汽車電器與電控技術(shù) 課件 1 汽車蓄電池技術(shù)

《汽車電器與電子控制技術(shù)》AutomobileElectricalEquipmentand

ElectronicControlTechnology第1講蓄電池的功用與分類第1章概述與汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

以電工電子技術(shù)、電化學技術(shù)、機械傳動技術(shù)、自動控制技術(shù)、化工與橡膠技術(shù)、機械制造與熱加工技術(shù)等為基礎(chǔ)，以滿足汽車技術(shù)性能和使用性能要求為目的，保證汽車正常行駛的技術(shù)。

由電器裝置或電子裝置、電器開關(guān)和導線等組成，并具有特定功用的機電一體化控制系統(tǒng)，功用是：保證汽車正常行駛。

電源系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、

信息顯示系統(tǒng)、照明與信號系統(tǒng)、

輔助電器系統(tǒng)、汽車空調(diào)系統(tǒng)等?；靖拍钇囯娖骷夹g(shù)汽車電器系統(tǒng)汽車電器系統(tǒng)組成

以電器技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、液壓傳動技術(shù)、新材料和新工藝等技術(shù)為基礎(chǔ)，以解決汽車能源緊缺、環(huán)境保護和交通安全等社會問題為目的，提高整車性能的技術(shù)。汽車電器技術(shù)→保證汽車正常行駛。汽車電控技術(shù)→提高汽車整車性能。(動力性、經(jīng)濟性與排放性、安全性、舒適性、操縱性、通過性)汽車電控技術(shù)基本概念《汽車電器與電子控制技術(shù)》是普通高等教育汽車服務(wù)工程和汽車類專業(yè)的統(tǒng)設(shè)必修課程。1.《汽車電器設(shè)備構(gòu)造與檢修》——大專：統(tǒng)設(shè)必修2.《汽車電控技術(shù)》———————本科：統(tǒng)設(shè)必修3.《汽車電器與電子控制技術(shù)》——本科：統(tǒng)設(shè)必修課程性質(zhì)汽車總體構(gòu)造汽車由發(fā)動機、底盤、車身和電氣設(shè)備4部分組成。

有電荷存在或有電荷變化現(xiàn)象的器物。有電荷存在——電源（蓄電池、發(fā)電機）有電荷變化——用電設(shè)備（起動機、執(zhí)行器）汽車上的電源(蓄電池/發(fā)電機）和各種用電設(shè)備的統(tǒng)稱。蓄電池、發(fā)電機、調(diào)節(jié)器、起動機、點火裝置、顯示儀表、開關(guān)等；各種傳感器、電控單元ECU、各種執(zhí)行器、電磁閥、控制閥等；汽車電器系統(tǒng)汽車電控系統(tǒng)

（電子控制系統(tǒng)）汽車電氣設(shè)備分類電氣設(shè)備汽車電氣設(shè)備分類方法汽車電源系統(tǒng)汽車電源系統(tǒng)：充電系統(tǒng)1.電源系統(tǒng)的組成：蓄

電

池：起動型鉛酸蓄電池——輔助電源（電器維修費用最高）交流發(fā)電機：二極管整流，輸出直流電——主要電源電子調(diào)節(jié)器：電壓調(diào)節(jié)裝置2.功用：向整車用電設(shè)備提供電能。3.電器系統(tǒng)的特點:兩個電源、低壓直流（DC60V/AC36V）、并聯(lián)單線、負極搭鐵。

一、教學內(nèi)容（約4學時，內(nèi)容涵蓋4個方面）1.蓄電池的分類、功用、構(gòu)造、工作原理與工作特性；2.影響蓄電池容量的使用因素；3.新型電池的結(jié)構(gòu)原理。二、教學要求（4點要求）1.掌握汽車蓄電池的功用、分類方法、結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)特點；2.理解影響蓄電池容量的使用因素、蓄電池的工作原理與工作特性；3.了解新型電池的結(jié)構(gòu)原理。蓄電池技術(shù)教學任務(wù)1.1.1汽車蓄電池的功用與要求

蓄電池的5大功用：（1）起動供電：起動發(fā)動機時，向起動系統(tǒng)和點火系統(tǒng)供電；（2）備用供電：發(fā)電機不發(fā)電或電壓較低時，向用電設(shè)備供電；（3）存儲電能：發(fā)電機正常供電時，將剩余電能轉(zhuǎn)換為化學能儲存起來；（4）協(xié)同供電：當發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向用電系統(tǒng)供電；（5）穩(wěn)定電源電壓，保護電子設(shè)備：蓄電池相當于一個大容量電容器，不僅能夠保持汽車電器系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，而且能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時過電壓，防止損壞電子設(shè)備；

起動發(fā)動機。起動電流：汽油機為200~600A；柴油機為800A以上；

對汽車用蓄電池的要求：容量大、內(nèi)阻小。功用主要功用對其要求1.1.2蓄電池的分類方法

按荷電能力、結(jié)構(gòu)和水損耗進行分類1.按荷電能力（1）干荷電蓄電池：極板在干燥狀態(tài)下，能在1年內(nèi)保存制造過程中所得電量的蓄電池。存放超過1年——先充電，再使用。（2）免維護蓄電池：在使用壽命（4年）內(nèi)無須維護的微水損耗型蓄電池。Maintenance-FreeBattery，MF蓄電池。2.按蓄電池結(jié)構(gòu)（1）排氣式蓄電池：指蓄電池蓋上設(shè)有一個或多個排氣裝置，能夠析出氣體產(chǎn)物的蓄電池，包括正常水損耗蓄電池、低水損耗蓄電池和微水損耗蓄電池。（2）閥控式蓄電池：又稱為具有氣體復合功能的蓄電池，是指在正常條件下是密封的，但當內(nèi)部壓力超過預定值時，氣體復合裝置能讓氣體析出的蓄電池。具有特點：電解液不流動，正常情況下不能對其添加（蒸餾）水或電解液。分類方法閥控式特點1.1.2蓄電池的分類方法

1.1.2蓄電池的分類方法

蓄電池類型U1/VI1/AI2/A充電時間/h起動后充電時間/h正常水損耗蓄電池14.80±0.105InIn2010低水損耗蓄電池15.20±0.105InIn2010微水損耗蓄電池16.00±0.105InIn2010閥控式蓄電池14.40±0.105In0.5In2010課程小結(jié)（1）這次課主要介紹了：1.課程的性質(zhì)和任務(wù)

2.課程有關(guān)的基本概念3.汽車蓄電池的功用、要求與分類方法這一講是拋磚引玉、奠定基礎(chǔ)、激發(fā)興趣，重點是蓄電池的功用、要求與分類方法。希望同學們堅定信心、“凡事豫則立，不豫則廢?！苯酉聛碚埻瑢W們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學們，下次課再會！第2講蓄電池的構(gòu)造主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

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1.1.3蓄電池的構(gòu)造1.1.3蓄電池的構(gòu)造結(jié)構(gòu)組成：1.極

板：正極板10、負極板82.隔

板：正負極板之間3.電解液：稀硫酸溶液4.殼

體：電池槽1、電池蓋21—塑料槽；2—塑料蓋；3—正極柱；4—負極柱；5—加液孔螺塞；6—穿臂連條；7—匯流條；8—負極板；9—隔板；10—正極板卷繞式蓄電池1.1.3蓄電池的構(gòu)造—極板

1.極板的構(gòu)造：極板

柵

架：——鉛銻合金或鉛鈣錫合金澆鑄或熱模滾壓而成，放射形狀；活性物質(zhì)：極板上參與化學反應的工作物質(zhì)，鉛粉+稀硫酸混合而成。（1）極板是蓄電池的核心部件。——在蓄電池充放電過程中，極板上的活性物質(zhì)與電解液中的硫酸產(chǎn)生化學反應，從而實現(xiàn)電能與化學能的相互轉(zhuǎn)換；（2）柵架材料決定蒸餾水的消耗量（耗水量）：蒸發(fā)：10％，電解：90%。柵架結(jié)構(gòu)柵架活性物質(zhì)1.1.3蓄電池的構(gòu)造—極性/極板組

極板組1.1.3蓄電池的構(gòu)造—隔板/電解液/殼體1.1.3蓄電池的構(gòu)造1.極板：2.隔板：——防止相鄰正、負極板接觸而短路。

塑料(或橡膠)隔板：干荷電蓄電池

聚氯乙烯袋式隔板：免維護蓄電池3.電解液：密度1.84g/cm3的濃硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成。電解液密度：硫酸成分所占的比例。在25℃時：1.27~1.30g/cm3；4.殼

體：電池槽+電池蓋。通氣孔必須保持暢通，防止殼體脹裂或爆炸事故。隔板種類隔板構(gòu)造1.1.3蓄電池的構(gòu)造—幾點說明1.蓄電池的電壓：——取決于正、負極板活性物質(zhì)的材料。單格電池（單池）電壓：正極板1片＋負極板1片→電解液→2V左右。單池6個串聯(lián)：12V蓄電池。24V電器系統(tǒng)：選用兩只電池。2.蓄電池的容量：——取決于正、負極板活性物質(zhì)的數(shù)量。正極板表面積越大、片數(shù)越多→活性物質(zhì)越多→輸出容量就越大。1.1.3蓄電池的構(gòu)造—電解液的要求3.電解液的要求：——電解液純度影響蓄電池的電氣性能和使用壽命。必須符合行業(yè)標準規(guī)定：JB/T10052—2010《鉛酸蓄電池用電解液》JB/T10053—2010《鉛酸蓄電池用水》HG/T2692—2015《蓄電池用硫酸》——普通工業(yè)用硫酸和普通水中含銅、鐵等雜質(zhì)較多，會加速蓄電池自放電，因此不能用于車用蓄電池。在25℃時：1.27~1.30g/cm3課程小結(jié)（2）這次課主要介紹了：蓄電池的構(gòu)造1.汽車用蓄電池都是由極板、隔板、電解液和殼體四部分組成的。極板是蓄電池的核心部件。2.蓄電池的電壓高低取決于正、負極板活性物質(zhì)的材料。單池電壓為2V左右。12V電器系統(tǒng)選用1只蓄電池；24V電器系統(tǒng)選用兩只電池。3.蓄電池的容量大小取決于正、負極板活性物質(zhì)的數(shù)量。極板表面積越大、片數(shù)越多，活性物質(zhì)越多，輸出容量就越大。

這一講是蓄電池技術(shù)的核心內(nèi)容，重點是蓄電池的結(jié)構(gòu)組成，以及各組成部分與特點。希望同學們認真復習、掌握重點。接下來請同學們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學們，下次課再會！第3講蓄電池的工作原理主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

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一、教學內(nèi)容1.蓄電池技術(shù)狀態(tài)指示器2.蓄電池電動勢的建立3.蓄電池的放電過程與充電過程二、教學要求1.了解蓄電池充電與放電時的電化學反應過程；2.理解蓄電池充電與放電過程中，活性物質(zhì)和電解液的變化情況；3.掌握蓄電池充電時的注意事項。1.2蓄電池的工作原理——教學任務(wù)1.1.4蓄電池技術(shù)狀態(tài)指示器1.1.1蓄電池的分類1.1.3蓄電池的構(gòu)造1.1.4技術(shù)狀態(tài)指示器又名：內(nèi)裝式密度計透明塑料管1、底座2兩個小球：上紅球、下藍球——兩小球：由密度不同的材料制成的，可隨電解液密度變化而上下浮動；——利用光學折射原理反映蓄電池技術(shù)狀態(tài)；（b）存電充足：兩小球上浮到極限位置，經(jīng)光線折射小球顏色，從指示器頂部觀察到的結(jié)果如圖1-2（b）所示，中心呈紅色圓點、周圍呈藍色圓環(huán)，表示蓄電池技術(shù)狀態(tài)良好，英文標示為“OK”。第2講汽車蓄電池技術(shù)—密度計1.1.1蓄電池的分類1.1.3蓄電池的構(gòu)造1.1.4技術(shù)狀態(tài)指示器透明塑料管1、底座2（b）存電充足：（c）充電不足：——藍色小球下移到極限位置，觀察結(jié)果中心呈紅色圓點、周圍呈無色透明圓環(huán)，充電不足，應及時補充充電，英文標示“Chargingnecessary”。（d）電液不足：——液面過低時，兩小球都將下移到極限位置，觀察中心呈無色透明圓點、周圍呈紅色圓環(huán)，表示電解液不足，必須添加蒸餾水，英文為“Adddistilledwater”。1.2蓄電池的工作原理—綜述

1.2.1蓄電池的工作原理依據(jù)雙硫化理論：雙極（正、負極）硫酸鹽化理論如果略去中間的電化學反應過程，則蓄電池充放電過程中發(fā)生的化學反應可用下式表示：1.2蓄電池的工作原理—綜述1.2.1蓄電池電動勢的建立

1.2.2蓄電池的放電過程

負極板反應正極板反應1.2.2蓄電池的放電過程

1.2.3蓄電池的充電過程

注意事項

1.2.3蓄電池的充電過程1.2.4蓄電池充放電過程小結(jié)

課程小結(jié)（3）這次課主要介紹了：1.蓄電池技術(shù)狀態(tài)指示器2.蓄電池電動勢的建立3.蓄電池放電過程與充電過程中的電化學反應

這一講是蓄電池技術(shù)的理論依據(jù)，重點是蓄電池充放電過程中，其極板物質(zhì)狀態(tài)的變化。希望同學們認真復習、掌握重點。接下來請同學們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學們，下次課再會！第4講蓄電池的工作特性主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

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1.2蓄電池的工作特性——教學任務(wù)1.2.2蓄電池的工作特性

工作特性計算公式2.蓄電池的內(nèi)阻

電池內(nèi)阻計算公式3.蓄電池的充電特性

充電特性3.蓄電池的充電特性

3.蓄電池充電特性過充電：達到2.7V以后極板內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡，形成局部壓力，加速活性物質(zhì)脫落而使極板過早損壞。∴避免長時間過充電。合理過充電：——實際充電保證充電充足，過充電2~3h。停止充電后，端電壓等于靜止電動勢。極板孔隙內(nèi)外的電解液逐漸混合均勻，端電壓逐漸降低，最終等于靜止電動勢。蓄電池充電終了的特征：

（1）蓄電池內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，即出現(xiàn)所謂的沸騰現(xiàn)象。

（2）蓄電池端電壓和電解液密度均上升至最大值，且在2~3h內(nèi)不再增大。判定條件4.蓄電池的放電特性

放電特性經(jīng)驗判定4.蓄電池的放電特性

4.蓄電池的放電特性放電終了特征：（1）電解液密度降低至最小允許值；（2）蓄電池端電壓降至放電終止電壓。終止電壓：放電電流越大，則放完電的時間越短，允許放電的終止電壓就越低。過度放電，無實用意義，硫酸鉛難還原（試驗證明：3~5min內(nèi)電壓會降到0V）。放電率20h10h3h30min5min放電電流/A0.05Cn0.1Cn0.25CnCn3Cn單格電池終止電壓/Ｖ1.751.701.651.551.50判定條件課程小結(jié)（4）

第5講蓄電池的容量及其影響因素主講：舒華教授

第1章汽車電器技術(shù)

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1.3蓄電池的容量及其影響因素第5講容量的影響因素—放電電流蓄電池容量的影響因素：結(jié)構(gòu)因素：活性物質(zhì)數(shù)量和孔率、極板厚薄等；使用因素：放電電流、電解液溫度、電解液密度等。1.3.1放電電流的影響放電電流越大→蓄電池輸出容量越小?！唠娏鞔螅瑯O板孔隙很快堵塞，內(nèi)層活性物質(zhì)不能參加化學反應，利用率降低?！逫越大，U下降越快，放電“終了”現(xiàn)象提前；∴每次起動不得超過5s，再次起動應間隔15s。第5講容量的影響因素—溫度影響1.3.1放電電流的影響1.3.2電解液溫度的影響溫度越低→蓄電池輸出容量越小?！邷囟冉档蜁r，電解液黏度增加、滲入極板內(nèi)層難，離子擴散速度和化學反應速度降低，利用率低；∵溫度降低時，內(nèi)阻增大，內(nèi)壓降大，端電壓降低，允許放電時間縮短；∴寒冷地區(qū)，冬季對蓄電池采取保溫措施。第5講容量的影響因素—密度影響1.3.1放電電流的影響1.3.2電解液溫度的影響1.3.3電解液密度的影響實驗證明：密度1.23g/cm3時，蓄電池輸出容量最大。適當增大密度→提高滲透速度和電動勢，也能減小內(nèi)阻→輸出容量增大。密度過大→蓄電池輸出容量越小?！呙芏冗^大時，電解液黏度增加、滲入極板內(nèi)層難，離子擴散速度和化學反應速度降低，利用率低；密度過小→冬季容易結(jié)冰?！嘬囉闷饎有托铍姵?，充足電時電解液密度：1.26~1.30g/cm3。1.4.1鎘-鎳電池1.4.1鎘﹣鎳電池——容器由鋼質(zhì)材料制成，極板由鋼制骨架嵌入鋼管制成，管壁有細孔，管內(nèi)填充活性物質(zhì)。正極板活性物質(zhì)：氫氧化鎳Ni（OH）和片狀純鎳的混合物，增強導電能力。負極板活性物質(zhì)：海綿狀鎘，混合5%~6％的水銀，增強導電能力和化學活性。電解液：化學純凈的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。電化學反應方程式：單格電壓1.32V，12V電池由9個單格電池組成。使用壽命長，5~7倍鉛蓄電池；成本高3~4倍鉛蓄電池。第5講汽車蓄電池技術(shù)—燃料電池1.4.2燃料電池定義：燃料電池（FuelCell，F(xiàn)C）是一種將貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的“發(fā)電裝置”。區(qū)別：燃料電池也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，其與普通蓄電池的根本區(qū)別在于燃料電池的燃料和氧化劑不是貯存在電池內(nèi)部，而是貯存在電池外部的貯存罐中，當燃料電池工作（輸出電流并做功）時，需要不間斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧