汽车电气设备检修(互联网+新形态立体化教学资源精品教材高等职业教育汽车制造类专业系列教材)

模块2 汽车电源系统故障 2.1 蓄电池的拆装与检测 一、任务目标 知识与技能： 1. 了解汽车蓄电池的组成； 2. 掌握蓄电池拆装的方法和步骤； 3. 掌握蓄电池检测的方法和步骤。 过程与方法： 1.通过小组合作、讨论，培养学生团队协作能力。学会使用专用工具进行蓄电池的拆装检测。 2.通过直观的实践操作，激发学生学习的热情。 3.通过利用多种形式的学习资源，引导学生自主学习，进而培养他们分析处理问题和主动学习的能力。 情感态度价值观： 1.培养学生认真、严谨的学习态度。 2.充分调动学生的能动性，发挥团队的协作作用。 3.树立正确的学习观，养成良好的学习习惯，建立学习自信心。 二、任务描述 在汽车的维护保养中，蓄电池的维护与保养是常规项目。由于维修需要或者蓄电池达到使用年限需要对蓄电池进行拆装，正在使用的蓄电池是否满足使用要求需要对蓄电池进行检测。丰田汽车蓄电池拆装与检测与其他车型蓄电池检测方式相似，本任务学习如何对蓄电池进行拆装检测。 三、任务分析 蓄电池的检测内容有蓄电池的外观检查、电荷情况检测（要求用万用表检测法和高率放电计检测法两种方法进行检查）、电解液密度检测；蓄电池的检测只要求在工作台上进行，蓄电池不需要从车上拆下来。 四、相关知识链接 （一）蓄电池的作用 1. 在起动发动机时，向起动机提供强大的起动电流，同时给点火系统、电子燃油喷射系统、仪表系统等用电设备供电。 2. 当发电机不发电或电压较低时，向交流发电机励磁绕组、点火系统以及其他用电设备供电。 3. 当发电机正常供电时，将发电机剩余电能转换为化学能储存起来。 4. 当发电机过载时，协助发电机向用电系统供电。 5.稳定电源电压、保护电子设备。蓄电池相当于一只大容量电容器，不仅能保持供电系的电压稳定，而且还能吸收电路中出现的瞬时过电压，防止损坏电子设备。 （二）蓄电池的构造 汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池，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为2Ⅴ（充满电时为2.1V），串联后蓄电池电压为12Ⅴ。 铅酸蓄电池的结构如图2-1所示，其构件主要有极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱等。 图2-1 蓄电池的结构 1、极板 极板（Plate）是蓄电池的核心构件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板一般由栅架和活性物质组成，分正极板和负极板两种，形状如图2-2所示。 图2-2 极板 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。为防止龟裂和脱落，铅膏中还掺有玻璃纤维等牵引附着物。 极板分为正极板和负极板两种。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得正、负极板。正极板（positive plate）上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈棕红色，负极板（negative plate）上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。 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板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板（separator）隔开。 有的厂家用微孔塑料袋做成袋式隔板（因其形似信封，故亦称信封式隔板，如图2-3所示，套在正极板上，可以有效地防止活性物质脱落。 图2-3 蓄电池隔板示意图 3、电解液 铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.84g／cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成。密度一般在1.24－1.31g／cm3的范围之内。气温低用高密度（防冻），否则用低密度。 电解液的密度、温度、纯度影响蓄电池的性能、寿命和还原系数。一般工业用硫酸和普通水中，因含铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则易自行放电，且易损坏极板。故蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。电解液密度还与充放电状态直接相关。 4、外壳 外壳（housing）用来盛装电解液和极板组，使蓄电池构成一个整体。外壳材料有硬橡胶和塑料两种。 每个单格的盖板中间有加液孔，可以用来检查液面高度和测量电解液的密度，加液孔平时用加液螺塞?紧。加液螺塞中心的通气孔应保持畅通，使蓄电池在电化学反应中放出的气体可随时逸出。 5、接线柱 铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱（terminal post，亦称极桩。），接线柱有圆锥形、L形和侧孔形三种。 6、联条 联条（cell connector）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。 （三）蓄电池的工作原理 蓄电池是一种化学电源，它的构造可以是各式各样的，从原理上讲所有的电池都是由正极、负极、电解质、隔离物和容器组成的，其中正负两极的活性物质和电解质起电化反应，对电池产生电流起着主要作用。 （1）电动势的产生 铅蓄电池的正极是二氧化铅(PbO2)，负极是绒状铅(Pb)，它们是两种不同的活性物质，故和稀硫酸(H2SO4)起化学作用的结果也不同。在未接通负载时，由于化学作用使正极板上缺少电子，负极板上却多余电子，铅蓄电池电势产生过程 示，两极间就产生了一定的电位差。 （2）放电过程的化学反应 当外电路接上负载(比如灯泡)后，铅蓄电池在正、负极板间电位差(电动势)的作用下，电流从正极流出，经负载流向负极，也就是说，负极上的电子经负载进入正极，如图2-4所示。同时在蓄电池内部产生化学反应： 图2-4放电的化学反应 （3）充电过程的化学反应 充电是放电过程的逆过程，如图2-5所示。 图2-5 铅蓄电池在充电时的化学反应 充电时，应在蓄电池上外接充电电源(整流器)，使正、负极板在放电时消耗了的活性物质还原，并把外加的电能转变为化学能储存起来。 在充电电源作用下，外电路的电流自蓄电池的正极板流入，经电解液和负极板流出。于是，电源从正极板中不断取得电子输送给负极板，促使正、负极板上的硫酸铅(PbSO4)不断进入电解液而被游离。 （四）蓄电池的分类 蓄电池可分为普通蓄电池、干荷蓄电池、免维护蓄电池。 1、普通蓄电池 普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即单位质量蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。 2、干荷蓄电池 它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。 3、免维护蓄电池 免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：**种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，使用期间用户不能加补充液。 五、任务实施 （一）蓄电池的检测 1、蓄电池电解液液面高度的检查 电解液液面高度检查的方法有目测法和玻璃管观察测量法(如图2-6)。观察或测量电解液液面应在蓄电池外壳上、下液面线之间。 图2-6 玻璃管观察电解液液面高度 图2-7 检测电解液密度 当电解液液面过低时，应加注蒸馏水，以恢复正常的液面高度。除非确知电解液溅出，否则不许添加硫酸溶液。 2、蓄电池电解液密度的检查 蓄电池要经常检查电解液的密度，一般汽车蓄电池每行驶（6000-7500）km , 应检查电解液的相对密度。检查电解液密度用吸式密度计检测(如图2-7)。 由于充放电过程中，电解液密度随之变化，因此通过测量电解液密度可判断蓄电池充放电程度。12V蓄电池充电程度与电解液相对密度见表1-1，也可以通过测量电解液密度来判断蓄电池故障。 表1-1 蓄电池的充电程度与电解液相对密度 充电状态（%） 100 75 50 25 0 电解液相对密度（g/cm3） 1.27 1.23 1.19 1.15 1.11 3、蓄电池放电程度的检测 高率放电计是模拟起动机工作状态，检测蓄电池容量的仪表。通过测量蓄电池在大电流放电时的端电压来判断蓄电池的起动性能和放电程度，一般用于普通蓄电池，使用时请阅读产品说明操作方法。如图2-8所示，将测试夹分别夹在蓄电池的正负极柱上，此时显示为蓄电池空载电压，正常应在11.8～13V范围内，按下测试开关，蓄电池开始大电流放电，持续10s，读出负载电压测试数据，若电压维持在10.6～12.6V，说明蓄电池电量充足，若电压值在9.6～10.6V，说明蓄电池电量不足，需要充电；若电压值在9.6V以下，说明蓄电池存电量严重不足，需要立即充电。如果空载电压符合要求，而负载电压迅速下降低于9V，则蓄电池损坏，需要更换新的蓄电池。 图2-8 高率放电计检测蓄电池放电情况 当以起动电流或规定的放电电流连续放电15s时，测量电压应不低于规定值。同时，通过测量电压也可以判断蓄电池故障，见表1-2。 表1-2 测量电压判断和处理蓄电池故障 故障现象 测量电压（V） 加载测量 容量检验（%） 正常蓄电池 12.5以上 白色区域或绿色区域 100左右 容量不足 11.5～12.5 由绿色区域下降至黄色区域 60～70 电极钝化 12.0左右 由绿色区很快下降到黄、红色区域 50以下 负极板硫化 11.5左右 黄色区域或红色区域 30～50 内部短路 无电压指示 无电流指示 容量为零 反极 8.0?右 红色区域或?指示 容量极低或容量为零 单格蓄电池内部短路 10.0左右 黄色区域，短路蓄电池内冒气泡 容量极低 国标规定将充电的新蓄电池在电解液温度为25 5℃条件下，以20h率的放电电流连续放电至单格电池平均电压降到1.75V时,输出的电量为额定容量。实际测量蓄电池按额定条件放电至终止电压，超过20小时为合格。放电时间小于20h,则其容量低于额定容量，为不合格产品。 （二）蓄电池的拆装 正负接线柱的区分：正接线柱附近标有“＋”或“P”记号，负接线柱附近标有“－”或“N”记号，有些蓄电池正接线柱上涂有红色油漆。若发现蓄电池接线柱螺栓锈蚀难以取出，切莫用锤或钳敲打，以避免极桩断裂、极板活性物质脱落。可用热水冲洗后，拧开螺栓，用夹头拉器将夹头取下。取下电池时应小心轻放、尽量用电池提把进行。 1、蓄电池的拆卸 （1）在拆卸蓄电池前，应查询收录机的防盗码并记录，或用辅助电源保存电脑相关信息。将点火开关置于断开位置。 （2）先断开蓄电池接线柱的负极电缆，后断开蓄电池接线柱的正极电缆。有蓄电池固定条的需拆下蓄电池固定条。 （3）拆卸蓄电池固定件，取出蓄电池。 图2-9 蓄电池的拆卸 2、蓄电池的安装 （1）蓄电池安装时，应认清蓄电池的正、负极，并应先连接正极上的电缆，再连接负极上的电缆，以防扳手跌落搭铁引起蓄电池短路放电。安装接头时，应先用细砂纸清洁接线柱和接线头。 （2）连接线U形口与电极端子要平齐结合，并以规定扭矩拧紧电极螺栓。连接接线柱夹头时，螺栓上应先涂上凡士林或润滑脂，以防氧化生锈，便于以后拆卸。如接线柱小，夹头大，需要加衬垫时，*好用铅皮或铜皮，并且只垫半圈。若整圈垫，易氧化腐蚀而接触不良。 （3）免维护蓄电池上装有排气孔及软管，安装时不要将软管拆下并保证畅通。