2.1-蓄電池的檢測(cè)與更換（教案）-《汽車(chē)電子電氣技術(shù)》同步教學(xué)（理工教育）

課題項(xiàng)目二電源系統(tǒng)檢修任務(wù)三蓄電池的檢測(cè)與更換課型新授課課時(shí)1課時(shí)授課班級(jí)課程目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.了解汽車(chē)電源系統(tǒng)，理解蓄電池的作用，掌握蓄電池的基本特點(diǎn)；2.能夠與客戶(hù)交流，查閱蓄電池相關(guān)的維修技術(shù)資料；3.能夠根據(jù)蓄電池故障現(xiàn)象制定維修計(jì)劃，選取維修設(shè)備；4.能夠進(jìn)行蓄電池的更換，熟悉操作流程；5.能夠進(jìn)行維修場(chǎng)地的維護(hù)，按照要求處理廢舊蓄電池；6.養(yǎng)成查閱資料的習(xí)慣，提升與客戶(hù)的交流技巧，貫徹環(huán)保理念。素養(yǎng)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)蓄電池的檢測(cè)與更換任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德與行為操守，提升個(gè)人素質(zhì)，貫徹環(huán)保理念。教具PPT、微課、課本、工具和量具教法合作學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、課堂討論等方法學(xué)法學(xué)生在教師的指導(dǎo)下課前預(yù)習(xí)課本的內(nèi)容，課后及時(shí)鞏固上課所學(xué)的知識(shí)，完成上課布置的作業(yè)。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課一、組織教學(xué)（2分鐘）整頓紀(jì)律、清點(diǎn)人數(shù)，穩(wěn)定學(xué)生情緒。二、導(dǎo)入新課（5分鐘）1.本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)2.本任務(wù)學(xué)習(xí)及掌握的主要內(nèi)容3.本任務(wù)參閱的材料4.對(duì)本任務(wù)作業(yè)的要求教師講解，學(xué)生分組討論。教學(xué)過(guò)程案例：一輛轎車(chē)，車(chē)主已經(jīng)一個(gè)月時(shí)間沒(méi)有使用，在起動(dòng)時(shí)儀表板正常點(diǎn)亮，同時(shí)蓄電池故障燈也點(diǎn)亮，轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)到起動(dòng)位置時(shí)車(chē)輛不能起動(dòng)。經(jīng)檢查，蓄電池老化導(dǎo)致電壓低，更換蓄電池后故障排除，車(chē)輛正常使用。汽車(chē)上的蓄電池和發(fā)電機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為電源系統(tǒng)。車(chē)輛沒(méi)有起動(dòng)時(shí)，汽車(chē)電源系統(tǒng)是由蓄電池向外供電，車(chē)輛正常起動(dòng)時(shí)由發(fā)電機(jī)通過(guò)電壓調(diào)節(jié)向外供電。蓄電池故障燈點(diǎn)亮的原因如圖。在案例中，蓄電池故障燈點(diǎn)亮，車(chē)輛不能起動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有工作，因此發(fā)電機(jī)不對(duì)外供電，故障與發(fā)電機(jī)無(wú)關(guān)。此時(shí)儀表板正常點(diǎn)亮，蓄電池能向外供電，需要進(jìn)行蓄電池的檢測(cè)、線(xiàn)路檢測(cè)盒接線(xiàn)柱連接的檢查。如果確定是蓄電池故障，則需要對(duì)蓄電池進(jìn)行更換。電源是電路中提供電能的設(shè)備，電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能并能夠向外供電。在汽車(chē)上電源有兩個(gè)，一個(gè)是蓄電池，能夠把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；另一個(gè)是發(fā)電機(jī)，能夠把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。為了便于分析電路，通常用符?hào)表示組成電路實(shí)際元件及其連接線(xiàn)，即畫(huà)成所謂電路圖。一、蓄電池的位置及作用蓄電池一般安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)。蓄電池在車(chē)上的具體安裝位置根據(jù)車(chē)型和結(jié)構(gòu)而定，原則上離起動(dòng)機(jī)越近越好；少數(shù)蓄電池安裝在后備廂內(nèi)。極少數(shù)蓄電池安裝在后排乘客座椅下方；貨車(chē)蓄電池的安裝位置以空載時(shí)質(zhì)量平衡為原則，一般裝在車(chē)架前部的左側(cè)或右側(cè)；客車(chē)的蓄電池多裝在車(chē)廂內(nèi)或車(chē)體后部。車(chē)上蓄電池的作用如下:（１）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，蓄電池向起動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)及燃油噴射系統(tǒng)供電；（２）發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓低于蓄電池工作電壓時(shí)，由蓄電池向用電設(shè)備供電；（３）發(fā)動(dòng)機(jī)中或高速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)電壓高于蓄電池的工作電壓時(shí)，蓄電池將發(fā)電機(jī)的剩余電能儲(chǔ)存起來(lái)；（４）當(dāng)發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電；（５）發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停機(jī)時(shí)，蓄電池向電子時(shí)鐘、汽車(chē)電子控制單元（ＥＣＵ/ＥＣＭ，亦稱(chēng)計(jì)算機(jī)、微機(jī)、電腦）、音響設(shè)備及汽車(chē)防盜系統(tǒng)供電；（６）蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大電容器，能夠吸收電路中出現(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓，保護(hù)電子元件，保持汽車(chē)電氣系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。二、蓄電池的分類(lèi)與要求1.蓄電池的分類(lèi)汽車(chē)上主要使用鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池根據(jù)使用場(chǎng)合和不同特性要求可分為起動(dòng)型、固定型等。普通鉛酸蓄電池在汽車(chē)上應(yīng)用最廣泛，其電極的主要成分為鉛，電解液是稀硫酸溶液。2.汽車(chē)用蓄電池的要求起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，蓄電池必須能在短時(shí)間（５~１０ｓ）內(nèi)向起動(dòng)機(jī)連續(xù)提供強(qiáng)大的起動(dòng)電流:汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般需要２００~６００Ａ；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般需要５００~1０００Ａ，甚至更大。所以，汽車(chē)用蓄電池的基本要求是容量大、內(nèi)阻小，以保證蓄電池具有足夠的起動(dòng)能力。為滿(mǎn)足以上要求，汽車(chē)上廣泛采用起動(dòng)型鉛酸蓄電池，它具有內(nèi)阻小、起動(dòng)性能好、電壓穩(wěn)定、成本低、原料豐富等優(yōu)點(diǎn)。三、蓄電池的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代汽車(chē)用鉛酸蓄電池由六只單格電池串聯(lián)而成，每只單格電池的電壓為２Ｖ，串聯(lián)后蓄電池的電壓為１２Ｖ。目前國(guó)內(nèi)外汽油機(jī)汽車(chē)均選用１２Ｖ蓄電池；多數(shù)柴油機(jī)汽車(chē)電源電壓設(shè)計(jì)為２４Ｖ，用兩只１２Ｖ蓄電池串聯(lián)供電。鉛酸蓄電池是在盛有稀硫酸的容器內(nèi)插入兩組極板而構(gòu)成的電能存儲(chǔ)器，其主要由極板、隔板、電解液、外殼、聯(lián)條、極柱等構(gòu)成。1.極板極板是蓄電池的核心，由柵架和活性物質(zhì)組成。極板分正極板和負(fù)極板兩種。正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，呈棕紅色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛，呈青灰色。正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)分別填充在柵架上。在蓄電池充、放電過(guò)程中，電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換通過(guò)正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)與電解液中的硫酸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.隔板為了減少蓄電池內(nèi)部尺寸，降低蓄電池的內(nèi)阻，蓄電池內(nèi)部正、負(fù)極板應(yīng)盡可能靠近。為了避免相互接觸而短路，正、負(fù)極板之間要用絕緣的隔板隔開(kāi)。常見(jiàn)的隔板材料為木材、微孔塑料、玻璃纖維紙漿和玻璃絲棉等。3.電解液電解液是蓄電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)，一般由密度為1.84ｇ/ｃｍ3的專(zhuān)用硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成，為電化學(xué)反應(yīng)提供必要的離子。配置電解液時(shí)，一定要把濃硫酸緩慢倒入蒸餾水中，并不斷攪拌。電解液的密度對(duì)蓄電池的工作有重要影響，密度大，可減少結(jié)冰的危險(xiǎn)并提高蓄電池的容量；但密度過(guò)大，黏度會(huì)增加，蓄電池的容量反而會(huì)降低，縮短使用壽命。汽車(chē)用鉛酸蓄電池的電解液密度一般為1.24~1.30ｇ/ｍＬ，使用時(shí)電解液密度應(yīng)根據(jù)地區(qū)、氣候條件和制造廠家的要求而定。4.外殼蓄電池外殼用來(lái)盛放電解液和極板組，并使蓄電池構(gòu)成一個(gè)整體。外殼的材料有硬質(zhì)橡膠和聚丙烯塑料兩種，由間壁將其分為３個(gè)或６個(gè)相互分離的單格，底部有凸起的筋條支撐極板組，凸筋之間用來(lái)容納脫落的活性物質(zhì)，以防極板短路。橡膠外殼的每一單格有一個(gè)小蓋，塑料外殼采用整體蓋。普通蓄電池每格的中間有一電解液加液孔，平時(shí)擰裝一個(gè)螺塞，螺塞上有一個(gè)通氣小孔，在使用時(shí)應(yīng)保持其暢通，使蓄電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣（H２）和氧氣（O２）能隨時(shí)排出。5.聯(lián)條聯(lián)條用于連接蓄電池各單格。各單格電池串聯(lián)連接，目的是提高蓄電池的供電電壓。一個(gè)單格電池的正極與相鄰單格電池的負(fù)極采用聯(lián)條焊接。聯(lián)條連接方式一般分為外露式、內(nèi)部穿壁式或跨接式等。為減少蓄電池內(nèi)電阻和質(zhì)量，現(xiàn)代蓄電池上采用單格電池直接聯(lián)條。各個(gè)單格電池的極板通過(guò)單格電池間壁以最短的距離相互連接，這樣可減少由于外部影響造成短路的危險(xiǎn)。6.接線(xiàn)柱接線(xiàn)柱的作用是將蓄電池的電壓引出，第一個(gè)單格電池的正極板聯(lián)條與正極柱相連，最后一個(gè)單格電池的負(fù)極板聯(lián)條與負(fù)極柱相連。為便于識(shí)別，正極柱標(biāo)“＋”，負(fù)極柱標(biāo)“－”或涂藍(lán)色、綠色等。四、蓄電池的型號(hào)按ＪＢ/Ｔ２５９９—２０１２《鉛酸蓄電池名稱(chēng)、型號(hào)編制與命名方法》規(guī)定，國(guó)產(chǎn)蓄電池的型號(hào)共分為３部分，其排列如圖所示。第1部分表示串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。第２部分表示蓄電池的類(lèi)型和特征，類(lèi)型代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母表示。第３部分表示蓄電池的額定容量，我國(guó)目前規(guī)定采用２０ｈ放電率的額定容量，單位為Ａ·ｈ。五、蓄電池的容量及其影響因素蓄電池的容量是指蓄電池在規(guī)定條件（包括放電溫度、放電電流和放電終止電壓）下放出的電量多少或放電時(shí)間長(zhǎng)短，單位為Ａ·ｈ或Ａ·ｍｉｎ。主要包括以下指標(biāo)。1.理論容量假定活性物質(zhì)全部參加放電反應(yīng)，由活性物質(zhì)質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算所得容量稱(chēng)為理論容量。2.實(shí)際容量蓄電池實(shí)際放出的電量稱(chēng)為實(shí)際容量。實(shí)際容量等于放電電流與放電時(shí)間的乘積。3.20h放電率額定容量額定容量是檢驗(yàn)蓄電池質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。4.額定儲(chǔ)備容量美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)規(guī)定了另外一種蓄電池容量表示方法———儲(chǔ)備容量表示法。我國(guó)ＧＢ/Ｔ５００８１—２０１３《起動(dòng)用鉛酸蓄電池第1部分:技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》也對(duì)儲(chǔ)備容量的定義和試驗(yàn)方法做出了相應(yīng)的規(guī)定。蓄電池的額定儲(chǔ)備容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為25℃條件下，以25A的電流持續(xù)放電，直至單格蓄電池電壓下降到1.75Ｖ。在此過(guò)程中，蓄電池的持續(xù)放電時(shí)間，稱(chēng)為該蓄電池的額定儲(chǔ)備容量，單位為min。蓄電池的額定儲(chǔ)備容量表征汽車(chē)在充電系統(tǒng)失效時(shí)，蓄電池能為照明和點(diǎn)火系統(tǒng)等用電設(shè)備提供25A恒定電流的能力。汽車(chē)裝備的蓄電池的額定儲(chǔ)備容量越大，則該車(chē)在充電系統(tǒng)失效狀態(tài)下的持續(xù)行駛能力也就越強(qiáng)。5.起動(dòng)容量蓄電池的起動(dòng)容量表征蓄電池在發(fā)動(dòng)機(jī)電力起動(dòng)時(shí)的供電能力，用倍率和持續(xù)時(shí)間表示。蓄電池的起動(dòng)容量有常溫起動(dòng)容量和低溫起動(dòng)容量?jī)煞N定義方法。１）常溫起動(dòng)容量蓄電池的常溫起動(dòng)容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為２５℃條件下，以5min放電率的電流持續(xù)放電5min，直至單格蓄電池電壓下降至1.50Ｖ。在此過(guò)程中，蓄電池所輸出的總電量，稱(chēng)為該蓄電池的常溫起動(dòng)容量。２）低溫起動(dòng)容量蓄電池的低溫起動(dòng)容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為－１８℃條件下，以5min放電率的電流持續(xù)放電25min，直至單格蓄電池電壓下降至1.00Ｖ。在此過(guò)程中，蓄電池所輸出的總電量，稱(chēng)為該蓄電池的低溫起動(dòng)容量。6.影響蓄電池容量的因素蓄電池的容量不是一個(gè)固定不變的常數(shù)。它與很多因素有關(guān)，歸納起來(lái)可分為兩類(lèi):一類(lèi)是與生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)的因素，如活性物質(zhì)的數(shù)量、極板的厚薄、活性物質(zhì)的孔率等；另一類(lèi)是使用條件，如放電電流、電解液溫度和電解液相對(duì)密度等，其中使用條件是蓄電池應(yīng)用過(guò)程中容量的主要影響因素。提出案例，采用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思考，進(jìn)行任務(wù)分析。教師對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。小組討論蓄電池的具體安裝位置根據(jù)車(chē)型和結(jié)構(gòu)而定，這樣設(shè)置的原因是什么？小組討論蓄電池老化有什么危害？在更換蓄電池時(shí)需要注意什么？小組討論查閱資料，了解蓄電池相關(guān)的維修技術(shù)。板書(shū)設(shè)計(jì)蓄電池的檢測(cè)與更換一、蓄電池的位置及作用1.位置：發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)后備廂內(nèi)后排乘客座椅下方車(chē)架前部的左側(cè)或右側(cè)車(chē)廂內(nèi)或車(chē)體后部。2