1、第二章 电源系统,第一节 蓄电池 第二节 交流发电机 第三节 电压调节器 第四节 电源系统的故障诊断 练习与思考题,汽车电源系统主要由蓄电池、交流发电机、电压调节器等组成，见图2.1。蓄电池与发电机并联向用电设备供电。交流发电机与发电机调节器互相配合工作，其主要任务是对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。,图2.1 汽车电源系统的组成,第一节 蓄 电 池蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。用于汽车上的蓄电池，必须满足起动发动机的需要，即在510 s的短时间内，提供汽车起动机足够大的电流。汽油机起动电流为200600 A，有的柴油机起动电流达1000 A。 在发
2、动机工作时，汽车用电设备所需电能主要由发电机供给。,蓄电池在汽车上的功用主要有：(1) 起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系供电。(2) 当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。(3) 当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。(4) 当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。(5) 蓄电池可以吸收电路中的瞬时过电压，保持汽车电气系统电压的稳定，保护电子元件。,目前汽车上使用的蓄电池主要有两大类：铅酸蓄电池(以下简称铅蓄电池)和镍碱蓄电池。同时，由于人们对燃油汽车排放要求的提高和能源危机的冲击，各国正在不断探
3、索和研制电动汽车，其主要的动力源为新型高能蓄电池。由于铅酸蓄电池结构简单，价格低廉，易于满足大量生产的汽车的需要，同时其内阻小，起动性能好，能在短时间内供给起动机所需要的大电流，因此在汽车上得到了广泛应用。本书中所提到的蓄电池，如不做特殊说明指的都是铅酸蓄电池。,一、蓄电池的结构铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图2.2所示，主要由极板、隔板、电解液和外壳等组成。下面以干荷电蓄电池为例加以说明。,1负极柱；2加液孔盖；3正极柱；4穿壁连接； 5汇流条；6外壳；7负极板；8隔板；9正极板 图2.2 铅蓄电池的结构,1. 极板极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠
4、极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构如图2.3所示。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架。图2.4所示为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。,图2.3 栅架的结构,图2.4 放射形栅架的结构,正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅(Pb)，呈青灰色。将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板，如图2.5所示。,图2.5 极板的结构,将正、负极板各一片浸入电解
5、液中，可获得2 V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，如图2.6所示。在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。,1极板组总成；2负极板；3隔板；4正极板；5连条 图2.6 极板组,2. 隔板隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。隔板应耐酸并具有多孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。其中，木质隔板耐酸性较差；微孔橡胶隔板性能最好，但成本较高；微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。,3
6、. 电解液电解液在蓄电池的化学反应中起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。电解液由纯硫酸(H2SO4)与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.241.30 g/cm3。电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大则黏度增加，反而会降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。电解液密度应随地区和气候条件而定，表2.1列出了不同地区和气温下电解液的密度。另外，电解液的纯度也是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素之一。,4. 壳体壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，为整体式结构，底部有凸起的肋条以搁置极板组
7、。壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格，各单格之间用铅质连条串联起来，如图2.7所示。壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。,图2.7 单格电池的穿壁连接,二、蓄电池的种类与型号1. 蓄电池的种类铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。各种蓄电池的特点见表2.2。,2. 蓄电池的型号铅蓄电池产品型号分为三段，其排列及其含义如下：,第1部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字组成，其标准电压是这个数字的2
8、倍。第2部分表示蓄电池的类型和特征，用汉语拼音字母表示。其中，第1部分字母表示蓄电池的类型，如“Q”表示起动用铅蓄电池；第2部分为蓄电池的特征代号，如“A”表示干荷电式，具有两种特征时按表2.3顺序将两个代号并列标志，各代号具体含义见表2.3。,第3部分表示蓄电池的额定容量，我国目前规定采用20 h放电率的容量安培小时数Ah。此外，有的蓄电池在额定容量后面用一个字母表示其具有的特殊性能，如：Q高起动率；S塑料槽；D低温起动性能好。例如，CA1170P2K2柴油车用型号为6QAW100S的蓄电池，是由6个单格串联而成，标准电压为12 V，干荷电式免维护蓄电池，它采用了塑料整体式外壳，薄型极板，使
9、用时只需加入规定密度的电解液，静止0.5 h，就可以投入使用。,三、免维护蓄电池的特点免维护蓄电池又称MF蓄电池。免维护是指在汽车合理使用期间，不需要对蓄电池进行加注蒸馏水、检测电解液液面高度、检测电解液密度等维护作业。与其他铅蓄电池相比，免维护蓄电池具有以下特点：(1) 栅架材料采用铅钙合金，既提高了栅架的机械强度，又减少了蓄电池的耗水量和自放电。(2) 采用了袋式微孔聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既可避免正极板上的活性物质脱落，又能防止极板短路。因此壳体底部不需要凸起的肋条，降低了极板组的高度，增大了极板上方的容积，使电解液储存量增多。,(3) 蓄电池内部安装有电解液密度计(俗称电眼
10、)，如图2.8所示，可自动显示蓄电池的存电状态和电解液液面的高低。如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池存电充足，可正常使用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接近报废。(4) 采用了新型安全通气装置和气体收集器，在孔盖内部设置了一个氧化铝过滤器， 可阻止水蒸气和硫酸气体通过，同时又可以使氢气和氧气顺利逸出。通气塞中装有催化剂钯，可促使氢、氧离子重新结合成水回到蓄电池中。,1绿色(充电程度在65%以上)；2黑色(充电程度在65%以下)； 3浅黄色(蓄电池有故障)；4蓄电池盖；5观察窗； 6光学的荷电状况指示器；7绿色小球 图2.8 免维护蓄电池内装式相
11、对密度计,四、蓄电池的工作原理1. 铅蓄电池的静止电动势将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中，正、负极板与电解液相互作用，在正、负极板间就会产生约2.1 V的静止电动势。铅蓄电池的静止电动势Ej与极板的片数、大小无关，仅与电解液的密度有关，其关系式为 Ej0.8425 式中：Ej蓄电池的静止电动势，单位为V；2525时电解液的相对密度(g/cm3)。,注意，实测电解液的相对密度应转换成25时电解液的相对密度，转换关系式为 25t(t25) 式中：t实测的电解液相对密度(g/cm3)；t测量时的电解液温度()；相对密度温度系数，取0.000 75。因为铅蓄电池工作时电解液密度总是在1.121.30
12、 g/cm3之间变化，所以每个单格电池的电动势也相应地在1.972.15 V之间变化。,2. 铅蓄电池的放电当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1 V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电。蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb都与电解液中的H2SO4发生反应，生成硫酸铅(PbSO4)，沉附在正、负极板上。此时电解液中的H2SO4不断减少，密度也随之下降。,理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面
13、，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20%30%。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。蓄电池放电终了的特征是： (1) 单格电池电压降到放电终止电压；(2) 电解液密度降到最小许可值。放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低，如表2.4所示。,3. 铅蓄电池的充电充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，从负极流出，这一过
14、程称为充电。蓄电池的充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4不断增多，密度上升。当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生的O2从电解液中逸出，负极板附近产生的H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。,五、影响蓄电池容量的因素1. 蓄电池的容量蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力。一只完全充足电的蓄电池，在允许的放电范围内所输出的电量称之为蓄电池的容量。当恒流放电时，蓄电池的容量等于放电电流与放电时间之积，即 CIf tf 式中：C蓄
15、电池的容量，单位为Ah；If放电电流，单位为A；tf放电时间，单位为h。 蓄电池的容量与放电电流的大小以及电解液的温度有关。蓄电池出厂时规定的额定容量是在一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下测得的。,1) 额定容量额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一。GB/T5008.11991标准规定，以20 h放电率的放电电流在电解液初始温度为(255)，相对密度为(1.2800.1)g/cm3(25)的条件下，连续放电到规定的单格终止电压1.75 V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。例如，6QA60型蓄电池，在电解液初始温度为25时，以3 A的放电电流持续放电20
16、h，单格电压降到1.75 V，其额定容量C2032060 Ah。,2) 额定储备容量额定储备容量是国际上通用的另一种蓄电池容量表示方法。它是指充足电的蓄电池在电解液温度为25的条件下，以25 A电流放电到单格终止电压1.75 V时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min。,3) 起动容量起动容量表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力，用倍率和持续时间表示。起动容量有两种规定：常温起动容量和低温起动容量。(1) 常温起动容量。常温起动容量为电解液初始温度25时，以5 min放电率的电流放电，放电5 min至单格电池电压降至1.5 V时所输出的电量。5 min放电率的电流在数值上约为其额定容量的3
17、倍。例如，对于6Q100型蓄电池，C20100 Ah，在电解液初始温度为25时，以3C20A3100300 A的电流放电5min，单格电池电压降至1.5 V，蓄电池端电压降至1.569 V，其起动容量为30056025 Ah。(2) 低温起动容量。低温起动容量为电解液初始温度18时，以5 min放电率的电流放电，放电2.5 min至单格电池电压降至1 V时所输出的电量。,2. 影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素有结构因素和使用因素两个方面。1) 结构因素蓄电池极板的表面积(指活性物质的真实表面积)越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越多，容量就越大。另外，极板越薄，活性物质的多孔性越
18、好，则电解液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。,2) 使用因素(1) 放电电流。放电电流越大，蓄电池的容量就越小，如图2.9所示。放电时，正、负极板上的PbO2和Pb逐渐转变成PbSO4，PbSO4的体积比PbO2和Pb大，它将逐渐堵塞极板孔隙，阻碍电解液向极板内部渗透。当放电电流增大时，化学反应速度加快，PbSO4堵塞孔隙的速度也越快，孔隙中电解液密度迅速下降，导致极板内层大量的活性物质不能参与反应，蓄电池的实际输出容量减小。同时，电解液密度迅速下降，导致蓄电池的端电压也迅速下降，因而缩短了放电时间。因此，在实际使用中必须严格控制起动时间，每次起动的时间不应超过
19、5 s，且连续两次起动之间的时间间隔不应少于15 s。,图2.9 蓄电池容量与放电电流的关系,(2) 电解液温度。放电电流一定的条件下，温度降低则容量减小，如图2.10所示。温度降低时，电解液的黏度增加，渗入极板困难，同时内阻增大，使蓄电池端电压降低，容量减小。由于温度对蓄电池容量和端电压影响很大，因此在寒冷地区冬季应当对蓄电池采取保温措施。,图2.10 电解液温度与容量的关系,(3) 电解液密度。适当提高电解液的密度，可加快电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动势和容量。但电解液密度过大又将导致黏度增加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。实践证明，电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量，延长蓄电池
20、的使用寿命。冬季在电解液不结冰的前提下，应尽可能采用稍低的电解液密度。,六、蓄电池的充电1. 充电设备蓄电池是直流电源，必须用直流电源对其进行充电。充电时，充电电源的正极接蓄电池的正极，充电电源的负极接蓄电池的负极。汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机。车下充电多采用硅整流充电机、晶闸管整流充电机和智能充电机等。,2. 充电方法蓄电池的充电方法主要有恒压充电、恒流充电和脉冲快速充电三种。1) 恒压充电恒压充电是指充电过程中充电电源电压保持恒定的充电方法。在汽车上，蓄电池采用的就是这种充电方法。恒压充电的接线方法见图2.11，充电特性曲线见图2.12。恒压充电时，根据Ic(UE)/R可知，
21、随着蓄电池电动势E的增加，充电电流Ic逐渐减小。如果充电电压调节适当，则在充满电时充电电流为零，这就是充电终了。,图2.11 恒压充电接线方法,图2.12 恒压充电特性曲线,恒压充电时，被充蓄电池与充电电源并联连接，每条支路上单格电池的数目均应相等，同时还要选择合适的充电电压。若充电电压过高，将导致过充电，极板弯曲，活性物质脱落，温升过高；充电电压过低，将导致蓄电池不能充足电。一般单格电池充电电压选为2.5 V。在恒压充电初期，充电电流较大，45 h内即可达到额定容量的90%95%，因而充电时间较短，而且不需要照管和调整充电电流，适用于补充充电。由于充电电流不可调节，因此恒压充电不适用于初充电
22、和去硫化充电。,2) 恒流充电恒流充电是指充电过程中充电电流保持恒定的充电方法，广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。恒流充电的接线方法见图2.13，充电特性曲线见图2.14。恒流充电时，被充蓄电池采用串联连接。每个单格电池充足电时需2.7 V，故串联的单 格电池的数目充电机的额定电压/2.7(个)。充电电流应按小容量的蓄电池选择，待其充足 后应及时摘出，再继续给大容量电池充电。,图2.13 恒流充电接线方法,图2.14 恒流充电特性曲线,为缩短充电时间，充电过程通常分为两个阶段，其充电特性曲线如图2.14所示。第一阶段采用较大的充电电流，使蓄电池的容量得到迅速恢复。当蓄电池电量基本充足，单
23、格电池电压达到2.4 V，开始电解水产生气泡时，转入第二阶段，将充电电流减小一半，直到电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在23 h内不再上升，蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。恒流充电的适应性强，可任意选择和调整充电电流的大小，有利于保持蓄电池的技术 性能和延长使用寿命；其缺点是充电时间长，要经常调节充电电流。,3) 脉冲快速充电脉冲快速充电必须用脉冲快速充电机进行，其充电电流波形如图2.15所示。脉冲快速充电的过程是：先用0.81倍额定容量的大电流进行恒流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的50%60%。当单格电池电压升至2.4 V，开始冒气泡时，由充电机的控制电路自动控制，开始脉冲快速充电
24、：首先停止充电25 ms(称为前停充)，接着放电或反向充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流(脉冲深度一般为充电电流的1.53倍，脉冲宽度为1501000 s)，然后再停止充电40 ms(称为后停充)，以后的过程为正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充正脉冲充电此过程循环进行，直至充足电。,图2.15 脉冲快速充电电流波形,脉冲快速充电的优点是充电时间可大大缩短(新蓄电池充电仅需5 h，补充充电需1 h)；缺点是对蓄电池的寿命有一定的影响，并且脉冲快速充电机结构复杂、价格昂贵，适用于电池集中、充电频繁、要求应急的场合。,3. 充电种类1) 初充电初充电是指对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的第
25、一次充电。其操作步骤如下：(1) 按蓄电池制造厂的规定和本地区的气温条件，加注一定密度的电解液(加注前，电解液温度不得超过30)，放置46 h，使极板浸透，并调整液面高度至规定值。(2) 将蓄电池的正、负极分别与充电机的正、负极相连。,(3) 采用两阶段恒流充电法充电时，第一阶段充电电流为额定容量的1/15，待电解液中有气泡冒出、单格电池电压达2.4 V时转入第二阶段，将电流减小一半，直至蓄电池充足电为止。 充电过程中应注意测量电解液的温度，当温度超过40时应将电流减半，如温度继续上升达45时应停止充电，待冷却至35以下时再充电。(4) 充好电的蓄电池应检查电解液的密度，如不符合规定，应用蒸馏
26、水或1.4 g/cm3的稀硫酸进行调整，并调整液面高度至规定值。调整后再充电2 h，直到电解液密度符合规定为止。不同型号铅蓄电池的初充电电流值见表2.5。,2) 补充充电补充充电是指对使用中的蓄电池在无故障的前提下，为保持或恢复其额定容量而进行的正常的保养性充电。一般汽车用蓄电池应每隔12个月从车上拆下来进行一次补充充电；使用中如发现下列现象之一时，也必须及时进行补充充电：(1) 电解液相对密度降至1.15 g/cm3以下时；(2) 冬季放电量超过25%，夏季超过50%时；(3) 前照灯灯光比平时暗淡，起动无力时；,(4) 单格电池电压降到1.7 V以下时。补充充电可采用恒压充电或两阶段恒流充
27、电。汽车上蓄电池的充电采用恒压充电法充电，充电室多采用两阶段恒流充电法充电。采用两阶段恒流充电法进行补充充电时，应先用C20为10 Ah的电流进行充电，当单格电池电压达到2.4 V以上时，改用C20为20 Ah的电流充电至充足为止。不同型号铅蓄电池的补充充电电流值见表2.5。,3) 间歇过充电间歇过充电是为了避免使用中的铅蓄电池极板硫化的一种预防性充电，汽车用铅蓄电池应每隔三个月进行一次。充电方法是：先按补充充电的方法将蓄电池充足电，停歇l h后再以减半的充电电流值进行过充电至沸腾，再停歇1 h后重新接入充电，如此反复，直到蓄电池刚接入充电时立即沸腾为止。,4) 循环锻炼充电循环锻炼充电是铅蓄
28、电池为防止极板钝化而进行的保养性充电。铅蓄电池使用中常处于部分放电的状况，参加化学反应的活性物质有限，为避免活性物质长期不工作而收缩，应每隔三个月进行一次循环锻炼充电。充电方法是：先按照补充充电或间歇过充电的方法将铅蓄电池充足电，再用20 h放电率的电流连续放电至单格电池电压降为1.75 V为止。其容量降低不得大于额定容量的10%，否则应进行充、放电循环，直至容量达到额定容量的90%为止方可使用。,5) 去硫化充电去硫化充电是消除铅蓄电池极板轻度硫化的一种排故性充电。充电方法和步骤如下：(1) 将铅蓄电池按20 h放电率放电至单格电池电压降至1.75 V为止。(2) 倒出电解液，用蒸馏水反复冲
29、洗几次，然后加入蒸馏水至规定的液面高度，用初充电第二阶段充电电流进行充电。当电解液密度增大到1.15 g/cm3时再将电解液倒出，加入蒸馏水，继续充电，反复多次，直至电解液密度不再上升为止。(3) 换用正常密度的电解液，按初充电的方法将蓄电池充足电。(4) 用20 h放电率放电，检查容量，若其输出容量可达额定容量的80%以上，则可装车使用，若达不到，应更换蓄电池或进行修理。,七、蓄电池常见的故障蓄电池常见的故障可分为外部故障和内部故障。蓄电池的外部故障有外壳裂纹、封口胶干裂、极柱腐蚀或松动等。蓄电池的内部故障主要有极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、单格电池极性颠倒等。各种
30、内部故障的故障特征、产生原因和排除方法见表2.6。,八、蓄电池的使用与维护1. 蓄电池的储存1) 新蓄电池的储存未启用的新蓄电池，其加液孔盖上的通气孔均已封闭，不要捅破。储存方法和储存时间应均以出厂说明为准。 保管蓄电池时应注意以下几点：(1) 应存放在室温为530，干燥、清洁及通风的地方。(2) 不要受阳光直射，离热源(暖气片、火炉)距离不小于2 m。(3) 避免与任何液体和有害气体接触。(4) 不得倒置或卧放，不得叠放，不得承受重压，相邻蓄电池之间应相距10 cm以上。(5) 新蓄电池的存放时间不得超过两年(自出厂之日算起)。,2) 暂时不用的铅蓄电池的储存对暂时不用的铅蓄电池，可采用湿储
31、存法，即先将蓄电池充足电，再将电解液密度调至1.241.28 g/cm3，液面调至规定高度，然后将加液孔盖上的通气孔密封。存放条件与新蓄电池相同，存放期不得超过半年，期间应定期检查，如容量降低25%，应立即补充充电，交付使用前也应先充足电。3) 长期停用的铅蓄电池的储存停用期长(超过1年)的铅蓄电池，应采用干储存法，即先将充足电的铅蓄电池以20 h放电率放完电，然后倒出电解液，用蒸馏水反复冲洗多次，直到水中无酸性，凉干后旋紧加液孔盖，并将通气孔密封后储存，存放条件与新蓄电池相同。重新启用时，以新蓄电池对待。,2. 启用新蓄电池普通铅蓄电池启用时，首先擦净外表面，旋开加液孔盖，疏通通气孔，注入新
32、电解液，静置46 h后，调节液面高度到规定值，按初充电规范进行充电后即可使用。干荷电铅蓄电池在规定存放期(一般为两年)内，启用时可直接加入规定密度的电解液，静置2030 min后，校准液面高度即可使用。若超期存放或保管不当损失部分容量，应在加注电解液后经补充充电方可使用。,3. 蓄电池的拆装(1) 拆装、移动蓄电池时，应轻搬轻放，严禁在地上拖拽。(2) 安装前应检查待用蓄电池型号是否和本车型相符，电解液密度和高度是否符合规定。(3) 安装时必须将蓄电池固定在托架上，塞好防振垫，以免汽车行驶时蓄电池在框架中振动。(4) 极柱上应涂上凡士林或润滑油，以防腐防锈。极柱卡子应紧固，与极柱之间要接触良好
33、。(5) 蓄电池搭铁极性必须与发电机一致，不得接错。(6) 接线时先接正极后接负极，拆线时相反，以防金属工具搭铁，造成蓄电池短路。,4. 蓄电池的维护(1) 保持蓄电池外表面的清洁干燥，及时清除极柱和电缆卡子上的氧化物，并确定蓄电池极柱上的电缆连接牢固。清洗蓄电池时，最好从车上拆下蓄电池，用苏打水溶液冲洗整个壳体，如图2.16所示，然后用清水冲洗蓄电池并用纸巾擦干。对蓄电池托架，可先用腻子刀刮净厚腐蚀物，然后用苏打水溶液清洗托架，如图2.17所示，之后用水冲洗并使之干燥。托架干燥后，漆上防腐漆。,图2.16 清洗蓄电池表面,图2.17 清洗蓄电池托架,对极柱和电缆卡子，可先用苏打水溶液清洗，再
34、用专用清洁工具进行清洁，如图2.18所示。清洗后，在电缆卡子上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。注意：清洗蓄电池之前，要拧紧加液孔盖，防止苏打水进入蓄电池内部。,图2.18 清洁蓄电池极柱和电缆卡子,(2) 保持加液孔盖上通气孔的畅通，定期疏通。(3) 定期检查并调整电解液液面高度，液面不足时应补加蒸馏水。(4) 汽车每行驶1000 km或夏季行驶56天，冬季行驶1015天后，应用密度计或高率放电计检查一次蓄电池的放电程度，当冬季放电超过25%，夏季放电超过50%时，应及时将蓄电池从车上拆下进行补充充电。(5) 根据季节和地区的变化及时调整电解液的密度。冬季可加入适量的密度为1.40 g/cm3的电
35、解液，以调高电解液的密度(一般比夏季高0.020.04 g/cm3为宜)。,(6) 冬季向蓄电池内补加蒸馏水时，必须在蓄电池充电前进行，以免水和电解液混合不均而引起结冰。(7) 冬季蓄电池应经常保持在充足电的状态，以防电解液密度降低而结冰，引起外壳破裂、极板弯曲和活性物质脱落等故障。蓄电池电解液密度、放电程度和冰点温度的关系见表2.7。,5. 蓄电池技术状况检查1) 电解液液面的检查电解液液面的检查见图2.19，可用玻璃管测量液面高度。对于采用工程塑料容器的蓄电池，可从蓄电池容器侧面观察液面高度。为了观察方便，一些蓄电池容器侧面刻有液面高度指示线。一般电解液液面应高出极板上沿15 mm，或者处
36、于液面高度指示线规定的范围中。,1极板；2极板防护片；3容器壁；4玻璃管 图2.19 电解液液面高度的检查,2) 电解液密度的检查通过测量电解液密度就可以得到蓄电池的放电程度。电解液的相对密度可用专用的密度计测量，见图2.20。在测量密度时，应同时测量电解液的温度，并将测得的密度值转换到25进行修正。根据实际经验，相对密度每下降0.01 g/cm3，相当于蓄电池放电6%。通过测量每个单格电池的相对密度可以确定蓄电池是否失效。若单格电池之间的测量结果的最高值和最低值之间相差超过0.05 g/cm3，则该蓄电池失效。当所有的单格电池具有相同的相对密度值时，即使相对密度值都偏低，通常该蓄电池仍可通过
37、补充充电后得到再生。,1吸嘴；2密度计；3玻璃管；4橡皮球 图2.20 测量电解液密度,3) 用高率放电计测量放电电压对于装有分体式容器盖的蓄电池，由于单格电池的极柱外露，还可以用高率放电计(见图2.21)测量蓄电池各个单格在大电流放电时的电压值，即模拟接入起动机负荷，测量蓄电池在接近起动机起动电流放电时的端电压，用以判断蓄电池的放电程度和起动能力。,1放电叉；2电压表；3放电电阻 图2.21 高率放电计,测量时应将高率放电计的两个叉尖紧紧地压在单格电池的正、负极柱上，历时5 s，电压表的读数就是大负荷放电情况下蓄电池所能保持的端电压。技术状况良好的蓄电池，用高率放电计测量时，单格电压在1.5
38、 V以上，并在5 s内保持稳定。其中，读数在1.75 V以上的说明单格电池完好；读数在1.51.7 V的表明放电较多，应进行补充充电。如果在5 s内单格电池电压迅速下降到1.5 V以下，或者蓄电池中的一个单格电压比其余的单格电压低0.1 V以上，则说明该单格电池有故障，应进行修理。,4) 蓄电池开路电压的检查要想获得准确的检测结果，蓄电池必须是稳定的。若蓄电池刚补充完电，至少应等待10 min，让蓄电池的电压稳定，才能进行测量。把电压表接在蓄电池两电极柱，跨接时认准极性。测量开路电压，读数要精确到0.1 V。考虑到蓄电池在25时处于较佳状态的读数应为12.4 V左右，若充电状态是75%或75%
39、以上，就可以认为蓄电池“充足了电”，其对应关系见表2.8。开路电压检测用来确定蓄电池的充电状态，通常在密度计不适用或不能用的情况下采用。,第二节 交 流 发 电 机交流发电机是汽车电源系统的重要组成部分。它与发电机调节器互相配合工作，其主要任务是对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。汽车发电机有交流发电机和直流发电机两种。汽车用交流发电机是随着半导体整流技术的出现而发展起来的，目前主要有硅整流交流发电机、感应子式交流发电机等几种，其中以硅整流交流发电机的应用最为普遍，已取代了传统的直流发电机。,一、交流发电机的构造汽车用交流发电机，多采用三相同步交流发电机，由6只二极管构成三相桥式
40、全波整流器。各国生产的交流发电机都大同小异，主要由定子、转子、滑环、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及带轮等组成。有的还将调节器与发电机装在一起。 转子用来建立磁场，定子中产生的交变电动势，经过二极管整流器整流后输出直流电。JF132型交流发电机的组件图见图2.22。,1后端盖；2电刷架；3电刷；4电刷弹簧压盖；5硅二极管； 6散热板；7转子；8定子总成；9前端盖；10风扇；11带轮 图2.22 JF132型交流发电机的组件,1. 转子交流发电机的转子是发电机的磁场部分，它主要由两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成，见图2.23。,1滑环；2转子轴；3爪极；4磁轭；5磁场绕组 图2.23 交流发
41、电机转子,两块爪极被压装在转轴上，且内腔装有磁轭，其上绕有磁场绕组。绕组两端的引线分别焊在与轴绝缘的两个滑环上。两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内，通过弹簧力使其与滑环保持接触。当发电机工作时，两电刷与直流电源连通，可为磁场绕组提供定向电流并产生轴向磁通，使两块爪极被分别磁化为N极和S极，从而形成犬牙交错的磁极对并沿圆周方向均匀分布。磁极对数为47对。国产发电机大多采用6对磁极。爪极凸缘的外形像鸟嘴，这种形状可以使定子感应的交流电动势近似于正弦波形。转子每转一周，定子的每相电路上就能产生周波个数等于磁极对数的交流电动势。,2. 定子定子是产生和输出交流电的部件，又叫电枢，由定子铁芯和定子绕组组成
42、。定子铁芯由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组连接方法大多数为Y形(星形)，也有用形连接的。为使三相绕组中产生大小相等、相位差120(电角度)的对称电动势，三相绕组的绕法应遵循以下原则：(1) 每相绕组的线圈个数、每个线圈的匝数和每个线圈的节距都必须完全相等。,以JF11型发电机为例，磁极对数为6对，定子总槽数为36，每相绕组占有的槽数为36/312，并且采用单层集中绕法，即每个槽内放置一个有效边(1个线圈2个有效边，分别放在2个定子槽内)。因此，每相绕组都由6个线圈串联而成，每个线圈有13匝，则每相绕组共有61378匝。每个线圈的两个有效边之间所间隔的定子
43、槽数叫做线圈节距，相邻两异性磁极中心线之间的槽数称为极距。即,(2) 三相绕组的起端A、B、C(或末端X、Y、Z)在定子槽内的排列，必须相隔120电角度。转子旋转时，磁极的磁场不断和定子中的导体作相对运动，在定子绕组中产生交流电动势。每转过一对磁极，定子导体中的感应电动势就变化一个周期，即360电角度。每个磁极在定子圆周上占有槽数为36/123槽，即180电角度，所以2个相邻的槽的中分线之间为180/360电角度。为了使三相绕组各个起端之间相隔120电角度，即线圈的节距为3，各起端之间的距离则应为23n个槽(n0，1，2，3，)，即2，5，8，11，个槽均可。图2.24为三相绕组展开图。A、B
44、、C三个首端依次放入1、9、17三个槽中，而末端X、Y、Z则相应地放入34、6、14三个槽内，这时三相绕组之间的电位差仍为120电角度。,图2.24 JF11型交流发电机定子绕组的展开图,3. 整流器交流发电机的整流器大多由6个硅二极管组成。近年来又生产了九管发电机，增加了3个小功率的磁场二极管。二极管的安装及整流板总成见图2.25。外壳为正极、中心引线为负极的二极管，称为负极管，管壳底上注有黑色标记；壳体为负极，中心线为正极的二极管，称为正极管，管壳底上有红色标记。,图2.25 二极管的安装及整流板总成 (a) 二极管安装示意图；(b) 整流板总成,安装二极管的散热板称为整流板(也称元件板)
45、，通常用合金制成以利散热。现代汽车用交流发电机都有两块整流板，安装三只正极管子的整流板(装在外侧)称为正整流板，安装三只负极管子的整流板(装在内侧)称为负整流板。两块板子绝缘地安装在一起，它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上。安装在正整流板上并与之绝缘的三个接线柱分别固装有正、负极管子的引线和来自三相绕组某一相的端头。与正整流板连接在一起的螺栓引至后端盖外部作为发电机的电源输出端，并标记为“B”(“”、“A”或“电枢”)。,4. 端盖与电刷总成端盖包括驱动端盖、整流端盖以及安装在其上的轴承、轴承盖等零部件。端盖由铝合金制成。因为铝合金为非导磁材料，可减少漏磁并具有轻便、
46、散热性能良好等优点。为了提高轴承孔的机械强度，增加其耐磨性，在有的发电机端盖的轴承座内镶有钢套。后端盖装有电刷架。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借弹簧压力与滑环保持接触。目前国产交流发电机的电刷架有两种结构形式：一种电刷架可直接从发电机外部进行拆装，见图2.26(a)；另一种则不能直接在发电机外部进行拆装，见图2.26(b)。若需要更换电刷，必须将发电机拆开。,图2.26 电刷架的结构 (a) 能从外部拆装；(b) 不能从外部拆装,提示：电刷的高度低于7 mm时应更换，更换时注意电刷的规格型号要求一致。交流发电机有内、外搭铁之分(见图2.27)，故电刷引线的接法也有所不同。对于内搭铁的交流发电
47、机，磁场绕组直接通过交流发电机的外壳搭铁，故其中一根引线接至后端盖上的磁场接线柱“F”(或“磁场”)，另一根则直接与发电机外壳上的搭铁接线柱“”(或“搭铁”)连接。而外搭铁交流发电机的磁场绕组必须通过电压调节器后(交流发电机的外部)再搭铁，故电刷引线必须分别与发电机后端盖“F”(或“F1”)和“F”(或“F2”)接线柱相连。发电机前端装有带轮，由发动机带轮驱动。在带轮后面装有风扇，靠风扇的离心作用给发电机强制通风。前后端盖用34个螺栓与定子紧固在一起。,图2.27 交流发电机的搭铁形式 (a) 内搭铁交流发电机；(b) 外搭铁交流发电机,5. 国产交流发电机的型号根据中华人民共和国行业标准QC
48、/T7393汽车电气设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机的型号如下：,第1部分为产品代号：交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。第2部分为电压等级代号：用1位阿拉伯数字表示其中1表示12 V，2表示24 V，6表示6 V。第3部分为电流等级代号：用1位阿拉伯数字表示，其含义见表2.9。,第4部分为设计序号：按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。第5部分为变形代号：交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。从驱动端看，在右边时用Y表示，在左边时用Z表示，在中间时不加标记。例如，桑塔纳、奥迪100型轿车所使用的
49、代号为JFZ1913Z型的交流发电机，其含义为：电压等级为12 V、输出电流大于90 A、第13次设计、调整臂位于左边的整体式交流发电机。,二、交流发电机的工作原理1. 交流电动势的产生交流发电机的工作原理见图2.28。交流发电机定子的三相绕组按一定的规律排列在发电机的定子槽内，依次相差120电角度。当磁场绕组接通直流电源时即被激励，转子的爪极被磁化为N极和S极。其磁力线由N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁芯，最后又通过气隙回到相邻的S极。当转子旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位相差120的正弦电动势eA、eB、eC，见图2.29(a)，其波形见图2.29(b)。,图2.28 交流发电机工作原理图,图2.29 三相桥式整流电路中的电压、电流波形 (a) 电路；(b) 三相交流电动势；(c) 整流后的交流发电机输出电压波形,
