1.1 电源系统与蓄电池（课件）《汽车电气设备构造与维修》（高教版·第3版）同步精品课堂

1.1 电源系统与蓄电池 《汽车电气设备构造与维修》（高教版·第3版） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 学习 目标 1.了解汽车电源系统 2.了解蓄电池的工作原理与特性 3.掌握蓄电池的作用与构造 4.了解蓄电池的分类方式 新知学习 情景导入 同学们，在日常生活中，大家肯定都有过这样的经历。早上着急上班或上学，满心欢喜地准备开车出门，结果插入钥匙点火时，车子却毫无反应，只听到 “哒哒哒” 的声音，这时候是不是特别焦急？其实，这种情况大概率和汽车的电源系统有关。那大家有没有想过，汽车的电源系统究竟是怎样工作的？为什么有时候它会 “掉链子”？没错，这背后离不开一个关键部件 —— 蓄电池。今天，我们就一起深入探究 “电源系统与蓄电池” 的奥秘，看看它们在汽车以及其他设备中到底扮演着怎样重要的角色。 新知学习 一、电源系统的作用 汽车电源系统的作用是向汽车用电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。 新知学习 二、电源系统的组成 汽车电源系统主要包括蓄电池、交流发电机、调节器、电流表或其他充电状态指示装置、钥匙开关等,连接关系如图 1-1所示。 新知学习 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、电压表等形式。 原来都是用电流表或电压表来指示充电状态,目前一般是由继电器或调节器控制的充电状态指示灯来指示充电状态,也有电流表和指示灯共用的充电状态指示装置。 新知学习 三、充电状态指示装置 新知学习 当充电状态指示装置正常工作,电流表、电压表指针偏向“-”方向或充电状态指示灯亮时，表示发电机输出电压低于蓄电池端电压,蓄电池处于放电状态。 当电流表、电压表指针偏向“+”方向或充电状态指示灯熄灭时,表示发电机工作正常,蓄电池处于充电状态。 四、蓄电池的作用、要求与分类 1.蓄电池的作用 蓄电池和发电机并联为用电设备供电,电路图如图1-2所示。 新知学习 四、蓄电池的作用、要求与分类 新知学习 蓄电池的作用 (1)发动机起动时,向起动机、点火系统和其他用电设备供电。 (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。 所以,对汽车用蓄电池的基本要求是容量大、内阻小,以保证蓄电池具有足够的起动能力。 起动型铅酸蓄电池的突出特点是内阻小、起动性能好、电压稳定,此外还有成本低、原料丰富等优点,所以在汽车上得到广泛应用。 四、蓄电池的作用、要求与分类 2.对蓄电池的要求 起动发动机时,蓄电池在短时间(5~10s)内能向起动机连续供给强大电流:汽油发动机汽车一般需要 200~600 A; 柴油发动机汽车一般需要 500~1 000 A,甚至更大。 新知学习 对汽车用蓄电池的基本要求是容量大、内阻小,以保证蓄电池具有足够的起动能力。 起动型铅酸蓄电池的突出特点是内阻小、起动性能好、电压稳定,此外还有成本低、原料丰富等优点,所以在汽车上得到广泛应用。 四、蓄电池的作用、要求与分类 3.蓄电池的分类 汽车用蓄电池有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两类。汽车用铅酸蓄电池又分为普通型、干式荷电型、湿式荷电型、免维护型和胶体型等。铅酸蓄电池在汽车上的安装位置根据车型和结构而定。 新知学习 一般轿车的蓄电池装在发动机罩内;货车的蓄电池装在车架前部的左侧或右侧,以空载时重量平衡为原则:客车的蓄电池多装在车厢内。蓄电池都是用特制的金属框架和防振垫固定的。 五、蓄电池的构造与型号 1.普通型蓄电池 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2V,串联后蓄电池电压为12V。目前国内外汽油机汽车均选用12V蓄电池;多数柴油机汽车电源电压为24V,用两只12V蓄电池串联。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 普通型铅酸蓄电池的结构如图1-3所示,其组成主要有极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱等。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 (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1-4所示。 (2)隔板。为了减小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板彼此接触而短路,正、负极板之间要用隔板隔开。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 (3)电解液。电解液是用纯净硫酸与纯净蒸馏水按一定比例配制而成的溶液,俗称电瓶水。 新知学习 (4)外壳。外壳用来装电解液和极板组,使蓄电池构成一个整体。外壳材料有硬橡胶和塑料两种。外壳为整体式结构,壳内由间壁分成三个或六个互不相通的单格,底部制有肋条用来支撑极板组,如图1-9所示。 五、蓄电池的构造与型号 (5)极柱(接线柱)。普通型铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱,接线柱有圆锥形、形和侧孔形三种,如图1-11 所示。 (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。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 2.干式荷电蓄电池 普通型蓄电池负极板在储运过程中,活性物质微粒表面易被氧化,这样新电池灌入电解液就会损耗一部分能量。为把这部分物质还原,需进行比较烦琐的初充电。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 3.免维护蓄电池 免维护蓄电池在许多方面与普通蓄电池不同,其最大特点除几个非常小的通气孔外,其余部分全部密封,除需要保持表面清洁外,不需做其他维护工作,典型免维护蓄电池结构如图 1-14所示。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 4.螺旋状极板胶体型免维护电池 螺旋状极板的胶体型免维护电池结构如图1-15所示,它具有下列特点: (1)蓄电池极板及隔板呈螺旋紧密捆绑状,使得同样容积极板反应面积增大(比普通电池几乎大一倍)。低温起动电流更高。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 (2)胶体状电解液黏附于极薄的纤维隔板网材料上，-40℃低温也不会结冰,高温65 ℃时不会漏液、漏气。可以以任何角度固定电池。 (3)自放电极少。它可在不使用状态下至少放置10个月以上,放置 250d后仍能维持50%以上的容量。 (4)过充电性能好。能在1h内以100A的大充电电流应急充足。 新知学习 五、蓄电池的构造与型号 新知学习 六、蓄电池的工作原理与特性 1.蓄电池的基本工作原理 铅酸蓄电池充、放电反应原理如图1-16所示。当接通外电路负载蓄电池放电时,正极板上的 PbO2和负极板的 Pb 都变成了 PbS04,电解液中的硫酸减少,水增多。充电时,正负极板上的PbS0 分别恢复成Pb02和Pb,电解液中的水减少,硫酸增多。 新知学习 六、蓄电池的工作原理与特性 新知学习 六、蓄电池的工作原理与特性 2.蓄电池的工作特性 蓄电池的工作特性主要包括静止电动势、内阻、充电特性和放电特性。 (1)静止电动势 蓄电池处于静止状态(不充电也不放电)时,正、负极板间的电位差(即开路电压)称为静止电动势。 (2)内阻 电流流过铅酸蓄电池时所受到的阻力称为铅酸蓄电池的内阻。 新知学习 六、蓄电池的工作原理与特性 (3)放电特性 铅酸蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随放电时间延长而变化的规律。 (4)充电特性 铅酸蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随充电时间延长而变化的规律。 新知学习 随堂练习 (1)简述电源系统的作用。 (2)解释蓄电池的放电特性。 课堂练习 1.免维护蓄电池在使用过程中，无需进行以下哪项维护操作（ ） A. 检查电解液液位 B. 检查电池外观是否有损坏 C. 检查连接线路是否松动 D. 定期补充充电 答案：A 解析：免维护蓄电池采用了特殊的设计，如密封结构、铅钙合金极板等，大大减少了电解液的消耗，正常使用情况下无需检查电解液液位。但仍需定期检查电池外观是否有损坏，确保无漏液、破裂等情况；检查连接线路是否松动，保证电路连接正常；在一些特殊工况下，也可能需要定期补充充电，如长时间停放车辆时。 课堂练习 2.螺旋状极板胶体型免维护电池的优点不包括（ ） A. 抗震性能好 B. 自放电率高 C. 使用寿命长 D. 充电接受能力强 答案：B 解析：螺旋状极板胶体型免维护电池因其特殊结构和胶体电解液，具有良好的抗震性能，能适应颠簸环境；胶体电解液减少了极板硫化等问题，延长了使用寿命；同时对充电接受能力强，可快速充电。而自放电率高会导致电池电量损耗快，不是其优点，该电池实际自放电率较低。 课堂练习 3.蓄电池的静止电动势大小主要取决于（ ） A. 电池的容量 B. 电解液的密度 C. 电池的内阻 D. 充电时间 答案：B 解析：蓄电池的静止电动势与电解液密度密切相关，在一定范围内，电解液密度越高，静止电动势越大。电池容量主要影响电池存储电能的多少，与静止电动势大小无关；电池内阻影响电池的充放电性能，而非静止电动势；充电时间影响电池的充电状态，不直接决定静止电动势大小。 课堂练习 4.蓄电池内阻在放电过程中的变化趋势是（ ） A. 逐渐减小 B. 保持不变 C. 逐渐增大 D. 先增大后减小 答案：C 解析：在蓄电池放电过程中，随着放电进行，电解液中的硫酸参与化学反应，密度下降，同时极板表面生成硫酸铅，这些变化导致电池内阻逐渐增大。内阻增大使得电池输出电压降低，影响电池性能。 课堂练习 5.蓄电池在放电过程中，电解液的密度会（ ） A. 逐渐增大 B. 保持不变 C. 逐渐减小 D. 先减小后增大 答案：C 解析：蓄电池放电时，电解液中的硫酸与极板上的活性物质发生化学反应，生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，所以电解液密度逐渐减小。通过检测电解液密度可大致判断蓄电池的放电程度。 课堂练习 6.电源系统中，发电机的作用是（ ） A. 仅在车辆启动时为蓄电池充电 B. 在车辆运行时将机械能转化为电能，为全车供电并给蓄电池充电 C. 调节电源系统的电压 D. 存储电能，以备车辆应急使用 答案：B 解析：发电机在车辆运行且发动机运转时，通过皮带等传动装置由发动机带动旋转，将机械能转化为电能。一方面为全车用电设备供电，另一方面给蓄电池充电，维持蓄电池电量。A 选项发电机不仅在启动时为蓄电池充电，车辆运行全过程都可能充电；C 选项调节电压是电压调节器的功能；D 选项存储电能是蓄电池的功能。 课堂练习 7.以下哪种情况会导致蓄电池充电不足（ ） A. 发电机输出电压过高 B. 充电线路接触不良 C. 蓄电池容量过大 D. 车辆长时间高速行驶 答案：B 解析：充电线路接触不良会阻碍电流传输，使蓄电池无法获得足够的充电电流，导致充电不足。A 选项发电机输出电压过高会造成过充电，而非充电不足；C 选项蓄电池容量大小与能否正常充电无关；D 选项车辆长时间高速行驶时，发电机持续工作，一般有利于蓄电池充电，不会导致充电不足。 课堂练习 8.普通型蓄电池在使用一段时间后，需要添加蒸馏水，是因为（ ） A. 电解液中的硫酸会挥发 B. 充电过程中电解液中的水会分解产生氢气和氧气而消耗 C. 放电过程中电解液中的水会转化为硫酸 D. 为了降低电解液的密度 答案：B 解析：普通型蓄电池在充电过程中，会发生水的电解反应，产生氢气和氧气，导致电解液中的水逐渐减少。为了保持电解液的正常液位和浓度，需要定期添加蒸馏水。A 选项硫酸不易挥发；C 选项放电过程是硫酸参与反应生成硫酸铅和水，并非水转化为硫酸；添加蒸馏水不是为了降低电解液密度，而是补充消耗的水分。 课堂小结 感谢观看 $$