Fig. 24Structure of the container
殼體底部的凸筋是用來支持極板組的，並可使脫落的活性物質掉入凹槽中，以免正、負極板短路。若采用袋式隔板，則可取消凸筋以降低殼體高度。
4 電解液
電解液是蓄電池內部發生化學反應的主要物質，由化學純淨硫酸和蒸餾水按一定的比例配製而成。
電解液的純度和密度對蓄電池壽命和性能影響極大，如用工業硫酸和非蒸餾水配製，將帶進有害物質（如鐵、鹽酸、錳、硝酸、銅、砷、醋酸及有機化合物等）而引起蓄電池內部自行放電，減少蓄電池容量。電解液密度低，冬季易結冰；電解液密度大，可以減少冬季結冰的危害，同時可使蓄電池電動勢增高，但若密度過大，則電解液黏度增加，蓄電池內阻增大，同時將加速隔板、極板的腐蝕而使其使用壽命縮短。電解液的密度一般為1.24～1.31 g\/cm3。
三、 蓄電池的工作原理
蓄電池是由浸漬在電解液中的正極板［二氧化鉛（PbO2）］和負極板［海綿狀純鉛（Pb）］組成，電解液是硫酸（H2SO4）的水溶液。當蓄電池和負載接通放電時，正極板上的PbO2和負極板上的Pb都變成PbSO4，電解液中的H2SO4減少，相對密度下降。充電時按相反的方向變化，正、負極板上的PbSO4分別恢複成原來的PbO2和Pb，電解液中的硫酸增加，相對密度變大。圖25蓄電池放電
Fig. 25Battery discharge
1 放電過程
鉛酸蓄電池放電時，在蓄電池的電位差作用下，負極板上的電子經負載進入正極板形成電流I ，同時在電池內部進行化學反應，如圖25所示。
負極板：鉛原子放出兩個電子後，生成的鉛離子（Pb+2）與電解液中的硫酸根離子（SO-24）反應，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO4）。反應方程式如下：Pb+H2SO4PbSO4+2H++2e-正極板：鉛離子（Pb+4）得到來自負極的兩個電子（2e）後，變成二價鉛離子（Pb+2）與電解液中的硫酸根離子（SO-24）反應，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO4）。正極板水解出的氧離子（O-2）與電解液中的氫離子（H+）反應，生成穩定物質水。反應方程式如下：PbO2+H2SO4+2H++2e-PbSO4+2H2O電解液中存在的硫酸根離子（SO－24）和氫離子（H+）在電力場的作用下分別移向電池的正、負極，在電池內部形成電流，整個回路形成，蓄電池向外持續放電。圖26蓄電池充電
Fig. 26Battery charge
放電時H2SO4濃度不斷下降，正、負極上的硫酸鉛（PbSO4）增加，電池內阻增大（硫酸鉛不導電），電解液濃度下降，電池電動勢降低。
2 充電過程
充電時，外接一充電機，使正、負極板在放電後生成的物質恢複成原來的活性物質，並把外界的電能轉變為化學能儲存起來，如圖26所示。
正極板：在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（Pb+2）和硫酸根負離子（SO-24），由於外電源不斷從正極吸取電子，則正極板附近遊離的二價鉛離子（Pb+2）不斷放出兩個電子來補充，變成四價鉛離子（Pb+4），並繼續反應，最終在正極極板上生成二氧化鉛（PbO2）。反應方程式如下：PbSO4+2H2OPbO2+H2SO4+2H++2e-負極板：在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（Pb+2）和硫酸根負離子（SO-24），由於負極不斷從外電源獲得電子，則負極板附近遊離的二價鉛離子（Pb+2）被中和為鉛（Pb），並以絨狀鉛附在負極板上。反應方程式如下：PbSO4+2H++2e-Pb+H2SO4電解液中，正極不斷產生遊離的氫離子（H+）和硫酸根離子（SO-24），負極不斷產生硫酸根離子（SO-24），在電場的作用下，氫離子向負極移動，硫酸根離子向正極移動，形成電流。
充電後期，在外電流的作用下，溶液中還會發生水的電解反應。
四、 蓄電池的型號
1 國家標準蓄電池
以型號為6QAW54a的蓄電池為例，說明如下：
（1） 6表示由6個單格電池組成，每個單格電池電壓為2 V，即額定電壓為12 V；
（2） Q表示蓄電池的用途，Q為汽車起動用蓄電池、M為摩托車用蓄電池、JC為船舶用蓄電池、HK為航空用蓄電池、D表示電動車用蓄電池、F表示閥控型蓄電池；
（3） A和W表示蓄電池的類型，A表示幹荷型蓄電池，W表示免維護型蓄電池，若不標表示普通型蓄電池；
（4） 54表示蓄電池的額定容量為54 A·h（充足電的蓄電池，在常溫以20 h率放電電流放電20 h對外輸出的電量）；
（5） a表示對原產品的第一次改進，名稱後加b表示第二次改進，依次類推。
注：
① 型號後加D表示低溫起動性能好，如6QA110D。
② 型號後加HD表示高抗震型。
③ 型號後加DF表示低溫反裝，如6QA165DF。
2 德國DIN標準蓄電池
其型號由5個數字組成，分為前、後兩部分，中間由空格隔開。
（1） 前3個數字表示蓄電池的額定電壓和容量，後兩個數字表示蓄電池的特殊性能；
（2） 3個單格蓄電池首位數字基數為“0”，6個單格蓄電池首位數字基數為“5”；當額定容量超過100 A·h後，每增加100 A·h，首位數字要加“1”；
（3） 第二、三位數字表示蓄電池的額定容量的十位數和個位數。如：098 11，額定電壓為6 V、額定容量為98 A·h；135 12，額定電壓為6 V、額定容量為135 A·h；554 15MF，額定電壓為12 V、額定容量為54 A·h、MF表示免維護型。
3 美國BCI標準蓄電池
按BCI標準生產的蓄電池，型號由兩組數字組成，中間由“”隔開。第一組數字表示蓄電池的組號（外形尺寸）；第二組數字表示蓄電池的低溫起動電流值。
以型號58430的蓄電池為例：
（1） 58表示蓄電池尺寸組號。
（2） 430表示冷起動電流為430 A。
一、 蓄電池的電壓測試
圖27蓄電池靜態電壓測量
Fig. 27Voltage test
1 靜態電壓檢測
若蓄電池剛充過電或車輛剛行駛過，應接通前照燈遠光30 s，消除“表麵充電”現象，然後熄滅前照燈，切斷所有負載，用萬用表測量蓄電池的開路電壓。若測得的電壓低於12 V，說明蓄電池過量放電，需要補充充電；若測得的電壓在12.2～12.5 V之間，屬於部分放電狀態；若電壓大於12.5 V，說明蓄電池電量充足。靜態電壓測量方法如圖27所示。
2 起動電壓檢測
（1） 就車檢測
將萬用表調至電壓擋，紅、黑表筆連接蓄電池正、負極，起動發動機，觀察萬用表在起動瞬間的電壓值。若電壓在10.6～11.6 V之間，說明電量充足；若電壓在9.6 V以上，說明電池性能良好。
（2） 蓄電池檢測儀檢測
高率放電計檢測：將12 V高率放電計的兩個放電針壓在蓄電池正、負極樁上，保持2～3 s，觀察指針的所處的區域。若在綠色區域，說明蓄電池狀態良好；若處於黃色區域，蓄電池需要補充充電；若在紅色區域，該蓄電池需要修複或更換。
高率放電計的測量是一個模擬發動機起動的大電流放電的過程，因此，每次測量時間不能超過5 s。高率放電計如圖28所示。
圖28高率放電計
Fig. 28Hightpower discharge meter
圖29蓄電池檢測儀測試
Fig. 29Battery tester test
蓄電池檢測儀檢測：將檢測儀的紅黑測試線分別連接蓄電池正、負極，選擇合適的測量模式（有些測試儀具有自動測量功能，無須選擇模式），按確認鍵開始測量。測試完成後，蓄電池的參數將會顯示在測試儀的LED麵板上，如圖29所示。
二、 電解液密度檢測
1 吸取電解液
捏住密度計的橡膠球，將密度計吸管插入蓄電池加液孔，慢慢鬆開橡膠球，使電解液吸入玻璃管中，吸入的電解液能夠使密度計浮子浮起但不應頂住，如圖210所示。
圖210吸取電解液
Fig. 210Absorbing electrolyte
圖211折射儀
Fig. 211Refractometer
2 讀取電解液密度值
密度計讀取：使密度計的浮子浮在玻璃管中央，眼睛與刻度平齊，讀出密度值。
折射儀讀取：將吸出的電解液滴在折射儀上，從折射儀的觀察孔，觀察讀數，如圖211所示。
三、 蓄電池的充電
充電時應將蓄電池的正、負極與對應的充電機的正、負極相連接。若極性接反，會造成蓄電池的損壞，如圖212所示。
圖212蓄電池充電
Fig. 212Battery charge
蓄電池的正、負極樁上一般都分別標有“ + ”“-”記號，或正極樁上塗紅色。如標記模糊不清，可將萬用表調至電壓擋，紅、黑表筆接蓄電池的兩極，觀察數值前是否有“-”號，以此判斷其正、負極。
四、 免維護蓄電池的觀測
免維護蓄電池內部設有內裝式密度計，即技術狀態指示器，可以根據指示器的顏色判斷蓄電池的放電程度，如圖213所示。不同蓄電池，指示器的顯示顏色略有不同，每個蓄電池都貼有讀取方法。
圖213蓄電池電量指示器
Fig. 213Battery charge indicator
任務2交流發電機的結構與檢修
掌握發電機各組成部分的結構；
理解發電機的工作原理；
熟練使用工具、儀器對發電機進行檢修；
培養社會主義核心價值觀。
一、 發電機的作用
發電機是汽車電氣係統的主要電源，由汽車發動機驅動，它在正常工作時，對除起動機以外的所有用電設備供電，並向蓄電池充電以補充蓄電池在使用中所消耗的電能，如圖214所示。家用轎車的發電機安裝在發動機前端，由發動機皮帶驅動，如圖215所示。
1—交流發電機 Alternator2—蓄電池 Battery
3—點火開關 Ignition switch4—電壓表 Voltmeter
5—指示燈 Warning light6—連接器 Connector
圖214充電電路
Fig. 214The charging circuit
圖215發電機的安裝位置
Fig. 215Position of generator
二、 交流發電機的結構
普通交流發電機一般由轉子、定子、整流器、前後端蓋、皮帶輪等組成，如圖216所示。
圖216交流發電機結構圖
Fig. 216Construction of the alternator
圖217發電機轉子
Fig. 217Construction of rotor
1 轉子
轉子的作用是產生磁場。主要由爪極、磁場繞組、集電環（滑環）和轉子軸等組成，如圖217所示。
兩塊爪極各具有6個鳥嘴形磁極，壓裝在轉子軸上，在爪極的空腔內裝有磁軛，其上繞有磁場繞組（又稱勵磁繞組或轉子線圈）。磁場繞組的兩引出線分別焊在與軸絕緣的兩個滑環上，滑環與裝在後端蓋上的兩個電刷接觸。當兩電刷與直流電源接通時，磁場繞組中便有磁場電流通過，產生軸向磁通，使得一塊爪極被磁化為 N 極，另一塊爪極為S極，從而形成了6對相互交錯的磁極。
2 定子
定子又叫電樞，由鐵心和三相繞組組成，其功用是產生三相交流電。定子鐵心由相互絕緣的內圓帶槽的環狀矽鋼片疊成，定子槽內置有三相電樞繞組。
三相電樞繞組的連接方法有星形接法（亦稱Y形接法）和三角形接法（亦稱△形接法）兩種， 如圖218所示。
圖218發電機定子
Fig. 218Construction of stator
3 整流器
整流器的功用是將發電機定子繞組產生的交流電變換為直流電。一般由6隻整流矽二極管和安裝二極管的散熱板組成，如圖219所示。整流器由正、負整流板組成，每個板上安裝3個矽二極管。
圖219整流器
Fig. 219Rectifier
外殼為負極（與發電機輸出端相連），中心引線為正極的二極管，稱為正極管；外殼為正極（與發電機殼體相連），中心引線為負極的二極管，稱為負極管。
4 端蓋與電刷總成
前後端蓋均由鋁合金壓鑄或砂模鑄造而成，並具有輕便、散熱性能良好的優點。為了提高軸承孔的機械強度，增加其耐磨性，在端蓋的軸承座孔內鑲有鋼套。
電刷總成由兩隻電刷、電刷彈簧和電刷架組成。電刷裝在電刷架的孔內，借電刷彈簧的壓力與轉子總成上的滑環保持接觸。電刷的作用是將電源通過集電環引入轉子的勵磁繞組。電刷總成與電流流向如圖220所示。
圖220電刷總成
Fig. 220Brush assembly
三、 交流發電機的工作原理
發電機的工作原理是基於法拉第電磁感應定律，即因磁通量變化產生感應電動勢的現象。例如，閉合電路的一部分導體在磁場裏做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，產生的電流稱為感應電流，產生的電動勢（電壓）稱為感應電動勢。
交流發電機中，外部電源通過電刷總成向轉子線圈提供勵磁電流，轉子產生磁場，使爪極磁化為N極和S極，轉子轉動，磁通交替地在相位差為120°的三相定子繞組中變化，因此，三相繞組中便產生三相交流電。發電機的發電原理如圖221所示。
磁極 Magnetic poles
磁通量 Magnetic flux
集電環 Slip ring
碳刷 Carbon brushes
線圈 Wire loop
軸向轉動 Axis of rotation
圖221交流發電機發電原理
Fig. 221Electricity generation四、 整流原理
定子繞組中所感應出的交流電，要靠矽二極管組成的整流器改變為直流電。在交流發電機中，6隻矽二極管組成了三相橋式全波整流電路，如圖222所示。
當發動機起動後，發電機定子三相繞組連續不斷地產生交流電動勢，輸送到整流器二極管，由於二極管具有單向導通性，經過整流器的三相橋式全波整流後輸出為直流電壓。圖223所示為交流發電機輸出電壓整流前後的對比關係。其整流原理是：在任一時刻，相電位最高所對應的正二極管和相電位最低所對應的負二極管導通，構成回路，輸出電壓。
圖222三相橋式整流電路
Fig. 222Threephase bridge rectifier
圖223輸出電壓波形
Fig. 223Output voltage waveform
五、 交流發電機的勵磁
給發電機轉子線圈通入電流從而產生磁場，稱為勵磁。根據發電機的工作原理，非永磁式交流發電機都需要勵磁，才能產生磁場而發電。
交流發電機的勵磁方式有他勵和自勵有種。交流發電機的勵磁過程是先他勵後自勵。當發動機達到怠速狀態時，發電機的輸出電壓高出蓄電池2 V左右，此時，發電機由他勵轉為自勵。
1 他勵
在發動機未能從靜止狀態達到怠速運行期間，此時的發電機自身不能發電或發出的電壓低於蓄電池電壓，需要蓄電池為發電機提供勵磁電流。這種由蓄電池提供勵磁電流的方式稱為他勵，電流流向與充電指示燈電路一致，如圖224紅色箭頭標記所示。
1—點火開關 Ignition switch
2—充電指示燈 Indicator light
3—電壓調節器 Voltage regulator
4—勵磁線圈 Field coils
5—定子線圈 Stator coils
6—整流器 Rectifier
圖224交流發電機他勵電路
Fig. 224Separately excited此時充電指示燈亮，電流流向為：蓄電池正極→點火開關1→充電指示燈2→勵磁繞組4→電壓調節器3→搭鐵→蓄電池負極。
2 自勵
隨著發動機轉速的提高，發電機輸出電壓升高，當發電機輸出電壓高於蓄電池電壓時，發電機對車輛的負載供電，對蓄電池進行充電，還能對自身的勵磁繞組進行供電，這種由自身提供勵磁電流的方式稱為自勵。自勵的電流流向如圖225紅色箭頭標記所示。
1—點火開關 Ignition switch
2—充電指示燈 Indicator light
3—電壓調節器 Voltage regulator
4—勵磁線圈 Field coils
5—定子線圈 Stator coils
6—整流器 Rectifier
圖225交流發電機自勵電路
Fig. 225Self excited自勵電路：發電機輸出端+→勵磁繞組4→電壓調節器3→搭鐵→蓄電池負極。
充電電路：發電機輸出端B+→蓄電池正極；發電機殼體搭鐵→蓄電池負極。
此時充電指示燈兩端電位都來自交流發電機，因此電位相等，無電流流過，指示燈熄滅。
六、 電壓調節器
發電機由發動機驅動旋轉，其轉速隨著發動機轉速的變化而變化，轉速升高時輸出電壓也升高，而汽車上的電器設備要求發電機輸出電壓保持穩定。因此，矽整流發電機必須配用電壓調節器使得其輸出的直流電壓在一定的轉速範圍內基本保持恒定。
1 電壓調節原理
矽整流發電機輸出的直流電壓U正比於交流發電機的感應電動勢Eφ，而感應電動勢Eφ正比於發電機轉速與勵磁繞組的磁通，即Eφ=CeΦn式中：Eφ——感應電動勢，單位V；
Ce——發電機的結構常數；
Φ——轉子的磁極磁通，單位Wb；
n——發電機的轉速，單位r\/min。
因此，當發電機轉速變化時，相應地改變勵磁繞組的磁通才能達到保持電壓恒定的目的，而勵磁繞組磁通的大小取決於發電機勵磁電流If的大小，故在發電機轉速變化時，隻要自動調節發電機的勵磁電流If便可使發電機輸出電壓保持恒定。電壓調節器就是利用這一原理調節發電機電壓的。