汽车充电系统基本结构、工作原理及检修方法（课件）《电动汽车控制系统故障诊断与检修》同步教学（机械工业出版社）

汽车电源系统基本结构、工作原理及检修方法 重、难点： 1.蓄电池、发动机、电压调节器的结构、检修、更换。 2.充电系统故障检修方法。 汽车电源系统组成 组成：启动用蓄电池、交流发电机、电压调节器、点火开关、充电指示灯、易容线 。 图3.1　汽车充电系统组成 汽车电源系统组成 汽车用蓄电池是什么样的结构？它是如何工作的？常见故障有哪些？如何检测、维修与更换？ 任务一 蓄电池基本结构、工作 原理及检修方法 一. 起动型蓄电池结构及工作原理 （1）蓄电池的功用 蓄电池与发电机共同构成了车辆的电源系统，二者并联向用电设备供电，保证车辆正常运行。 蓄电池的作用如下： ①发动机起动时，向起动机和点火系统供电； ②未启动发电机前，向电气设备提供电能； ③发电机不发电或发电量不足时，蓄电池向用电设备供电； ④发电机正常发电时，蓄电池储存电能； ⑤充当稳压器，当发电机转速和用电负载发生较大变化时，可保持电路电压的相对稳定，同时吸收电路中随时出现的瞬时高电压，以保护用电设备不被损坏，尤其是电子元件不被击穿。 （2）铅酸型普通蓄电池的构造 组成：主要由极板组、隔板 、电解液 、壳体及极柱、联条、加液孔盖等。 图3.3　蓄电池结构 12V蓄电池：由6个2V单格电池组成，6个单格电池串联。 蓄电池是一种可逆的低压直流电源，既能将化学能转换为电能，又能将电能转换为化学能。起动发动机时，蓄电池在短时间内（5 ~10s）能向起动机连续供给强大电流（一般汽油机200 ~600A，柴油机高达1000A）。因此，汽车使用的蓄电池多为起动型铅酸蓄电池，该类型蓄电池有普通型、少维护和免维护等类型，具有成本低、内阻小、起动性能好，能在短时间内供给起动机所需要的大电流等优点，在汽车上得到广泛的应用。 6 图3.3　蓄电池内部结构 蓄电池是一种可逆的低压直流电源，既能将化学能转换为电能，又能将电能转换为化学能。起动发动机时，蓄电池在短时间内（5 ~10s）能向起动机连续供给强大电流（一般汽油机200 ~600A，柴油机高达1000A）。因此，汽车使用的蓄电池多为起动型铅酸蓄电池，该类型蓄电池有普通型、少维护和免维护等类型，具有成本低、内阻小、起动性能好，能在短时间内供给起动机所需要的大电流等优点，在汽车上得到广泛的应用。 7 外壳用来储存电解液和存放极板组，外壳应该具有耐酸、耐热、耐寒、耐震及绝缘性能好特点，材料一般为硬橡胶或工程塑料。 极板组分正极板和负极板，均由栅架和填充在其上的活性物质构成，不同的蓄电池具有不同的材料。 正极板上的活性物质是呈深棕色的二氧化（PbO2），负极板上的活性物质是呈青灰色海绵状的纯铅（Pb）。 各组成功能 隔板材料：具有多孔性结构，可让电解液自由渗透。 电解液：一般用相对密度为1.84的纯净硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，密度一般在1.24～1.30g/cm3的范围内。硫酸标准见GB 4554—84规定，蒸馏水标准见ZBK 84004—89的规定。 加液孔盖：孔盖上有通气孔，加装一个氧化铅过滤器，可以加液，也可以避免水蒸气逸出，减少水的消耗，新蓄电池在使用时应注意将通气孔打通。 （3）铅酸蓄电池的工作原理 蓄电池工作原理：蓄电池工作是一个充、放电过程。 电能与化学能的相互转换就是通过极板上的活性物质与电解液中的硫酸进行化学反应来实现的。 ①放电过程。放电过程是化学能转化为电能的过程。电解液中的电子在蓄电池电动势的“推动”下，通过负载，从负极流向正极，使正极电位降低，负极电位升高，从而使蓄电池的电动势不断降低。在放电过程中，正、负极板上的活性物质PbO2 和Pb都将不断地转为PbSO4，电解液中H2SO4逐渐减少，而H2O 逐渐增多，所以电解液密度下降。因为电解液不能渗透到活性物质的最内层去，极板上的活性物质只有20% ~30%转变成为硫酸铅（PbSO4）。 ②充电过程。充电过程，就是电能转化为化学能的过程。电解液中的电子在充电电源的“帮助”下，从正极流向负极，使正极电位升高，负极电位降低，从而形成一定的电动势。在外加电场的作用下，正极板上的硫酸铅被氧化成二氧化铅（PbO2），负极板上的硫酸铅被还原为海绵状铅（Pb），电解液中的H2O 转变为硫酸（H2SO4）的过程。充电过程如图3-3（b）所示。 10 a.放电过程原理 当蓄电池与外部负载连接时,蓄电池通过发生在浸在电解液中的两块正负极板之间的化学反应产生电流,此电流驱动外部负载,将化学能转换成电能。 负极板: Pb-2e  Pb2+ 　　Pb2++S   PbSO4 附在负极板上。 正极板: Pb4++2e  Pb2+ Pb2++S   PbSO4 附在正极板上。 放电时化学反应总方程式为: Pb