2O）。其充電化學反應式如下：引導問題5蓄電池放置一段時間不使用為什么會沒電？充滿電的蓄電池放置一段時間后，內(nèi)部的存電自然消耗的現(xiàn)象，稱為自放電。（1）產(chǎn)生自放電的原因很多，歸納如下：①負極板上的活性物質(zhì)海綿狀鉛與電解液產(chǎn)生化學作用而慢慢變成硫酸鉛。②蓄電池的極板上附著金屬雜質(zhì)，如鐵、錳等，金屬雜質(zhì)與極板構(gòu)成一局部電池而產(chǎn)生自放電現(xiàn)象。③蓄電池表面有電解液附著而造成漏電。④脫落的活性物質(zhì)堆滿沉淀室后形成短路而放電。（2）自放電的大小與下列因素有關(guān)：①溫度越高時，自放電量越多。②電解液密度越高時，自放電量也越多。引導問題6如何對蓄電池進行技術(shù)狀況檢查？蓄電池技術(shù)狀況檢查主要包括液面高度檢查、電解液密度檢查和蓄電池端電壓檢查。圖1-10通過液面高度指示刻線檢查液面高度圖1-11測量電解液密度1．檢查液面高度（1）對于殼體透明的蓄電池，可以通過觀察蓄電池殼體上標示液面高度的刻線來檢查電解液液面高度，如圖1-10所示。電解液必須保持高出極板10～15mm，即在最高與最低刻線之間，高度不足時，直接添加蒸餾水。（2）對于有觀察窗的免維護蓄電池，可直接通過觀察窗觀察孔的顏色進行檢查，如果觀察孔出現(xiàn)透明色，說明液面過低，應更換蓄電池。2．測量電解液密度使用密度計測量蓄電池密度時，吸取各分電池的電解液后，不要拔出密度計，如圖1-11所示，以免電解液濺出腐蝕機件或衣物，并讀取靠浮球桿壁上的讀數(shù)。測量密度時，同時放入溫度計測量電解液溫度。讀取密度，并做溫度校正。蓄電池電解液正常的密度值見表1-2。蓄電池電解液密度表1-2溫度條件蓄電池狀態(tài)電解液密度（g/cm3）常溫下放電1.12半充電1.20全充電1.28熱帶地區(qū)放電1.08半充電1.14全充電1.23若各分電池中的電解液密度相互間的偏差不超過0.02g/cm3，可對蓄電池進行充電，以恢復其性能；若在一個或兩個相鄰分電池中的電解液密度明顯地下降，說明蓄電池有短路故障，應對其進行修復或更換。3．測量蓄電池端電壓蓄電池的端電壓可用高率放電計和萬用表進行測量檢查，具體方法如下。用高率放電計測量蓄電池端電壓。如圖1-12所示，將高率放電計的兩觸針用力迅速壓緊在蓄電池的正、負極樁上，觀察放電計的電壓值，測量時間盡可能短，一般不超過15s。對于12V整體蓄電池，若指針指示電壓在9.6V以下，說明蓄電池性能不良或存電不足，需充電；若指針指示在10.6～11.6V，說明蓄電池存電充足，不需要充電；若指針指示蓄電池電壓迅速下降，則說明蓄電池有故障。圖1-12用高率放電計測量蓄電池端電壓圖1-13測量蓄電池開路電壓（2）用萬用表測量蓄電池開路端電壓。如圖1-13所示，將萬用表置于直流20V擋位，正表筆接蓄電池的正極端，負表筆接蓄電池的負極端，讀出指示電壓值，12V以上為正常值，電壓值低于12V，表明蓄電池已放電，需進行補充充電。實施作業(yè)引導問題7作業(yè)需要哪些工具、設(shè)備和材料？a）組合工具；b）扭力扳手；c）萬用表圖1-14作業(yè)需要的工具（1）組合扳手、扭力扳手、鉗子、螺絲刀、萬用表、溫度計，如圖1-14所示。a）卡羅拉b）高率放電計；c）充電機圖1-15作業(yè)需要的設(shè)備卡羅拉（1.6L）轎車、蓄電池充電機、高效放電計，如圖1-15所示。（3）磁力護裙、座椅套、轉(zhuǎn)向盤套、變速桿手柄套和腳墊。（4）砂紙、蒸餾水和黃油。（5）卡羅拉（1.6L）轎車維修手冊。引導問題8通過查詢和查找，填寫以下信息。生產(chǎn)年份，車牌號碼，行駛里程，發(fā)動機型號及排量，車輛識別代碼（VIN）。引導問題9如何對蓄電池外觀進行檢查？圖1-16檢查樁頭及接頭上的腐銹物圖1-17蓄電池正極的橡皮保護套圖1-18蓄電池外殼龜裂（1）檢查蓄電池接線柱。檢查極柱及接頭上是否有白色或綠白色的腐銹物，如圖1-16所示。使用鋼絲刷或砂紙刷除腐銹物，必要時拆下接頭清潔后再裝回?？捎命S油涂抹在極柱及接頭上。最后檢查蓄電池正極的橡皮保護套有無定位，及是否破裂，如圖1-17所示。（2）蓄電池外殼的檢查。檢查蓄電池外殼是否龜裂、滲漏或變形，如圖1-18所示。外殼變形時，注意是否因過度充電所引起。引導問題10如何拆卸和安裝蓄電池？圖1-19拆卸蓄電池電纜圖1-20拆缺陷蓄電池壓桿箍帶緊固螺母圖1-21取出蓄電池圖1-22安裝蓄電池壓桿圖1-23蓄電池的安裝1．蓄電池的拆卸（1）如果音響裝置設(shè)有防盜密碼，則應先查詢防盜密碼并記錄后再進行操作。（2）關(guān)閉車上所有的電器設(shè)備。（3）先斷開蓄電池負極電纜，再斷開蓄電池正極電纜，如圖1-19所示。（4）如圖1-20所示，從蓄電池壓桿上拆卸蓄電池壓桿箍帶緊固螺母。（5）拆卸蓄電池托架下螺栓，從托架中取出蓄電池，如圖1-21所示。2．蓄電池的安裝（1）安裝蓄電池托架，緊固蓄電池托架上、下和側(cè)螺栓，擰緊力矩為20N·m。（2）將蓄電池負極電纜卡子卡入蓄電池托架側(cè)部的孔中，將蓄電池裝入托架。（3）從蓄電池托架洞口，通過壓桿箍帶孔，戴上蓄電池壓桿，輕微緊固螺母，將蓄電池壓桿箍帶連接到蓄電池上，如圖1-22所示，緊固蓄電池箍帶至蓄電池壓桿螺母至5N·m。（4）如圖1-23所示，連接蓄電池正極和負極電纜。緊固蓄電池電纜螺母至5N·m。注意：在拆卸或安裝任何電氣裝置前和在工具或設(shè)備容易接觸裸露的電氣端子時，務必首先斷開蓄電池負極電纜。斷開這條電纜，可防止傷人或損壞車輛。如沒有特別說明，必須將點火開關(guān)擰到LOCK（鎖定）位置。引導問題11如何對蓄電池進行充電？1．充電方法蓄電池的常規(guī)充電方法有定電流充電和定電壓充電兩種，非常規(guī)充電有脈沖快速充電。1）定電流充電蓄電池在充電過程中，使其充電電流保持恒定不變，隨著蓄電池電動勢的逐漸提高，逐步增加充電電壓的方法叫定電流充電。當充到蓄電池單格電池電壓上升至2.4V（電解液開始冒氣泡）時，再將充電電流減小一半后保持恒定，直到蓄電池完全充足。一般使用充電機在充電工作間對蓄電池充電，常采用定電流充電法。因為它有較大適用性，可任意選擇和調(diào)整電流，適應各種不同條件（新蓄電池的初充電，使用中的蓄電池補充充電以及去硫充電等）下的蓄電池充電，其主要特點是充電時間長。2）定電壓充電在充電過程中，加在蓄電池兩端的充電電壓保持恒定不變的充電方法，稱為定電壓充電。3）脈沖快速充電脈沖快速充電，又稱為分段充電法。整個充電過程為：正脈沖充電-停充（25ms）-負脈沖（瞬間）放電或反充-停充再正脈沖充電，之后又重復循環(huán)。該充電方法的顯著特點是充電速度快，即充電時間大大縮短。但其缺點是充電速度快，易使活性物質(zhì)脫落，因而對蓄電池的使用壽命會有一定影響。2．充電程序1）一般充電（1）將充電機電源插頭插在500W以上的專用線束插座。（2）將紅色夾夾在蓄電池正（+）極，黑色夾夾在蓄電池負（-）極，如圖1-24所示。圖1-24充電機與蓄電池的連接（3）將切換開關(guān)扳在正確電壓側(cè)，如12V或24V等。（4）轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)器至規(guī)定的充電電流，補充充電一般為額定容量的1/10，初充電一般額定容量的1/15。（5）可根據(jù)表1-3的充電時間將蓄電池充滿電。剩余電量狀況與充電時間的關(guān)系表1-3剩余電量情況（密度值g/cm3）充電時間（h）幾乎沒有剩余電量（密度1.10以下）10只點小燈也暗（密度1.15以下）8前照燈暗（密度1.20以下）7發(fā)動機起動有困難（密度1.23以下）6（6）充完電后，先關(guān)閉充電機開關(guān)，再拆開蓄電池的連接線，并收放整齊。（7）裝回加水通氣蓋，并將蓄電池表面的電解液擦拭干凈。將蓄電池擺放整齊。注意：新蓄電池或修復后的蓄電池在使用之前的首次充電稱為初充電。初充電的充電電流要小些、充電時間適當延長。2）快速充電（1）車上蓄電池充電前，必須先拆開蓄電池的搭鐵線。（2）將快速充電機插頭插在500W以上的線束插座。（3）將紅色夾夾在蓄電池正（+）極，黑色夾夾在蓄電池負（-）極。（4）將切換開關(guān)扳在正確電壓側(cè)，如單一蓄電池在12V側(cè)。（5）旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)器至充電電流為蓄電池額定容量安培數(shù)的1/2，例如100A·h時，充電電流為50A。（6