第二章蓄电池

1、汽车电气设备与检修第二章 蓄电池制作人：覃维献制作人：覃维献人民邮电出版社配套多媒体课件第二章第二章 蓄电池蓄电池汽车电气设备与检修第二章 蓄电池学习目标学习目标 掌握汽车电源系统的组成与其组成关系。 能正确描述蓄电池的结构与工作原理。 能分析蓄电池的充放电特性。 能描述免维护蓄电池与干荷蓄电池的特点。 能正确描述蓄电池的维护与使用。 掌握蓄电池的充电作业。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池情境案例情境案例汽车电气设备与检修第二章 蓄电池章节导航章节导航2.1 蓄电池的作用与类型蓄电池的作用与类型2.2 蓄电池的结构与型号蓄电池的结构与型号2.3 蓄电池的工作原理与特性蓄电池的工作原理与特性2.

2、4 蓄电池的充电蓄电池的充电2.5 改进的蓄电池改进的蓄电池2.6 蓄电池的使用维护和故障诊断蓄电池的使用维护和故障诊断 章章 节节 导导 航航汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1 蓄电池的作用与类型2.1.1 蓄电池的分类 一种将化学能转变为电能的装置，是可逆的低压直流电源。它既能将化学能转化为电能对用电设备供电，也能将电能转化为化学能储存。 普通蓄电池、干荷蓄电池、免维护蓄电池、玻璃纤维蓄电池、胶体蓄电池等，其中前三种类型在车用蓄电池中最为常见 。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1 蓄电池的作用与类型2.1.2 蓄电池的作用 （1）发动机起动时，向起动机、点火系等供电。 （2）发电机

3、不发电时或发电电压较低时，向用电设备供电。 （3）当用电设备开启较多、发电机负荷较大时，协助发电机供电。 （4）当蓄电池存电不足时， 发电机向蓄电池充电。 （5）蓄电池可作为电路中 的一个大电容，吸收发电 机和电路中形成的过电压，保护用电设备。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池1.1 蓄电池的结构与型号蓄电池的结构与型号 蓄电池是可逆式直流电源，它与发电机并联后组成汽车电源。起动后由发动机供电。蓄电池在电源系统中的作用演示汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.2 蓄电池的结构与型号2.1.2 蓄电池的结构主要由极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等部分组成。蓄电池一般分隔为3个或6个单格，每个

4、单格电池的标称电压约为2V，串联后制成一个6V或12V。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1.2 蓄电池的结构蓄电池的结构1 1、极板与极板组、极板与极板组极板为分正负板，是蓄电池的核心，由栅架栅架和活性物质活性物质构成。正极板上的活性物质是二氧化铅二氧化铅呈深棕色深棕色，负极板上的活性物质是海绵状纯铅海绵状纯铅，呈现灰色灰色。 正极板正极板负极板负极板汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1.2 蓄电池的结构蓄电池的结构2 2、隔板、隔板 作用：在正负极板间起绝缘作用，使电池结构紧凑。 特征：（1）隔板有许多微孔，可使电解液畅通无阻。（2）多孔性且化学稳定性好，具有良好的耐酸性与抗氧化性。

5、 免维护蓄电池隔板做成袋式隔板。隔板隔板PbO2Pb汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1.2 蓄电池的结构蓄电池的结构3 3、电解液、电解液为1.241.30g/cm3，使用时，应根据不同地区、气候条件和制造厂的要求来确定密度 。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池4. 4. 壳体壳体 壳体用于盛装电解液和极板组。外壳应耐酸、耐热、耐振动冲击。 外壳由橡胶外壳橡胶外壳和聚丙烯塑料聚丙烯塑料两种，普遍采用的是塑料外壳。外壳为整体式结构，壳内间壁分成3个或6个互不相通的单格。蓄电池单格电池之间均用铅质联条串联，如图 所示。 注意：每个单格电池设有一个液孔，可以加注电解液或检测电解液密度。孔盖上设有

6、通气孔，便于排出蓄电池内部气体，防止外壳涨裂，发生事故。 2.1.2 蓄电池的结构蓄电池的结构汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.2.2 蓄电池的型号 包含蓄电池额定电压额定电压、额定容量额定容量、冷起动电流及类型电流及类型、储备储备容量容量等 。 蓄电池的含义如下：蓄电池的含义如下：12 345u11表示蓄电池总成由几个单个格电池组成；表示蓄电池总成由几个单个格电池组成；u22表示蓄电池用途，用大写字母表示，如汽车用表示蓄电池用途，用大写字母表示，如汽车用Q Q来表示；来表示；u33表示蓄电池的特征，用大写字母表示，可省略不写；表示蓄电池的特征，用大写字母表示，可省略不写；u44表示表示20

7、h20h放电率额定容量，用阿拉伯数字表示，单位放电率额定容量，用阿拉伯数字表示，单位A.hA.hu55表示特殊性能，用大写字母表示，如薄型表示特殊性能，用大写字母表示，如薄型 极板的高起动极板的高起动率电池用用率电池用用”G“G“表示。表示。u如如3-Q-90; 6-QAW-100汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1.2 蓄电池的结构蓄电池的结构2欧洲标准（欧洲标准（EN）汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.1.2 蓄电池的结构蓄电池的结构3日本工业标准（日本工业标准（JIS）汽车电气设备与检修第二章 蓄电池蓄电池选用标准蓄电池选用标准 在蓄电池选用上，尽量要求型号一致，若型号不一致，则要求

8、：（1）额定电压必须和原车额定电压相一致。（2）额定容量必须满足汽车起动要求。（3）尺寸应做到与原厂蓄电池尺寸一致。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.3 蓄电池的工作原理与特性 2.3.1 蓄电池的工作原理 铅酸蓄电池的工作原理就是化学能与电能相互转化的过程。充电过程是将电能转化为化学能储存在蓄电池中，放电过程是将化学能转变为电能供给汽车用电设备。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.3.1 蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理 负极板负极板：铅，负极板浸入电解液中少量的铅隔入电解液中而形成Pb2+而在板上留下多余的电子而形成负电位，约0.1V。 正极板正极板：少量的PbO2溶入电解液。生成Pb(

9、OH)4, Pb4+与OH-， Pb4+沉淀在正极板上使正极板呈正电位，约为2.0V。PbO2Pb4+2.0VE2.0（0.1）2.1PbPb2+0.1V汽车电气设备与检修第二章 蓄电池PbO2 Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O2蓄电池的放电（蓄电池的放电（接通外电路时）接通外电路时） 图图2-6蓄电池的放电过程示意图蓄电池的放电过程示意图汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3蓄电池的充电蓄电池的充电图图2-7蓄电池的充电过程示意图蓄电池的充电过程示意图正极板正极板汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3蓄电池的充电蓄电池的充电图图2-7蓄电池的充电过程示意图蓄电池的充电过程示意图负极板负极板

10、2PbSO4+2H2O PbO2 Pb+2H2SO4 总化学反应式总化学反应式汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.3.2 2.3.2 蓄电池的工作特性蓄电池的工作特性 2.蓄电池内阻电子在蓄电池内的流经通道，即极板电阻、隔板电阻、电解液电阻与连条电阻。内阻一般为0.01, 与密度有关。图图2-8 电解液电阻与密度的关系电解液电阻与密度的关系 1.静止电动势静止电动势主要取决于电解液与温度。1.20g/cm3（15） 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 恒流放电过程中，端电压U、电解液密度随时间变化的规律。 端电压：压降不规律，始快中缓未极快。原因电解液在极板中的

11、流通速度。中间为消耗与流入的硫酸相等。停止放电后，硫酸流入端电压可上升至1.98伏。体积不变但浓度下降了体积不变但浓度下降了 电压下降电压下降图图2-9 蓄电池的放电特性曲线蓄电池的放电特性曲线汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性放电终了的特征：1）单格电压降至放电终止电压单格电压降至放电终止电压（如下表所示）。2）电解液密度降低到最小的许可值。电解液密度降低到最小的许可值。放电电流/A0.05Q0.1Q0.25Q1Q3Q连续放电时间20h10h3h30min5.5min单格电池终止电压/V1.751.701.651.551.5汽车电气设备与检修第二章 蓄电池4蓄

12、电池的充电特性蓄电池的充电特性 先快是缘于孔隙内迅速先快是缘于孔隙内迅速生成硫酸，中间平是缘生成硫酸，中间平是缘于生成的硫酸与扩散的于生成的硫酸与扩散的硫酸速度平衡。末快是硫酸速度平衡。末快是因负极板周围积聚大量因负极板周围积聚大量的氢离子而产生了附加的氢离子而产生了附加的的0.3V电压。电压。过充的危害过充的危害：大量气泡从大量气泡从极板孔隙中冲出，导致活极板孔隙中冲出，导致活性物质脱落，寿命降低。性物质脱落，寿命降低。图图2-10 蓄电池的充电特性曲线蓄电池的充电特性曲线 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池蓄电池充电终了的特征蓄电池充电终了的特征1）蓄电池激烈地放出大量的气泡，电解液沸腾；）

13、蓄电池激烈地放出大量的气泡，电解液沸腾； 2）电解液密度上升至最大值，）电解液密度上升至最大值，2h内不再增加；内不再增加；3）端电压上升到最大值（）端电压上升到最大值（2.7V）且）且2h不再增加。不再增加。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池4 4、蓄电池的容量及其影响因素、蓄电池的容量及其影响因素 额定电容：额定电容： C=20h4.5A/h(0.05Q)90A 起动电容分为常温起动电容与低温起动电容。起动电容分为常温起动电容与低温起动电容。 蓄电池容量的影响因素蓄电池容量的影响因素1）放电电流）放电电流 2）电解液温度）电解液温度3）电解液的密度）电解液的密度 4）电解液的纯度）电解液的纯

14、度5）极板的结构）极板的结构f fCI tf fCI tf fCI t汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.4 蓄电池的充电蓄电池的充电 1初充电初充电 对象对象：新蓄电池与更换极板后的蓄电池。 特点特点：充电时间长，电流小。 1）加入适宜的电解液静放36小时，并调整液面到极板以上15mm.方可进行充电。 2）分为二个阶段充电，如6-Q-105,第一阶段的电流为7A，时间为2535h，第二阶段为为4A，充电时间为2030h。 充好后，必须放置12h后方能使用。蓄电池的充电种类蓄电池的充电种类汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2补充充电补充充电1）进行补充充电的条件：）进行补充充电的条件： （1）电

15、解液密度下降到1.15g/cm3以下； （2) 冬季放电超过额定容量25，夏季超过50； （3）灯光比平时暗淡，起动机运转无力； （4）单格电池电压降到1.7V以下。 （5）蓄电池放置时间超过一个月。2）分为二个阶段充电）分为二个阶段充电 第一阶段的电流为1/10C20 ，10.5A，时间为1011h，阶段为为5A，充电时间为35h（以6-Q-105为例）。 充好后，必须放置12h后方能使用。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池 3间歇（预防硫化）充电间歇（预防硫化）充电为预防充电不足而造成的硫化，每隔三个月，进行一次预防硫化充电，即用平时补充充电的电流值将电池充足，中间断一个小时，再用一半的电流

16、充电直到沸腾。可见只能用恒流充电。4锻炼循环充电锻炼循环充电防部分放电所引起。每三个月进行一次反复的用20h的放电率进行放电与充电。2.4.1 蓄电池的充电种类蓄电池的充电种类汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.4.2 2.4.2 充电方法充电方法1.定电流充电法定电流充电法即在充电过程中保持恒定的电流，用串联法联接；其通用性好，充电电流可选择，可预防硫化，延长蓄电池的使用寿命。缺点是充电时间长，效率低，易过充。需专人看守。用于新蓄电池的初充电，用于新蓄电池的初充电，防流化充电，补充电防流化充电，补充电 图图2-11 定流充电时蓄电池的连接定流充电时蓄电池的连接 图图2-12 定压充电时蓄电池

17、的连接定压充电时蓄电池的连接 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池并联并联 优点是效率高，操作方便，不易发生过充， 联接方式：并联，并要求支路的电压相等，支路电容相等。 缺点是不能调整电流，初充电与硫化不宜，初充电流过大而影响寿命。连接方式不同连接方式不同用于新蓄电池的初充电，用于新蓄电池的初充电，防流化充电，补充电防流化充电，补充电 图图2-11 定流充电时蓄电池的连接定流充电时蓄电池的连接 图图2-12 定压充电时蓄电池的连接定压充电时蓄电池的连接 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池充电作业视频充电作业视频汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3快速脉冲充电法快速脉冲充电法图图2-13 快速充电电流波

18、形图快速充电电流波形图 由脉冲充电控制电路进行自动控制，其过程如下：正脉冲充电正脉冲充电前停阶段前停阶段负脉冲瞬间负脉冲瞬间放电放电后停阶段后停阶段正脉正脉冲充电冲充电，直至蓄电池充电结束。而影响寿命。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.4.32.4.3充电设备充电设备 主要用于汽车修理主要用于汽车修理厂及蓄电池充电站。厂及蓄电池充电站。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池脉冲快速充电机的优点是充电时间短、空气污染小、节电省能等。因此，在蓄电池集中、充电频繁或应急使用部门，其优点更显突出。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.4.42.4.4蓄电池充电注意事项蓄电池充电注意事项（1）严格遵守充电操

19、作规范。（2）充电过程中，及时检查电解液密度和端电压，确定其充电程度。（3）整个充电过程必须随时测量各单格电池的温度，以免温度过高影响蓄电池的性能。（4）初充电工作应连续进行，不可长时间中断。（5）配制和灌注电解液时，遵守安全操作规范。（6）室内充电时，应旋下加液孔盖，使氢气和氧气能顺利逸出，以免发生事故。（7）充电室要安装通风设备。（8）充电室要严禁烟火。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.5.1 2.5.1 免维护蓄电池免维护蓄电池MFMF 不需加蒸馏水，无需维护。市内短途8万公里，长途可达4048万公里。 结构特点：结构特点：1）免维护电池栅架采用铅钙合金或低锑合金，这就避免了普通铅蓄电

20、池经常发生自行放电、过充、水分蒸发等故障。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2）隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；3）通气孔采用新型安全通气装置；通过气分离结构及催化剂钯，可将排出的氢气与氧气结合生成水再回流到电解液中；4）仍保留有排气孔。免维护蓄电池（免维护蓄电池（MF）汽车电气设备与检修第二章 蓄电池5）充电状态指示器（电眼）充电状态指示器（电眼）1绿色（绿色（65%）；2黑色（黑色（65%）；3无色或黄色（蓄电池有故障）无色或黄色（蓄电池有故障）4蓄电池盖；蓄电池盖；5观察窗；观察窗；6光学的荷电状况指示器；光学的荷电状况指示器；7绿色浮子球绿色浮子球图图2-16 单色小球电眼结构单色小球电眼结构

21、汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2免维护蓄电池的优点免维护蓄电池的优点（1）免加蒸馏水、调整电解液液面的工作。（2）免去了进行补充充电的工作。（3）使用寿命长。（4）极柱腐蚀小。（5）内阻小、起动性好。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池1.5.2 干荷铅蓄电池干荷铅蓄电池 能在较长的干燥状态下保存制造过程中的所得到的电荷，在规定的保存期内如需使用，只要灌入规定的电解液即可。 与普酸蓄电池区别与普酸蓄电池区别：极板组在干燥状态下，能在较长的时期保存在制造过程中所得的电荷。 使用方法使用方法：在保期内加入电解液，放置半小时即可使用。 原因原因：工艺不同，负极板做成海绵状铅，表面积大，化学活性高，并

22、加防氧化剂，并使其深层放电。内充惰性气体；超过二年应进行补充充电。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.6 2.6 蓄电池的使用维护与故障诊断蓄电池的使用维护与故障诊断1.正确使用正确使用1）不要连续使用起动机，应急处理如图。2）严寒区冬季应对蓄电池采取保温措施；3）轻搬轻放，不可敲打；固牢于汽车上；图图2-18 应急跨接应急跨接1应急蓄电池；应急蓄电池；2故障车蓄电池；故障车蓄电池；3故障车上接地点故障车上接地点汽车电气设备与检修第二章 蓄电池1）经常去污，特别是电极桩与线夹；2）通气要好；3）放完电后24小时内应及时充电；4）停驶车辆的蓄电池，每两个月应进行一次充电；5）放电程度冬季达25/

23、夏季达50时应及时充电；6）先拆负极；装时先装正极。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.6.2 2.6.2 蓄电池技术状况的检验蓄电池技术状况的检验1.电解液面高度的检查电解液面高度的检查 方法：将玻璃管蓄电池加入液孔，压紧提起高度为1015mm，不足加蒸溜水。高度检测动画高度检测动画汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2 2、蓄电池电解液密度的检测、蓄电池电解液密度的检测 每下降0.01g/cm3，蓄电池放电约6%，密度可用吸吸管式密度计管式密度计或冰点测试仪冰点测试仪进行检测 。密度反映放电程度！密度反映放电程度！图图2-23 检测蓄电池电解液密度检测蓄电池电解液密度汽车电气设备与检修第二章

24、 蓄电池2 2、蓄电池电解液密度的检测、蓄电池电解液密度的检测图图2-24 YDT-4T冰点测试仪冰点测试仪1棱镜；棱镜；2盖板；盖板；3校正钉；校正钉；4把套；把套；5目镜目镜图图2-25 YDT-4T冰点测试仪视场冰点测试仪视场冰点测试仪进行检测冰点测试仪进行检测 利用光的折射原理来检测。利用光的折射原理来检测。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3蓄电池电压的检测蓄电池电压的检测 蓄电池的开路电压（静止电压静止电压）、放电电压（工作电压工作电压）及两者之间差值可反映蓄电池的放电程度及蓄电池的好坏。（1）蓄电池开路电路）蓄电池开路电路 是指蓄电池没有电流输入或输出的情况下，用万用表万用表所检测

25、的静止电压。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池数字万用表数字万用表档位与量程档位与量程直流电压（直流电压（DCVDCV）：）：200mV200mV、2V2V、20V20V、200V200V、1000V1000V。交流电压（交流电压（ACVACV）：）：200mV200mV、2V2V、20V20V、200V200V、700V700V。交、直流电流（交、直流电流（ACAACA、DCADCA）：）：20mA20mA、200mA200mA、20A20A。电阻（电阻（ ）：）：200200 、2k2k 、20k20k 、200k200k 、2M2M 、20M20M 。频率（频率（F F）：）：20kHz

26、20kHz、200kHz200kHz。电容（电容（C C）：）：20nF20nF、200nF200nF、2 2 F F、2020 F F。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池（2）放电电压检测 蓄电池测试仪检测 检测原理检测原理：直接短接蓄电池电负极，内部串联一个电流表。蓄电池测试仪蓄电池测试仪摩摩托托车车用用汽车电气设备与检修第二章 蓄电池（2）放电电压检测 万用表检测 在蓄电池大电流放电情况下检测蓄电池电压，即起动时检测，通过观察万用表电压变化来检测。起动状态下，用万用表检测蓄电池放电电压值起动状态下，用万用表检测蓄电池放电电压值汽车电气设备与检修第二章 蓄电池（2）蓄电池放电电压）蓄电池放电

27、电压 （2）就车起动检测）就车起动检测存电状态存电状态/%1007550250单格放电电单格放电电压压/V1.71.8 1.61.7 1.51.6 1.41.51.31.4汽车电气设备与检修第二章 蓄电池检测结果分析检测结果分析 9V9V且保持稳定，说明性能良好良好。 9V9V且且5s5s内能稳定内能稳定说明存电不足不足，应补充充电补充充电。 9V9V，且指针迅速下降，且指针迅速下降，说明蓄电池内部有短路、断路或严重硫化故障，应进行修理或更换修理或更换。智能型蓄电池检测仪智能型蓄电池检测仪汽车电气设备与检修第二章 蓄电池蓄电池检测视频蓄电池检测视频汽车电气设备与检修第二章 蓄电池2.6.3 蓄

28、电池的常见故障及排除 蓄电池障可分为外部故障外部故障和内部故障内部故障。 外部故障外部故障：外壳裂纹外壳裂纹、封胶干裂封胶干裂、极柱腐蚀或极柱腐蚀或松动松动等明显。 内部故障内部故障：极板硫化极板硫化、极板短路极板短路、自放电自放电等不显明，需要检测。 汽车电气设备与检修第二章 蓄电池内部故障故障现象：故障现象： 极板上有白色霜状物；蓄电池明显下降；处理方法：处理方法： 不严重时，可采用去硫化处理（恒流充电）；严重时则应予以报废。原因：原因：充电不足硫酸铅结晶； 液面过低空气与极板上的活性物质发生反应（主要是负极板）电解液的密度过大或不纯、气温变化大等原因也可造成极板硫化。1.极板硫化极板硫化

29、汽车电气设备与检修第二章 蓄电池 2、活性物质脱落、活性物质脱落 故障特征正极活性物质二氧化铅脱落，充电时从加液孔中可看到有褐色物质，电解液浑浊，会造成蓄电池容量减小故障原因 蓄电池充电电流过大，电解液温度过高，使活性物质膨胀、松软而易于脱落 蓄电池经常过充电，极板孔隙中逸出大量气体，在极板孔隙中造成压力，而使活性物质脱落 蓄电池经常低温大电流放电使极板弯曲变形，导致活性物质脱落。因此，铅蓄电池在使用过程中，将放电电流和电解液比重控制在最低值，是防止正极板活性物质脱落的可行措施 汽车行驶中的颠簸振动，这在汽车行驶过程中是不可避免的排除方法若沉积物较少时，可清除后继续使用；若沉积物较多时，应更换

30、新极板和电解液 。汽车电气设备与检修第二章 蓄电池3、极板短路、极板短路 故障特征 蓄电池正、负极板直接接触或被其他导电物质搭接称为极板短路。此故障的现象表现为蓄电池充电时端电压回升相对缓慢，若用蓄电池放电测试端电压时，电压很低且会迅速下降为零。电解液温度迅速升高，相对比重上升很慢，充电末期气泡很少故障原因 隔板损坏使正、负极板直接接触活性物质沉积过多，会将正、负极板连通 极板组弯曲，铅蓄电池过量放电，或者极板活性物质脱落较多，或者蓄电池中含有杂质，都会造成极板弯曲 导电物体落入电解液内排除方法 出现极板短路时，必须将蓄电池拆开检查，找出出现极板短路的原因。或者更换破损的隔板，或消除沉积的活性物质，或校正或更换弯曲的极板组等汽车电气设备与检修第二章 蓄电池4、自放电、自放电故障特征 蓄电池在开路搁置状态时，其容量自然损耗的现象称为自放电。一般情况下，维护良好、充足电的蓄电池在2030的环境中开始搁置28d，其容量损失超过20%，称为自放电过大故障原因 电解液不纯，杂质与极板之间及沉附于极板上的不同杂质之间形成电位差，通过电解液产生