第一章 蓄电池（教案）《汽车电气设备构造与维修》同步精品课堂（人交版·第4版）

《汽车电气设备构造与维修》教案 课 题 第一章蓄电池 课 型 理论课 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节课的内容是关于《汽车电气设备》中的第一章。要求学生理解汽车电气的功用、结构，课标要求是掌握电气设备的作用。选用的教材是由人民交通出版社出版的《汽车电气设备构造与维修》（第四版），学习内容是汽车电气的内容和各项方法。 学情分析 知识储备：对汽车电气有着初步的了解。 能力水平：熟悉汽车电气设备的发展史。 学习特点：学习、接受新知识能力较弱，尤其是理论性强的知识，不能充分利用课余时间学习。 学习目标 知识目标：理解蓄电池的基本知识。 能力目标：能够掌握蓄电池的工作原理及特性。 素质目标：1.认识到电气的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习重难点 教学重点：1. 蓄电池的基本知识。 2. 蓄电池的工作原理及特性。 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、实物教学法 课前准备 教师准备：教学课件 学生准备：课前预习 教学媒体 多媒体教室、多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1. 情境导入 让学生阅读教材导入情景，引导学生思考： 蓄电池基本知识。 2. 展示学习目标 认识到蓄电池的重要性。 掌握蓄电池基本知识的具体内容。 1.阅读导入情景，思考教师提问，结合生活中的实际，认真回答。 2.查看并记住本节任务的学习目标。 1.通过情景问话，引出本课主题。同时激发学习兴趣。 2.通过课件展示本节任务，让学生明确课堂任务。 活动二： 调动思维 探究新知 一.导入新课:组织教学、吸引学生注意力，使学生进入上课状态。 二.1.新课讲解:借助PPT讲授电气设备基本知识内容，利用课件进行讲授，对比课件中的构造简图 ，对蓄电池基本知识有一个初步的了解。 1-1 蓄电池的概述 一、蓄电池的功用 蓄电池是一种可逆直流电源。它既能将储存的化学物质所产生的化学能转换成电能输出（俗称放电），又能把电能转变成化学能储存起来（俗称充电）。 蓄电池是汽车的两大电源之一，在汽车上与发电机并联，共同向用电设备供电，其具体作用是： 1.发电机启动时，向起动机和点火系统供电。 2.发电机不发电或电压较低（低于蓄电池端电压）时，向用电设备供电。 3.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。 4.发电机电压高于蓄电池端电压时，将发电机多余的电能转化为化学能储存起来。 5.保持汽车电网电压的相对稳定，保护用电设备及电子元器件。 二、蓄电池的结构 现代汽车上使用的蓄电池，一般由6个单格串联而成。每个单格电池的电压约为2V，6个单格串联后对外输出电压为12V。目前国内外汽油发动机汽车，均选用12V蓄电池。 普通蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液和外壳、联条和电极柱组成： 1．极板 蓄电池的极板分为正极板和负极板，极板由栅架和活性物质组成： （1）栅架。由铅锑合金浇铸而成，为了降低蓄电池的内阻，改善起动性能，采用放射型栅架，如桑塔纳轿车的蓄电池。 （2）活性物质。正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈深棕色，负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。 （3）极板组 2．隔板 为了减少蓄电池的内阻和体积，正负极板应尽量靠近，但又不能彼此接触，以防短路，所以要在相邻的正负极板间插入绝缘隔板。隔板不仅要多孔，以便电解液渗透，还要具有良好的耐酸性和抗氧化性 3．电解液 解液由蓄电池专用硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，加入到每个单个电池中。其电解液密度在25℃常温下，一般为1.24～1.30g/cm3。选用电解液密度的大小应按地区、气候条件和制造厂的要求而定。 不同地区和气候条件下电解液 4．外壳 蓄电池外壳用来盛装电解液和极板组。外壳应耐酸、耐热和耐振动冲击。 蓄电池外壳为整体式结构，壳内分成6个互不相通的单格，底部制有凸起的肋条，用来搁置极板组。肋条之间的空隙可以积存极板脱落的活性物质，防止正、负极板短路。为了减小蓄电池内阻，单格与单格之间的极板组采用穿壁式连接。 蓄电池在每个单格顶部都设有加液口，以便加装电解液、补充蒸馏水和检测电解液密度。每个加液口上都设有旋塞，旋塞上有通气孔，应保持畅通，以便随时排除水被电解和化学反应产生的氢气和氧气，防止外壳胀裂，发生事故。 5．联条 联条的作用是将单格电池串联起来，一般由铅锑合金浇铸而成。 6．电极柱 普通铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有电极柱，电极柱分成孔式和圆锥式、L形三种，为了便于区分，在正电极柱上通常标有“+”或“P”记号，负电极标有“-”或“N”记号。 三、蓄电池的分类 蓄电池可分为免维护蓄电池、混合蓄电池、符合蓄电池和微电子控制蓄电池。 1．免维护蓄电池 （1）结构 现在汽车上使用的大多为免维护蓄电池。免维护蓄电池和普通蓄电池在结构上有两大不同之处：极板机构（格栅）和水的利用。免维护蓄电池除需要保持表面清洁外，不需要做其他维护。 （2）优点 1）在极板上部能储存更多的电解液。 2）有极大的抗过充电能力。 3）存放寿命长。 4）可带电解液大量装运，减少了事故和人员伤害的可能性。 5）冷启动额定电流高。 （3）缺点 1）蓄电池在高温下工作时，其格栅会变厚，使极间距离变小。 2）不能承受深度放电（深度放电是指彻底放完电后在充电）。 3）存储容量较低。 4）预期寿命较短。 2．混合型蓄电池 3．复合蓄电池 （1）结构 复合蓄电池是一种比较先进的蓄电池。复合蓄电池用含胶状物质的隔板替代了液态的电解液。隔板放在格栅板之间，其电阻非常低，因此，复合蓄电池的输出电压和电流比一般蓄电池高。 （2）优点 1）不含酸液，即使外壳破裂烨不会有酸液泄露。 2）能够以任何状态安放。 3）因为无电解液，所以基本不用维护。 4）可以经受过度放电。 5）冷启动额定电流大，可以超过800A。 6）寿命比一般蓄电池长4倍。 4．微电子控制蓄电池 1-2 蓄电池的工作原理及特性 一、蓄电池的工作原理和特性 蓄电池属于辅助电源，它的工作过程就是化学能与电能的相互转化过程。当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；当蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能储存起来时，称为充电过程。 蓄电池流放电的化学反应 1．充电过程的电化学反应 充电过程就是电能转变为化学能的过程。 2PbSO4+2H2O=Pb（负极）+PbO2（正极）+2H2SO4（充电反应） 2．放电过程的电化学反应 铅蓄电池的放电过程就是化学能转变为电能的过程。 Pb（负极）+PbO2（正极）+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（放电反应） 蓄电池的充放电 3．蓄电池的充放电特性 （1）蓄电池的电化学反应虽然是可逆的，但它并不是永久性电源。实际上，它受制造和使用等因素影响，一般使用寿命为2年。 （2）蓄电池在放电时，电解液中的硫酸逐渐减少而水增多，电解液密度下降；充电时恰恰相反，电解液的密度升高。故可通过测量电解液密度的方法来判断蓄电池充放电的程度。 （3）蓄电池放电终了时，实际极板上只有20%～30%的活性物质转变为硫酸铅，极板上尚有70%～80%的活性物质没有起作用。所以要减轻铅蓄电池的质量，提高其供电能力，应设法提高活性物质的利用率。在结构上则应提高极板的多孔性，减小极板的厚度。 二、蓄电池的容量及其影响因素 1．容量 蓄电池在规定条件下（规定放电温度、放电电流和终止电压）放出的电量称为蓄电池的容量，单位为安时（A·h）。 （1）额定容量 蓄电池的额定容量是用20h放电率来标定的。 （2）储备容量 蓄电池在25℃（±5℃）条件下，以25 A电流恒流放 电至单格电池平均电压降到175 V时所维持的放电时间，称为蓄电池的储备容量，单位为分钟(min)。 2．影响容量的因素 蓄电池容量的大小主要取决于极板上活性物质的利用率，活性物质利用率越高，容量就越大；活性物质利用率越低，容量就越小。 （1）构造因素对容量的影响 （2）使用因素对容量的影响 1）放电电流对容量的影响 2）电解液温度对容量的影响 3）电解液密度对容量的影响 1-3 蓄电池的使用 一、蓄电池的正确使用与维护 1．正确使用起动机 2．正确拆装 3．检查液面高度 4．及时充电 5．保持清洁 6．冬季使用注意事项 二、蓄电池的固定 汽车上的蓄电池必须安装牢固： 底盘固定的蓄电池 三、蓄电池的充电 1．充放电完成的标志 （1）蓄电池充电完成的标志 1）蓄电池内产生大量气泡，即出现“沸腾”现象。 2）端电压上升至最大值，且2个小时内不再上升。 3）电解液密度上升至最大值，且2个小时内不再上升。 （2）蓄电池放电结束的标志 1）单格电池电压下降至终止电压（例如铅酸电池电压下降至1～75 V）。 2）电解液密度下降至最小允许值（约1～11 g/cm3）。 蓄电池单格的端电压下降至一定值（如1～75 V）时，如果继续放电，就是过度放电。过度放电对蓄电池是非常有害的，易造成极板的损坏。 2．充电方法 （1）恒流充电 恒流充电是指蓄电池在充电过程中，保持其充电电流恒定不变，即随着蓄电池电动势的上升，同步上升充电电压。当蓄电池单格电压升至2.4 V时，以一半电流继续充电，直至充电结束。 恒流充电的特点为： 1）具有较大适应性，适用于初充电等。 2）充电时间长，易发生过充电。 （2）恒压充电 蓄电池在充电过程中，保持其充电电压恒定不变，充电电流随着充电的进行逐渐减小。 恒压充电的特点为： 1）由于充电初期充电电流大，因此，充电速度快。 2）充电结束时，充电电流自动减小为“0”，操作方便且不会发生过充电。 （3）脉冲快速充电法 充电初期，采用大电流充电，当电量达到额定容量的60%，单格电压升至2～4 V，电解液开始冒泡时，在控制电路的作用下进行脉冲充电，即先停止大电流充电24～42 ms，然后放电（或反充），使电池通过一个大的反向电流，以消除电解液浓度差别过大和极板孔隙形成的气泡，再停放25 ms，如此反复循环直至充电结束。脉冲快速充电法通常是通过脉冲快速充电器的自动控制完成的。 脉冲快速充电法的特点为： 1）充电速度快。 2）对极板的冲刷力强，因而对极板的使用寿命有一定的影响。 （4）铅蓄电池的充电 为保证蓄电池的正常工作，新蓄电池或更换极板后的蓄电池必须进行初充电，使用中的蓄电池必须及时进行补充充电。 铅蓄电池的充电分初充电、补充充电和快速脉冲充电3种。 1-4 蓄电池的技术状况检测与常见故障诊断 一、蓄电池的技术状况检查 1．蓄电池电解液液面高度的检查 （1）玻璃管检测法 将一空心玻璃管插入蓄电池内极板的上平面位置，用拇指按紧玻璃管上端管口，提起玻璃管检查管内液面高度，应为10～15 mm，如液面过低则应补充蒸馏水，使其达到标准值。 （2）液面高度指示线检测法 对透明工程塑料壳的蓄电池可通过观察其外壳壁上的两条高度指示线“MAX”和“MIN”来检查液面高度。正常液面高度应在两线之间，低于下线则应补充蒸馏水。 （3）加液孔观察检测法 对于加液孔内标准液面位置处有方型孔的蓄电池，当液面与方孔平齐时说明液面高度符合标准值。在方孔之上或之下时则表示电解液过多或过少，应根据实际需要加减蒸馏水。 2．蓄电池端电压的测量 （1）用高率放电计测量蓄电池的端电压 （2）用万用表测量蓄电池静止电动势 3．蓄电池放电程度的检查 一般采用密度计测量电解液密度来估算或用高率放电计测量电池电压的方法来判定蓄电池的放电程度。 采用密度计测量电解液密度的方法适用于干荷式蓄电池，免维护蓄电池通过“电眼”可观察放电情况。 采用密度计测量电解液密度如后图所示，打开蓄电池加液口旋塞，将密度计的吸管放入电解液中，捏一下密度计上部的橡皮球，再慢慢放开，电解液被吸入密度计的玻璃管中，吸入的电解液要能将浮子浮起但又不顶住密度计上部。使浮子浮在玻璃管的中央，眼睛与液面在浮子上的刻度平齐，读出密度计的读数，估算蓄电池的放电程度。 密度计测量电解液密度 4．蓄电池漏电的检查 关闭点火开关及其他用电元件，断开蓄电池负极，在蓄电池负极柱和搭铁线之间接一只LED试灯或串接一只0～200 mA的直流电流表。 连接好试灯后，起动发动机，并打开所有用电设备，发动机工作10 min以后关闭发动机和所有的用电设备，再等待10 min，让延迟工作的电气设备关闭，若试灯不亮或电流在3 mA以下，说明蓄电池电路中无漏电现象；若试灯一直亮，则打开保险盒，逐个拔去熔丝，切断各个电路，若在切断某条熔丝时，试灯熄灭或电流表指示为零，说明故障在此电路。 二、蓄电池常见故障的诊断与排除 1．极板硫化 （1）故障现象 1)电池容量降低，用高率放电计检测，电压迅速下降。 2)电解液的密度下降到低于规定的正常数值。 3)蓄电池在开始充电及充电完毕时单格电压过高，达2 ～ 7V以上。 4)蓄电池在充电时过早地产生气泡，甚至一开始充电就有气泡。 5)蓄电池在充电时电解液温度上升得过快，易超过45℃。 6)蓄电池放电时电压下降过快(用低放电率放电)，过早地降至终止电压。 7)在极板上生成坚硬、不易溶解的白色大颗粒。 （2）故障原因 1)蓄电池在放电与半放电状态下长期放置时，由于硫酸铅在存在昼夜温差的情况下，在电解液中不断有溶解与结晶两个相反的过程交替发生，产生再结晶。经过多次再结晶，便在极板上形成粗大的不易溶解的硫酸铅晶体。 2)蓄电池经常过度放电或小电流深放电，从而在极板细小孔隙的内层生成硫酸铅，平时充电不易恢复。 3)电解液液面过低，极板上部的活性物质暴露在空气中被氧化，汽车行驶时电解液的波动使其接触氧化了的活性物质，生成粗晶粒的硫酸铅。 4)蓄电池初充电不彻底或使用期间不定期进行补充充电，使其在半充电状态长期使用，极板上的放电产物硫酸铅长期存在，也会通过再结晶形成粗大的颗粒。 5)电解液不纯或其他原因导致蓄电池自行放电，均会产生硫酸铅，从而为硫酸铅再结晶提供了物质基础。 （3）故障排除 蓄电池出现轻度硫化故障，可用2～3 A的小电流长时间充电，即过充电；或用全放、全充的充放电循环方法使活性物质还原，也可用去硫充电的方法排除。硫化严重的蓄电池，应予以报废。 2．自行放电 （1）故障现象 充足电的蓄电池放置不用时，会逐渐失去电量。普通蓄电池由于本身结构的原因，会产生一定的自放电。如果使用中自放电在一定范围内，可视为正常现象；如果超出一定范围，就应视为故障。一般自放电的允许范围每昼夜在1％以内，如果每昼夜放电超过2％，就应视为故障。 （2）故障原因 1)电解液不纯，电解液中的杂质沉附于极板上产生局部放电。 2)蓄电池溢出的电解液堆积在盖板上，使正负极柱间形成回路。 3)蓄电池长期放置不用，硫酸下沉，下部密度较上部大，极板上下部产生电位差引起自行放电。 4)极板活性物质脱落，下部沉淀物过多使极板短路。 （3）故障排除 发生自行放电故障后，应倒出电解液，取出极板组，抽出隔板，再用蒸馏水冲洗极板和隔板，然后重新组装，加入新的电解液并重新充电。 3．蓄电池容量达不到规定要求 （1）故障现象 1)汽车起动时，起动机转速很快减慢，转动无力。 2)喇叭声音弱、无力。 3)前照灯灯光暗淡。 （2）故障原因 1)使用新蓄电池前未按要求静置30 min以上。 2)发电机调节器电压调得过低，使蓄电池经常充电不足。 3)经常长时间起动起动机，造成大电流放电，致使极板损坏。 4)电解液的相对密度低于规定值，或在电解液渗漏后，只加注蒸馏水，未及时补充电解液，致使电解液的相对密度降低。 5)电解液相对密度过高或电解液液面过低，造成极板硫化。 （3）故障排除 1)首先检查蓄电池的外部，看外壳是否良好，有无裂纹，表面是否清洁，极柱上是否有腐蚀及污物。如果有，则为蓄电池外部自放电故障，根据相应方法予以排除。 2)检查蓄电池搭铁线、极柱的连接夹子有无松动或腐蚀，蓄电池接线极柱与极板连接处有无断裂，若有，则造成输出电阻过大，电压降低。 3)测量蓄电池的电解液密度，如果电解液密度低，说明充电不足或新蓄电池未按要求进行充电，使蓄电池未达到规定的容量。 4)检查电解液液面高度，如果液面高度不足，且在极板上有白色结晶物质存在，则可能存在极板硫化故障。 5)蓄电池充电后检查电解液密度，如果出现两个相邻的单格电池中电解液的密度有明显差别，如在6个单格电池中，5个电池的电解液密度为1～16 g/cm3，而剩余那一个电池的密度为1～08 g/cm3，则说明该单格电池内部有短路，不能使用。 6)必要时，检查发电机电压调节器的调整电压。 1-5 新型蓄电池简介 一、免维护铅蓄电池 免维护蓄电池又叫MF蓄电池，它于20世纪70年代后期进入国际市场，目前已得到迅速发展。我国绝大多数汽车均采用免维护蓄电池。 1—内装温度补偿型密度计 2—小排气孔 3—液气隔板 4—极桩接板 5—极板 6—栅架 7—隔板 8— 极桩 9—代号 10—外壳 11—底座 免维护蓄电池的优点为： 1.在规定的使用条件下，使用过程中无须补加蒸馏水(可达3～4年)。所谓免维护，主要是指使用中无须补加或很少补加蒸馏水。市内短途车可行驶8万km，长途车可行驶40～48万km不需维护。 2.自放电少，仅为普通蓄电池的1/8～1/6，因此可以较长时间(一般为2年) 湿式储存。 3.内阻小，具有较高的放电电压和较好的常温及低温起动性能。 4.耐过充电性能好。实验证明，在相同的充电电压和温度下，免维护蓄电池的过充电电流比普通铅蓄电池小得多，且充满电后可以接近零。这就是说，充足电后，基本上不电解水，毫无疑问，免维护蓄电池水的消耗是很少的。 5.极柱无腐蚀或腐蚀极轻。 6.耐热、耐振性好，使用寿命长。免维护蓄电池的使用寿命一般在4年以上，是普通蓄电池使用寿命的2倍多。 二、胶体电解质铅蓄电池 胶体电解质蓄电池 三、太阳能电池 能够将太阳能直接转变为汽车用直流电的电池，称为太阳能电池。在当前世界能源紧缺的形势下，尤有特殊的意义。一些发达国家都相继装用了太阳能电池试验车。 四、动力电池 汽车动力电池 三.课堂互动: 组织学生进行小组讨论，分享学习心得和体会，教师进行点评和指导。 四.巩固练习:布置相关练习题和思考题，让学生巩固所学知识，教师进行个别辅导 学习电气设备基本知识的总体认知 (1)听课、思考、结合生活实际，认真回答教师提出的问题。 (2)听课、理解电气设备基本知识的总体认知 (3)结合生活实际，思考现代电气设备基本知识的总体构造及作用。 1.通过导入情景以及学生思考结果引出蓄电池基本知识的总体内容。为进一步学习本课重点奠定基础。 2.教师讲述电气设备基本知识总体认知等重点知识。 活动三： 巩固练习 素质提升 1.提问学生蓄电池的结构。 2.提问学生蓄电池常见故障现象。 学生课上复习，并完成本节教学重点。 加深对本节内容的理解并加强课堂知识点的记忆。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结： 本节课通过讲解、示范、小组讨论和案例分析等多种教学方法和手段，使学生掌握了蓄电池基本知识等内容，培养了学生对于汽车电气这门课程的兴趣，树立了良好的职业道德观念。同时，也让学生认识到电气设备的基本内容，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 2.作业： (1)简述蓄电池的结构组成。 (2)简述蓄电池常见故障现象。 板书设计 三、蓄电池的技术状况检测 1.极板硫化 2.自行放电 3.蓄电池容量不达标 一、蓄电池的概述 1.蓄电池的功用 2.蓄电池的结构 3.蓄电池的分类 二、蓄电池的工作原理及特性 1.工作原理 2.蓄电池的容量 3.影响容量的因素 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$