《汽车电气设备构造与维修》概述与蓄电池 （讲义）重庆市汽车类 考点讲练测

编写说明：重庆市《汽车类考点讲练测》专辑，是依据重庆市高等职业教育分类考试专业综合理论测试汽车类考试说明编写的考试范围与要求编写的。紧密围绕汽车类专业考纲所涉及的三门课程的42个小节的要求，精心编撰了50套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化、高考真题或高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测九个环节。 本讲属于重庆市《汽车类考点讲练测》的第16套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有重庆市《汽车类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 重庆市《汽车类考点讲练测》 【汽车电气设备构造与维修】 概述与蓄电池 讲义 [考纲要求] （1）了解电源系统的作用和组成。 （2）掌握蓄电池的作用、分类和构造。 （3）了解铅蓄电池的型号表示方法和含义。 （4）了解蓄电池的基本工作原理。 （5）了解如何检查蓄电池的放电程度。 （6）了解普通蓄电池的常见故障。 [思维导图] [知识梳理] 电源系的两个电源是指汽车上具有两个电源，即蓄电池和发电机。蓄电池是汽车的起动电源，为汽车的辅助电源；发电机是汽车的工作电源，为汽车的主要电源。它们都是低压直流电，其电压有6 V、12 V、24 V几种等级。电压都很低，低于人体的安全电压36 V。此外，新能源汽车还有动力电源。 一、电源系的作用 电源系的作用是向汽车电气设备提供低压直流电能，以保证汽车在行驶中和停车时的用电。 二、电源系的组成 电源系主要包括交流发电机、蓄电池、调节器、电流表或其他充电状态指示装置、钥匙开关等，其中充电状态指示装置有电流表、电压表或指示灯等形式，如图2-1-1 所示。 三、充电状态指示装置 充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反映蓄电池是处于充电还是放电状态，有指示灯、电流表、电压表、液晶显示器、LED显示器等形式。 当充电状态指示装置正常工作时，若指示灯处于发亮状态，则电流表指针偏向“一”方向，电压表指示值为蓄电池的端电压，表明发电机输出电压低于蓄电池端电压，蓄电池处于放电状态；若指示灯为熄灭状态，则电流表指针偏向“+”方向，电压表指示值为发电机输出电压，表明发电机工作正常，蓄电池处于充电状态。 四、蓄电池的作用和分类 1.蓄电池的作用 蓄电池和发电机并联为用电设备供电，蓄电池的主要作用是供电和存电，具体如下： (1)发动机起动时向起动机和点火系统供电。 (2)发动机低速运转、发电机电压较低时，向用电设备和交流发电机磁场绕组供电。 (3)汽车停车或发电机不发电时，向用电设备供电。 (4)发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。 (5)蓄电池相当于一只大电容存电，吸收电路中的瞬间过电压从而保护电子元件。 2.蓄电池的分类 (1)汽车用蓄电池有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两类。汽车上广泛采用铅酸蓄电池。 ①铅酸蓄电池分类：普通型、荷电型(干式和湿式)、免维护型、胶体型等。 ②碱性蓄电池分类：镉-镍蓄电池、镍-氢蓄电池、锌-空气蓄电池、铁-镍蓄电池等。 (2)新能源电动汽车电池分为动力电池和燃料电池两大类。 ①动力电池适用于电动汽车，包括铅酸蓄电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池、三元锂电池等。现在应用广泛的是三元锂电池和磷酸铁锂电池。 ②燃料电池专用于燃料电池电动汽车，包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池。 五、对蓄电池的要求 起动发动机时，蓄电池在短时间(5~10 s)内能向起动机连续供给强大电流：汽油机200~600 A,柴油机500~1000 A。基本要求是容量大、内阻小。 六、蓄电池的结构 现代汽车用普通铅酸蓄电池由六只单格电池串联而成，每只单格电池的电压约 2 V，串联后蓄电池电压为12 V。 目前汽油机汽车均选用12 V 蓄电池，多数柴油机使用24 V 蓄电池。如图2-1-2 所示，普通蓄电池的构造包括极板、隔板、电解液、外壳、接线柱、联条等。 10-护板;11-正极板;12-肋条 1.极板 极板是蓄电池的核心部分，它由栅架和活性物质组成，形状如图 2-1-3 所示。极板上的工作物质称为活性物质，主要由铅粉、添加剂与一定密度的稀硫酸混合形成。 极板上的活性物质在正极板上为棕色的二氧化铅(PbO₂)，负极板上为深灰的色铅(Pb)；单格电池中，正极板比负极板少一片(如 EQ1090汽车为7正8负)；利用极板组的目的是增大蓄电池容量。 2.隔板 为了减少蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池的正、负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正、负极极板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板隔开。 3.电解液 电解液是用纯净硫酸和纯净蒸馏水按一定比例配制而成的溶液，俗称“电瓶水”。电解液的密度一般在1.12~1.30g/cm³ 之间变化。当汽车日常维护中发现电解液偏低时，应及时添加蒸馏水；若发现汽车在使用过程中是因为漏洒倾倒导致电解液液面偏低，则应该及时补加相应密度的电解液。 4.外壳 外壳材料有硬橡胶和塑料两种。透明的塑料外壳上有液面上、下高度刻线。 5.接线柱 普通铅酸蓄电池首尾两极极板组的横板上焊有接线柱。其外形有圆锥形、L 形、侧孔形等。正接线柱上标有“+”“P”或涂“红色”油漆；负接线柱上标有“-”“N”或涂“黑色”油漆。 6.联条 联条的作用是将单格蓄电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。一般由铅锑合金铸造而成。 七、铅蓄电池的型号表示方法和含义 铅蓄电池的型号由串联单格电池数、蓄电池类型和特征、额定容量三部分组成。铅蓄电池的型号含义如图2-1-4 所示： 例:6-QW-100G:表示由6个单格串联，额定电压12 V，额定容量为100 A·h的起动型免维护高起动率蓄电池。 八、蓄电池的基本工作原理 汽车用蓄电池称铅酸蓄电池，因为蓄电池中参与化反应的活性物质主要是铅元素，参与反应的电解质是硫酸，所以称为铅酸蓄电池。蓄电池的工作状态有放电和充电两种，即蓄电池放电时是在工作，其充电时也是在工作。 蓄电池的基本工作原理：蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的，如图2-1-5所示。 1.放电原理 蓄电池的放电过程，就是将化学能转换成电能的过程。 (1)放电过程总反应式为 在放电过程中，电解液中的硫酸减少，水增多，所以电解液密度不断下降。由于正极板上的活性物质 和负极板上的活性物质 Pb逐渐都变成了 所以，蓄电池的容量和端电压是逐渐下降的。 (2)蓄电池放完电的标志 ①单格电池电压下降到 1.75 V。 ②电解液相对密度下降到 2.充电原理 蓄电池的充电过程，就是将电能转换成化学能的过程。 (1)充电过程的总反应式 在充电过程中，电解液中的水减少，硫酸增多，所以电解液密度不断上升。由于正、负极板上的 逐渐都被还原为正极板上的活性物质 和负极板上的活性物质 Pb，所以蓄电池的容量和端电压是逐渐上升的。 (2)蓄电池充足电的标志 ①蓄电池内产生大量气泡，电解液呈“沸腾”状。其中正极板逸出氧气，负极板逸出氢气。 ②端电压和相对密度上升到最大值且2~3h内不再增加。 九、检查蓄电池的放电程度 检查蓄电池的放电程度，发现存电不足，应立即补充充电。 1.普通蓄电池放电程度的检查方法 (1)测量电解液的密度。 (2)用高率放电计测量电压。 (3)用万用表测量蓄电池的端电压。 2.判断蓄电池的放电程度 (1)根据电解液密度判断 普通蓄电池用吸式密度计测量电解液相对密度，并将测得的电解液密度值按公式：ρ₂₅℃=ρₖ+β(t-25)进行计算。根据实际经验，电解液密度每下降0.04 g/cm³约相当于蓄电池放电25%，估算出蓄电池的放电程度。蓄电池的放电程度，冬季不得超过25%，夏季不得超过50%。 如图2-1-6所示，免维护铅蓄电池有内装式密度计(即内有一颗能反光的绿色小球)，通过玻璃观察孔可以看到不同的颜色，从而判断蓄电池的放电程度：绿色表示存电足，黑色表示存电不足，黄色或白色表示更换蓄电池。 (2)用高率放电计测量单格电压进行判断 一般技术良好的蓄电池单格电压应在1.5 V以上。并在5s内保持稳定。若5s 内下降到 1.7 V,说明存电足;下降到1.6 V,说明放电25%的额定容量;下降到1.5 V,说明放电50%的额定容量。若5s内电压迅速下降或与其他单格电池电压相差0.1 V 以上，表明该单格电池有故障，应进行修理。免维护蓄电池的端电压利用整体式高率放电计测量。 (3)用汽车万用表测量蓄电池的端电压判断 用数字万用表测量蓄电池开路电动势，若12 V 标准电压的蓄电池电动势少于12 V，说明蓄电池过量放电；在12.2~12.5V之间，说明部分放电；高于12.5V，说明蓄电池存电足够。 十、普通蓄电池的常见故障 1.普通蓄电池的常见故障 铅蓄电池的故障通常分为外部故障和内部故障。内部故障一般不易排除且以预防为主。 (1)外部故障 外部故障指能直接观察到的故障。如外壳破损、封口胶裂开、极柱及联条氧化严重等。 (2)内部故障 内部故障指肉眼不能观察，需要通过仪表、仪器、打开加液孔盖观察才能发现的故障。如极板硫化、活性物质脱落、自行放电。 2.普通蓄电池内部故障的主要原因和预防措施 (1)极板硫化：极板上有较多的硫酸铅。 ①产生硫化的主要原因： a.蓄电池长期充电不足或放电后未及时充电。 b.电解液液面过低，极板露出部分与空气接触而发生氧化。 c.蓄电池经常过放电或小电流深度放电。 d.电解液不纯、密度过高和气温剧烈变化。 ②预防措施：及时或定期补充充电、保持电解液密度适当。 (2)活性物质脱落：主要是正极板上的氧化铅脱落。 ①产生活性物质脱落的主要原因： a.充电电流过大或长时间过充电。 b.大电流放电，尤其是低温大电流放电。 c.蓄电池极板组松旷，安装不良。 ②预防措施：避免过充电或大电流长时间充、放电；搬运时轻搬轻放；安装牢固可靠。 (3)自行放电：无负载状态下，蓄电池电量自行消失(漏电)。 ①产生自行放电的主要原因： a.电解液不纯，含铅以外的其他金属杂质过多。 b.蓄电池顶部不清洁，造成正、负接线柱之间短路。 c.蓄电池内部正、负极板短路。 ②预防措施：配制电解液用的硫酸、蒸馏水及器皿要符合规定；加液螺塞要盖好；补充的蒸馏水要符合要求。 [师生互动] 1.汽车电源系的两个电源是什么？它们的作用分别是什么？ 【答案】两个电源是蓄电池和发电机。蓄电池是起动电源和辅助电源。作用是发动机起动时供电、低速或不发电时供电、过载时协助供电、存电及吸收过电压；发电机是工作电源和主要电源，作用是向汽车电气设备提供电能。 2.蓄电池有哪些作用和分类？ 【答案】作用：发动机起动及低速等时供电、停车时供电、过载协助供电、存电吸收过电压。 分类：汽车用有铅酸（普通、荷电、免维护、胶体等）和碱性（镉-镍等）两类；新能源电动汽车电池分动力电池（铅酸等）和燃料电池（碱性等多种）两类。 3.如何检查蓄电池的放电程度？ 【答案】方法：测量电解液密度、用高率放电计测量电压、用万用表测量端电压。 判断：电解液密度每下降0.04g/cm³约放电25%；高率放电计单格电压5s内稳定情况判断；万用表测开路电动势判断。 4.普通蓄电池的内部故障有哪些？其主要原因和预防措施是什么？ 【答案】内部故障：极板硫化、活性物质脱落、自行放电。 原因及预防措施：（1）极板硫化：原因是长期充电不足等，预防措施是及时或定期补充充电等。（2）活性物质脱落：原因是充电电流过大等，预防措施是避免过充电等。（3）自行放电：原因是电解液不纯等，预防措施是电解液等符合规定。 [概念强化] 1.（单项选择题）下列零部件中，不属于起动系统的是( ) A.驱动单向齿 B.蓄电池 C.起动继电器 D.整流器 【答案】D 2.（单项选择题）柴油发动机中，起动机与曲轴的传动比为( ) A.2~5 B.8~10 C.5~8 D.13~17 【答案】B 3.（单项选择题）直流起动机的转子俗称“电枢”，其主要组成部分是( ) A.电枢轴、铁心、绕组和换向器 B.电枢轴、铁心、电刷和换向器 C.电枢轴、定子、绕组和换向器 D.定子、铁心、电刷和换向器 【答案】A 4.（单项选择题）起动机中，能够接通或切断起动机与蓄电池之间的主电路的部件是( ) A.直流电动机 B.控制机构 C.起动继电器 D.传动机构 【答案】B 5.（判断题）免维护蓄电池使用中无须添加蒸馏水。( ) 【答案】√ 6.（判断题）蓄电池长期充电不足，会影响其使用寿命。( ) 【答案】√ 7.（判断题）蓄电池可以吸收电路中的瞬时过电压。( ) 【答案】√ 8.（判断题）蓄电池电解液液面过低，极板露出部分与空气氧化是导致蓄电池自行放电的原因。( ) 【答案】× [高考模拟] 1.（单项选择题）普通铅酸蓄电池的电解液是( ) A.纯净水 B.自来水 C.盐酸溶液 D.硫酸溶液 【答案】D 2.（单项选择题）下列属于交流发电机组成部件的是( ) A.换向器 B.电动机 C.电磁开关 D.整流器 【答案】D 3.（单项选择题）普通交流发电机为汽车电源系统的( ) A.辅助电源 B.起动电源 C.起始电源 D.主要电源 【答案】D 4.（单项选择题）特别适合于直接驱动且具有“软”的机械特性的起动机是( ) A.永磁式直流电动机 B.串励式直流电动机 C.并励式直流电动机 D.复励式直流电动机 【答案】B 5.（判断题）目前大多数汽车采用交流发电机。( ) 【答案】√ 6.（判断题）蓄电池向用电设备提供高压直流电。( ) 【答案】× 7.（判断题）干荷电式启动型铅酸蓄电池负极板的活性物质在铅中配有一定比例的抗氧化剂。( ) 【答案】√ 8.（判断题）普通铅酸蓄电池可在不使用状态下至少放置10个月以上，放置250天后仍能维持50%以上的容量。( ) 【答案】× 9.（填空题）起动机电刷通常用铜粉(80%~90%)和 压制而成。 【答案】石墨粉 10.（填空题）起动机电磁开关由活动铁心、主开关接触盘、复位弹簧、吸拉线圈和 组成。 【答案】保持线圈（保位线圈） 11.（填空题）汽车电源系主要包括交流发电机、蓄电池、调节器、______或其他充电状态指示装置、钥匙开关等。 【答案】电流表 12.（填空题）铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是______的。 【答案】可逆 [课堂练习] 一、单项选择题 1.汽车电源系中，作为主要电源的是（ ）。 A. 蓄电池 B. 发电机 C. 调节器 D. 充电状态指示装置 【答案】B 2.下列哪种蓄电池在汽车上广泛采用（ ）。 A. 镉 - 镍蓄电池 B. 铅酸蓄电池 C. 锌 - 空气蓄电池 D. 铁 - 镍蓄电池 【答案】B 3.普通铅酸蓄电池单格电池电压约为（ ）。 A. 1V B. 2V C. 6V D. 12V 【答案】B 4.当用高率放电计测量单格电压，5s 内下降到（ ），说明蓄电池放电 25% 的额定容量。 A. 1.5V B. 1.6V C. 1.7V D. 1.8V 【答案】B 二、判断题 5.汽油发动机的最低起动转速一般为100~150 r/min。( ) 【答案】× 6.起动机空载试验时间每次不得超过5s，以免起动机过热。( ) 【答案】× 7.连续三次起动不成功时，应查明原因后再起动发动机。( ) 【答案】√ 8.蓄电池相当于一只大电阻，所以不仅能够保持汽车电气系统的电压稳定，而且还能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件不被损坏。( ) 【答案】× 三、填空题 9.蓄电池极板上的活性物质在正极板上为______，负极板上为铅。 【答案】二氧化铅（PbO₂） 10.电解液是用纯净硫酸和纯净蒸馏水按一定比例配制而成的溶液，其密度一般在______g/cm³ 之间变化。 【答案】1.12 - 1.30 11.普通铅酸蓄电池由六只单格电池______而成。 【答案】串联 12.免维护铅蓄电池有内装式密度计，绿色表示______。 【答案】存电足 [课堂小结] （1）电源系统的作用和组成。 （2）蓄电池的作用、分类和构造。 （3）铅蓄电池的型号表示方法和含义。 （4）蓄电池的基本工作原理。 学科网（北京）股份有限公司 $$