子任务一 蓄电池结构原理认知
学习目标
1.知识目标
（1）能叙述汽车电源系统部件的作用、功能。
（2）能根据蓄电池的型号简述其含义。
2.能力目标
（1）能根据实物图说出蓄电池的结构组成及作用。
（2）能根据实物或图片指出蓄电池的类型。
（3）能分析说明蓄电池的工作原理。
3.素养目标
（1）培养学生良好的团队合作意识。
（2）培养学生良好的沟通交流能力。
实训内容
（1）电源系统部件的作用、组成、功能、类型。
（2）蓄电池的作用、类型、型号、结构原理。
课时计划
第1次课：2课时。
知识准备
一、电源系统的组成及作用
（一）电源系统的组成
电源系统是汽车电气系统的重要组成部分之一，它主要包括蓄电池、交流发电机、启动开关、调节器、放电警告灯或电流表等。
（二）电源系统的作用
蓄电池与发电机并联共同组成汽车的电源系统。蓄电池主要用于启动供电及发电机发电不足或过载时供电。在发动机正常工作（怠速转速以上）时，其向所有用电设备（启动器除外）供电，同时为蓄电池充电。放电警告灯用来指示蓄电池的充放电状况，调节器的作用是使发电机在转速变化时保持其输出电压恒定。
二、蓄电池
（一）蓄电池的定义
汽车蓄电池（俗称电瓶）是一种储存电能的装置。如果连接外部负载或接通充电电路，蓄电池便开始放电或充电，实现能量转换。在放电过程中，蓄电池中的化学能转变为电能；在充电过程中，电能转变为化学能。
（二）蓄电池的作用
（1）启动发动机时，给启动机、发动机电控系统、仪表等用电设备供电。
（2）当发电机过载或发动机低速运转时，协助发电机向用电设备供电。
（3）当发电机不发电时，由蓄电池向用电设备供电。
（4）当发电机端电压高于蓄电池电压时，蓄电池将一部分电能转化为化学能储存起来，即充电。
（三）蓄电池的分类
目前，汽车上常用的蓄电池类型有普通铅酸蓄电池、免维护蓄电池、干荷电蓄电池和胶体电解质蓄电池等。
（四）蓄电池的型号
根据工业和信息化部《铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法》JB 2599—2012标准规定，蓄电池的型号由3部分组成，各部分之间用半字线分开，如图2-1-1所示。
微课：蓄电池的类型型号及结构认知
图2-1-1 蓄电池型号的表示方法
第1部分为串联的单体电池数，用阿拉伯数字表示，其标准电压是这个数字的2倍。
第2部分为蓄电池类型和特征，常用汉字的第1个字母表示。其中第1个字母为蓄电池类型，如“Q”为启动用蓄电池；第2个字母为蓄电池特征代号，如“A”表示干荷电式，具有两种特征时应按顺序将两个代号并列标示，各代号的含义如表2-1-1所示。
第3部分为蓄电池的额定容量，我国目前规定采用20 h放电率的容量，用阿拉伯数字表示，其单位符号为A·h。有时在额定容量后面用一个字母表示特殊性能，如：G——高启动率、S——塑料外壳，低温启动性能好。
表2-1-1 铅蓄电池的特征代号及其含义
例：蓄电池型号6-QAW-100S的含义如下：
6代表6个单体电池格，一个格是2 V，即代表12 V；Q表示启动型；A表示干荷电式；W表示免维护蓄电池；100表示蓄电池容量为100 A·h；S表示釆用了塑料外壳。
（五）普通铅酸蓄电池的结构
普通铅酸蓄电池（以下简称蓄电池）一般由3个或6个单体电池串联而成，如图2-1-2所示。其主要由极板、隔板、电解液、壳体、联条及极桩等组成。
图2-1-2 蓄电池的结构
1—极桩连接端；2—加液孔盖；3—蓄电池盖；4—合缝；5—极桩；6—防护板；7—内穿壁式联条；8—正极板；9—隔板；10—负极板；11—壳体。
（六）蓄电池的工作原理
蓄电池的工作原理就是化学能和电能的相互转化过程。
1.蓄电池的放电过程
当蓄电池的极板浸入电解液时，正、负极板与电解液相互作用，在正、负极板间将会产生约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，正极板上的二氧化铅（PbO2）和负极板上的铅（Pb）都与电解液中的硫酸（H2SO4）反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中硫酸（H2SO4）逐渐减少，而水（H2O）逐渐增加，密度逐渐降低。
蓄电池放电终了的特征是：
（1）单体电池电压下降到放电终止电压；
（2）电解液密度下降到最小许可值。
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2-1-2所示。
表2-1-2 单体电池放电终止电压
注：C20为蓄电池的额定容量。
2.蓄电池的充电过程
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，负极流岀，这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的硫酸铅（PbSO4）分别还原成二氧化铅（PbO2）和铅（Pb），电解液中的硫酸（H2SO4）逐渐增多，而水（H2O）逐渐减少，密度逐渐升高。
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氧气（O2）从电解液中逸出，负极板附近产生的氢气（H2）从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，普通铅酸蓄电池需要定期补充蒸馏水。
蓄电池充足电时的特征：
（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态；
（2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在2～3 h保持不变。
综上所述，铅酸蓄电池的充、放电化学反应方程式为
（七）蓄电池的容量
蓄电池的容量是标志蓄电池对外放电能力、衡量蓄电池性能优劣以及选用蓄电池的最重要的指标。蓄电池容量是指在规定的放电条件下，完全充电的蓄电池所能输出的电量。
蓄电池的容量分为额定容量、储备容量和启动容量等，这里只介绍常用的额定容量。
将充足电的蓄电池，在电解液温度为（25±5）℃的条件下，以20 h放电率（即放电电流为0.05 C20）连续放电至单体电池平均电压降到1.75 V时，输岀的电量称为蓄电池的额定容量，用C20表示，单位符号为A·h。
知识测试
一、填空题
（1）蓄电池放电时，将________能转化为________能；蓄电池充电时，将________能转化为_________能。
（2）目前汽车上常用的蓄电池类型有__________________、__________________、__________________和__________________等。
（3）汽车蓄电池是一种提供和储存_________的装置。
（4）影响蓄电池容量的因素有_______________、_____________和_____________。
（5）汽车电源系统包括__________、_________、启动开关、调节器、放电警告灯或电流表等。
（6）将充足电的蓄电池，在电解液温度为（25±5）℃的条件下，以20 h放电率（即放电电流为0.05 C20）连续放电至单体电池平均电压降到1.75 V时，输出的电量称为蓄电池的__________________。(https://www.daowen.com)
二、判断题
（1）汽车上的发电机也属于电源系统。 （ ）
（2）蓄电池只有在发电机不发电时起作用。 （ ）
（3）随着蓄电池逐步充电，其电解液密度也逐渐上升。 （ ）
（4）免维护电池在使用一年后，应做定期保养，按需要补充蒸馏水。 （ ）
实训指导
一、实训任务
实训任务1 蓄电池的安装位置、类型及结构识别
结合指定的蓄电池，小组合作完成实训任务的相关操作和学习要求。
（1）要求：根据实训指导的要求完成指定蓄电池的安装位置、类型及结构识别，同时完成实训指导相关填写要求，每人至少完成1轮操作，遇到问题小组讨论、查询资料或咨询老师。
（2）完成时间：40 min。
实训任务2 蓄电池的结构原理认知
结合指定蓄电池，小组合作完成实训任务的相关操作和学习要求。
（1）要求：根据实训指导的要求完成蓄电池的原理认知，同时完成实训指导相关填写要求，遇到问题小组讨论、查询资料或咨询老师。
（2）完成时间：25 min。
二、实训准备
1.安全要求及注意事项
（1）严格遵守实训管理制度。
（2）严格遵守实训室安全操作规程。
2.场地检查
检查工作场地是否清洁及存在安全隐患，如不正常，请汇报老师并及时处理。
异常记录：_______________________________________________________________。
3.设备安全状况检查（需要/正常打√，不需要/不正常打×，并记录）
（1）检查车辆状况□、全车电气灯光示教板状况□、全车电气台架状况□。
异常记录：_______________________________________________________________。
（2）目视检查蓄电池外观□、充电机技术状况□。
异常记录：_______________________________________________________________。
4.其他准备
毛巾、笔、白纸等。
三、实训操作指导
实训任务1 蓄电池的安装位置、类型及结构识别
1.安全操作流程
（1）观察蓄电池的安装位置。
（2）识别蓄电池的类型、查找型号。
（3）查找识别铅酸蓄电池的各个组成部分。
（4）进行7S管理。
2.观察蓄电池的安装位置
（1）图2-1-3中蓄电池安装在发动机舱□/行李舱□。
（2）图2-1-4中蓄电池安装在发动机舱□/行李舱□。
图2-1-3
图2-1-4
3.识别蓄电池的类型、查找型号
（1）是否清楚指定蓄电池：是□/否及原因□_______________________________。
（2）检查蓄电池是否有电解液渗漏：是□/否□，判断依据是___________________。
若是，先清理，再进行以下步骤。
（3）识别指定蓄电池属于以下类型中的哪一种，在相应类型后面打“√”。
图2-1-5 铅酸蓄电池□
图2-1-6 镍氢蓄电池□
图2-1-7 锂离子电池□
（4）找出指定蓄电池的型号：___________________________________________。
（5）解读以上型号的含义。
4.查找识别铅酸蓄电池的各个组成部分
图2-1-8 铅酸蓄电池基本结构
（1）观察图2-1-8，在指定蓄电池上能找到的组成部分后打“√”，未找到的组成部分后打“×”：
正极桩□；负极桩□；正极板□；负极板□；护板□；隔板□；电池盖□；外壳□；加液孔□；联条□；封料□；密封环□。
（2）未找到的原因是：_____________________________________________________。
5.7S管理
工量具清点□，场地清洁□，识别复位□。
实训任务2 蓄电池的原理识别
1.安全操作流程
（1）讨论铅酸蓄电池的放电原理。
（2）讨论铅酸蓄电池的充电原理。
（3）进行7S管理。
2.铅酸蓄电池的放电原理
观察图2-1-9，结合实物分析：放电时，正极板上的________和负极板上的________都与电解液中的________反应生成________，沉附在正、负极板上。电解液中硫酸（H2SO4）逐渐减少，而水（H2O）逐渐增加，密度逐渐________。蓄电池的放电过程是________能转变为________能的过程。
3.铅酸蓄电池的充电原理
观察图2-1-9，结合实物分析：充电时，正、负极板上的___________分别还原成___________和___________。电解液中的硫酸（H2SO4）逐渐增多，而水（H2O）逐渐减少，密度逐渐___________。蓄电池的充电过程是___________能转变为___________能的过程。
图2-1-9 铅酸蓄电池放电与充电原理图
4.7S管理
设备清点复原□，场地清洁□，填写相关使用记录表□。
思政点睛
1.通过本次课的学习，你掌握了哪些技能？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.为了更好地提升学习效率，你认为应该改进的措施有哪些？加强课前学习□，优化小组分工□，重视团队沟通□，用好工作页□，轮流操作□，重视小组讨论□，做笔记□，多和老师沟通□，用好网络资源□，其他方面□_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.通过本次课的学习，你认为对今后的就业有哪些帮助？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________