教案

项目一? 汽车电源系统

【组织教学】

检查学生出勤，作好学生考勤记录。分好学习小组，选出小组长。

强调学生学习的主体性，强调小组讨论与合作，正确制定计划并实施，小组长起学习组织者作用。

强调实习纪律，强调生产的规范性，做好安全文明生产。

【课题导入】

汽车电源系统有哪些组成？汽车上的电源蓄电池和发电机是怎样配合工作的？

【讲授新课】（9课时；18课时）

任务一 汽车蓄电池的检测与维护

一、汽车蓄电池介绍

1. 汽车蓄电池的作用
1. 启动发动机时，蓄电池能为启动系统提供强大的启动电流（一般为 100 A 以上），并向其他相关用电设备供电。
2. 当发电机电压高于蓄电池电压时，发电机向蓄电池充电，此时蓄电池将电能转换成化学能储存起来。
3. 当发电机电压低于蓄电池电压时，蓄电池向用电设备供电，并为发电机磁场线圈供电。
4. 当用电设备较多，发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。
5. 稳定汽车电气系统的电压，保护电子设备。蓄电池相当于一个大容量的电容器，它不仅能稳定汽车电气系统的电压，还能随时吸收汽车电路中出现的瞬时过电压（高于发电机调节器的调节电压，一般为 15 V 以上），以免击穿损坏电子元件。
2. 蓄电池的基本结构

汽车蓄电池一般由极板、隔板、电解液、加液孔盖和电池外壳等组成。

3. 蓄电池的类型

按结构的不同，蓄电池可分为普通蓄电池、干荷电蓄电池和免维护蓄电池等。

1. 干荷电蓄电池

极板组在干燥的状态下，能够较长时间（2年）保存在制造过程中得到的电荷。

2. 免维护蓄电池

?????? 免维护蓄电池又称MF蓄电池。免维护蓄电池是在正常的使用期限内无需添加蒸馏水；市内短途车行驶80 000 km，长途货可行驶400 000 ～ 480 000 km 而不需要维护。???

4. 蓄电池的工作原理

??????? 蓄电池极板上的活性物质和电解液之间发生的电化学反应是可逆的，所以蓄电池是一种可逆的电源。

??????? 1. 蓄电池放电

蓄电池放电时，电解液密度下降，蓄电池电压降低，内阻增大，容量减小，蓄电池内部的化学能转化为电能供给汽车用电设备。

蓄电池放电终了的特征如下：

1 单格电压降到放电终止电压。

2 电解液密度降到最小许可值。

??????? 2. 蓄电池充电

???? 若将直流电源正负极分别连接蓄电池的正负极，当直流电源的电压高于蓄电池电压时，在电源力的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，蓄电池内部发生的电化学反应将电能转化成化学能储存。

蓄电池充电终了的特征如下：

1 电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态。

2 蓄电池电压和电解液的密度均上升至最大值（单格电压达到 2.7 V），且在 2 ～ 3 h 内保持不变。

5. 蓄电池的技术参数

1. 额定电压

蓄电池的额定电压有 6 V 和 12 V 两种，轿车一般用 12 V 的蓄电池。电压等级为 24 V的载重卡车可将两个 12 V 的蓄电池串联使用。

2. 额定容量

额定容量是蓄电池的主要性能指标，标志着蓄电池的对外供电能力。蓄电池的容量是指在放电允许的范围内输出的电量，与放电电流和电解液的温度有关。容量等于放电电流与放电时间的乘积。

3. 储备容量

储备容量（RC—reserve capacity）表示在汽车充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供 25 A 恒流的能力，单位为 min。

4. 冷启动电流

冷启动电流（CCA—cold cranking amperage）通常规定在 -18 ℃ 时，蓄电池最大可以输出的电流值。

6. 蓄电池的型号

??? 1. 国产蓄电池的型号

第一部分

串联的单格电池数

第二部分

蓄电池的类型 蓄电池的特征

第三部分

蓄电池的额定容量 蓄电池的特殊性能

2. 进口蓄电池的规格

进口蓄电池的规格是由蓄电池国际协会（BCI）和汽车工程协会（SAE）联合制定的。国际电池协会用储备容量和冷启动功率两个指标来评价蓄电池。

7. 蓄电池的使用和维护

1. 蓄电池的正确使用

蓄电池在使用过程中应注意“三抓”和“五防”。

“三抓”：

1 抓正确使用操作。不连续启动发动机，确保蓄电池固定牢靠。

2 抓清洁、保养。经常清除蓄电池表面污物，及时疏通加液孔。

3 抓定期补充充电。随季节调整充电规律。

“五防”：

1 防止过充电和充电电流过大。

2 防止过度放电。

3 防止电解液液面过低。

4 防止电解液密度过高。

5 防止电解液内混入杂质。

2. 蓄电池的检测

1 测量电解液的液面高度(通过视频观看蓄电池的检测)

① 从蓄电池的加液口插入内径为 5 ～ 6 mm 的玻璃管，直至压到防护板，顶住极板组为止，然后用大拇指堵住玻璃管上端口提出。

② 测量玻璃管内的液面高度，此高度标准值为 10 ～ 15 mm。

2 测量蓄电池电解液的密度

使用吸式密度计测量电解液密度的具体步骤如下：

① 打开蓄电池的加液盖，捏住密度计上端的橡皮球。

② 将密度计下端的橡皮管插入单格电池的加液口内，慢慢放开橡皮球，将电解液吸到玻璃管中。

3. 使密度计浮子浮起而不顶住上端为宜，读取密度计的读数。

8. 蓄电池检测仪的使用

蓄电池检测仪的使用将测试仪红黑夹子夹到被测电池上，红正黑负，测试仪显示屏会显示开机界面，按OK键往下继续

1. 蓄电池充电机的简介

常用的充电设备有硅整流充电机、晶闸管整流充电机等。硅整流充电机主要由交流电源与硅二极管组成，将交流电整流为直流电，以供蓄电池充电。

2. 蓄电池充电的种类

1 初充电??

对新蓄电池或更换了极板后的蓄电池，在使用之前的首次充电称为初充电。

2 补充充电?

蓄电池在使用过程中，常有充电不足的现象，应根据需要及时进行补充充电。

① 电解液密度下降到 1.15 g/cm3以下。

② 冬季放电超过额定容量 25%，夏季超过额定容量 50%。

③ 灯光比平时暗淡，启动机运转无力。

④ 单格电池电压降到 1.7 V 以下。

3. 充电方法

1 定流充电

在充电过程中，使充电电流（一般为蓄电池容量的 0.1 倍以下，如 60 A·h 蓄电池不大于 6 A）保持恒定的方法称为定电流充电法，简称定流充电。

2 定压充电

在充电过程中，充电电压保持不变的充电方法称为定电压充电法，简称定压充电。

3 脉冲快速充电

脉冲快速充电的特点是：

① 充电时间短。初充电一般不超过 5 h，补充充电只需 0.5 ～ 1.5 h。

② 节能。消耗电能为常规充电的 80% ～ 85%。

③ 可以增加蓄电池的容量。由于脉冲快速充电能消除蓄电池的极板硫化，因此，充电时化学反应充分，加深了反应深度，使蓄电池容量有所增加。

④ 具有显著的去硫化作用。

⑤ 对蓄电池的寿命有一定影响，仍需进一步改进。

任务二? 汽车发电机的结构、原理与检测

1. 汽车交流发电机的结构

三相同步交流发电机主要由转子总成、定子总成、整流器、前（后）端盖、电刷组件风扇及皮带轮组成。

1. 转子

转子的功用是产生旋转磁场。转子由转子轴、励磁绕组（又称磁场绕组）、两块爪极、磁轭、滑环等组成。

2. 定子

定子（又称电枢）的功用是产生三相交流电。定子由定子铁芯和定子绕组（线圈）组成。

3. 整流器

整流器的功用是将定子绕组产生的三相交流电变为直流电。整流器由整流板和整流二极管组成。

4. 端盖及电刷组件

端盖一般分为前端盖和后端盖，起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。

5. 皮带轮和风扇

交流发电机的前端装有皮带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。

2. 交流发电机的工作原理

??????? 1. 发电原理

??????? 当转子开始旋转时，带动爪极旋转，从而形成一个旋转的磁场，不断

切割定子绕组，就在三相定子绕组中产生了交流感应电动势。由于交流发电机的转子磁极为鸟嘴形，使交流电动势的波形近似正弦波形，所以最后在定子绕组中就产生了幅值相等，频率相同且相位相差 120°的正弦交流电。

2. 整流原理

在交流发电机中，整流器利用二极管的单向导电性将交流电转换为直流电。

3. 励磁方式

交流发电机低速运转，发电机的电压低于蓄电池的电动势时，由蓄电池供给磁场绕组励磁电流，称为他励。

当发电机转速升高，发电机电压高于蓄电池的电动势时，励磁电流由发电机自给，称自励。

3. 汽车发电机的检测

1. 检测发电机的滑环和电刷

2. 检测发电机的轴承

3. 检测发电机的磁场绕组

4. 检测发电机的定子绕组

5. 检测发电机整流器上的二极管

任务三 汽车发电机调节器的原理和充电系统常见故障的检测

1. 交流发电机电压调节器概述

??? 电压调节器是把发电机的输出电压控制在规定范围内的调节装置

集成电路调节器的调压原理轿采用的电压调节器可分为触点式电压调节器（现已基本被淘汰）、晶体管式调节器和集成电路式调节器。晶体管式和集成电路式调节器都属于电子调节器。

电子调节器搭铁形式

电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁类型可分为内搭铁型电子调节器和外搭铁型电子调节器两种。

2.  
3. 交流发电机与调节器的正确使用与维护
4. 汽车充电系统常见故障的诊断与排除

??? 一、不充电

??? 不充电的可能原因有：

??? ① 连接导线断路、短路、连接处松动等。

??? ② 发电机损坏。如转子或定子绕组短路或断路、电刷磨损、硅整流二极管损坏等。

??? ③ 调节器损坏或电压值太低。

二、过充电

???? 过充电引起蓄电池寿命缩短，主要原因是调节器电压值太高。

三、充电不足

充电不足的可能原因有：

??? ① 连接导线有轻微的短路、连接点松动或接触不良等。

??? ② 发电机故障。如转子或定子绕组层间短路、电刷磨损或弹簧弹力不足、硅整流二极管不良或个别二极管开路、皮带过松等。

??? ③ 调节器电压值调整不当（太低）。

【技能训练】（18课时；36课时）

一、目标任务

正确使用干荷电蓄电池，更换轿车蓄电池，蓄电池的充电，检测蓄电池；检查与更换发电机的皮带，拆装发电机，更换发电机的轴承

二、分组操作

（一）1、掌握汽车蓄电池作用与原理并正确使用维护和检测蓄电池，更换蓄科鲁兹电池。

项目一

1、蓄电池标牌的认识

?? 2、蓄电池外部标识的认识，包括蓄电池的种类、型号、极桩等

?? 3、蓄电池的内部结构的认知

项目二：正确使用蓄电池

本操作应该在工作台面上进行，操作如下：

　 1 拆卸电池包装，打开加液孔封条，如图 1-1-21（a ）所示。

　 2 使用漏斗导流，如图 1-1-21（b ）所示，将电解液分多次并逐格地倒入加液孔，切勿一次完成单格的加注。观察加注过程中极板是否与电解液发生反应，冒出大量气泡。新装蓄电池的电解液应加至最高线。

　 3 加液完成后，将加液孔盖放置加液孔上不要旋紧。等待 15 ～ 20 min 后，使用充电机进行蓄电池初充电操作（可延长使用寿命）。测量蓄电池电压达到标准电压（12.3 V 以上）时，检查电解液液面高度应在两刻度线间 2/3 以上的位置，否则需要补加电解液，如图 1-1-21（c）所示。

项目三：更换新电池

　1 打开发动机舱盖或掀起后排乘客座椅，铺设安全保护垫

　2 用梅花扳手将负极端子紧固螺母拧松后取出端子，如图 1-1-22（a）所示，再拆卸正极端子，如图 1-1-22（b）所示。保证两端子不与极桩相接触

　3 取出保护套及拆下蓄电池紧固支架后，如图 1-1-22（c）所示 ，将蓄电池取出完成拆卸工作

　4 按相反步骤安装新的蓄电池

项目四：蓄电池充电

1 打开加液孔盖，用电液比重计对电解液进行密度测量，如图 1-1-23（a）所示。

? 2 根据充电需求确定充电类型：初充电或补充充电。明确充电方法：定流、定压、脉冲快速充电方法。选择正确电压等级，根据充电方法选择充电电流等级。

? 3 连接充电机，将正、负极电池夹与蓄电池正、负极桩一一对应连接如图 1-1-23（b）所示。

? 4 接通交流电源，观察电源指示灯是否点亮。按下工作开关开始充电如图 1-1-23（c）所示。

5 每隔 2~3 h 测量一次蓄电池的充电电压及电解液的相对密度。当单格电压达到 2.4 V时，应及时减低充电电流直到充足电为止。

6、停止充电时，则应先切断电源开关，然后再拆下蓄电池的连接线。

项目五：蓄电池诊断仪的使用

1、拆下蓄电池

2、连接诊断仪的红夹连接到蓄电池的正极，黑夹连接到蓄电池的负极

3、打开诊断仪开关，诊断仪针偏转

4、根据指针所在的区域判断蓄电池的使用情况

（二）掌握发动机结构与工作原理，学会交流发动机系统故障诊断与排除，懂得拆装发动机，更换发动机，和更换发电机轴承。

项目一：检查与更换发电机皮带

发动机熄火，打开发动机舱盖；先就车检查发电机皮带状况，具体步骤如下：

? 1 检查皮带是否有纵向或横向裂纹，如图 1-2-17（a）所示

　2 检查皮带是否有老化（硬化）现象

　3 在大拇指的压力下发电机皮带中部应有 10 ～ 15 mm 的挠度，如图 1-2-17（b）所示　若出现以上 1、2 点的情况，应更换发电机皮带。出现 3 的情况，可重新调整皮带预紧度，不可调的需更换皮带或检查皮带张紧轮弹力，甚至更换皮带张紧轮

项目二：拆装发电机

　1 发动机熄火，打开发动机舱盖。

　2 拆除蓄电池负极接线柱。

　3 拆除发电机上的电枢接线，拔出插接器，如图 1-2-19（a）、（b） 所示。

　4 按以上“检查与更换发电机皮带的”的操作步骤拆除发电机皮带。

　5 拆下电枢压紧螺母，用工具拆卸皮带轮紧固螺母及散热后盖，如图 1-2-19（c）、（d）、（e）、（f） 所示。

　6 拧开碳刷及调节器紧固螺丝，取出碳刷及调节器，如图 1-2-19（g）至（i） 所示。

　7 拆下定子线圈及硅整流器紧固螺丝，如图 1-2-19（j）至（l） 所示。若无需更换轴承，拆装到此即可。

项目三：更换发电机

1 拆下后端盖紧固螺母，用两爪拉具将前端盖拉出，取出转子，如图 1-2-20（a）至（d）所示

　2 拆下前轴承压紧板，将工件紧固到台虎钳上，用铜棒打出前轴承，如图 1-2-20（e）至（g）所示，后端盖拆装完成后，可将后轴承用两爪拉具拉出，如图 1-2-20（h）所示

项目四：检查发电机外部故障

1 使用万用表检查蓄电池电压及充电电压，如图 1-3-9（a）至（c） 所示

2 使用直流钳表测量充电电流及漏电电流，如图 1-3-9（d）至（f）所示

3 通过探磁法判断转子是否存在磁场，如图 1-3-9（g）所示

4 测量发电机连接线束电压，如图 1-3-9（h）所示

项目四：检查发电机内部故障

请根据图 1-3-10 提示完成检测项目

? 1 按项目 1 任务 2“更换发电机的轴承”中发电机解体步骤，将发电机解体

? 2 检测各元件

三、巡回指导

1、观察每个小组的计划制定和学习进展。

2、及时恰当引导，讲解个别难点。

3、注意学生学习的安全操作。

【课程评价】（1课时；2课时）

本次课主要讲解了蓄电池和交流发动机的组成和工作原理，各主要部件的结构、功能和工作原理，掌握蓄电池以及发动机的诊断和维护，主要数据的测量，分析测量数据并对常见故障的原因进行分析。

小组讨论在电源系统故障检测方案的制定和实施方面有什么成功的地方和需要改进的地方。

个人自我评价课程中的得失，各小组讨论和评价小组成员在实施过程的得失，讨论如何在后续的课程中怎样改进。

最后，老师总结陈词，评价本项目的实施情况，总结得失，提出改进意见。

【布置作业】

1. 简述蓄电池的作用。
2. 说出图 1-1-25 中，蓄电池各部分的名称和作用。
3. 简述蓄电池放电终了和充电终了的特征。
4. 简述如图 1-1-26 所示 FY-54 型蓄电池测试仪面板上各标示的含义。
5. 简述汽车交流发电机的结构。
6. 简述发电机滑环、电刷、磁场绕组、定子绕组、整流器二极管的检查内容和方法。
7. 根据图 1-2-21，简述发电机自励和他励励磁电流的走向。
8. 简述汽车发电机电子调节器的作用和分类。
9. 画简图说明发电机电子调节器搭铁形式和调节器调节电压的检测方法。
10. 简述图 1-3-11 中调节器的工作原理。
11. 简述交流发电机与调节器正确使用与维护的要点有哪些。
12. 根据图 1-3-12 简述充电指示灯不熄灭，发电机不发电的故障检测方法。
13. 根据图 1-3-12 简述发电机充电电压过低的故障检测方法。
14. 根据图 1-3-12 简述发电机充电电压过高的故障检测方法。

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