第2章_蓄电池__汽车电气设备第三讲

1、2.3 蓄电池的工作原理与特性蓄电池的工作原理与特性2.3.1蓄电池的基本工作原理蓄电池的基本工作原理 铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的，其铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的，其电化学反应方程式可简化为：电化学反应方程式可简化为：（2-1） 铅酸蓄电池充、放电反应原理如图铅酸蓄电池充、放电反应原理如图2-21所示。当接通外所示。当接通外电路负载蓄电池放电时，正极板上的电路负载蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板的和负极板的Pb都都变成了变成了PbSO4，电解液中的硫酸减少，水增多，电解液密，电解液中的硫酸减少，水增多，电解液密度下降。度下降。 （a）放电）放电 （b）

2、充电）充电 （c）过充电）过充电 图图2-21 铅酸蓄电池反应原理铅酸蓄电池反应原理 在蓄电池处于过充电时，会引起水的电解。其反应式为：在蓄电池处于过充电时，会引起水的电解。其反应式为：（2-2） 2.3.2蓄电池的工作特性蓄电池的工作特性1.静止电动势静止电动势 蓄电池处于静止状态（不充电也不放电）时，正、负极蓄电池处于静止状态（不充电也不放电）时，正、负极板间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。板间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。 2.内阻内阻 电流流过铅酸蓄电池时所受到的阻力称为铅酸蓄电池的电流流过铅酸蓄电池时所受到的阻力称为铅酸蓄电池的内阻。铅酸蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解

3、液和联条的内阻。铅酸蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解液和联条的电阻。在正常状态下，铅酸蓄电池的内阻很小，所以能够供电阻。在正常状态下，铅酸蓄电池的内阻很小，所以能够供给几百安培甚至上千安培的起动电流。给几百安培甚至上千安培的起动电流。 电解液的电阻与其密度和温度有关。如电解液的电阻与其密度和温度有关。如6Q75型铅型铅酸蓄电池在温度为酸蓄电池在温度为+40时的内阻为时的内阻为0.01，而在，而在20时内时内阻为阻为0.019，可见，内阻随温度降低而增大。，可见，内阻随温度降低而增大。 电解液电阻与密度的关系如图电解液电阻与密度的关系如图2-22所示。由图可见，电所示。由图可见，电解液密度为解液

4、密度为1.20gcm3（15）时其电阻最小。同时，在）时其电阻最小。同时，在该密度下，电解液的粘度也比较小。密度过高、过低时，电该密度下，电解液的粘度也比较小。密度过高、过低时，电解液的电阻都会增大。解液的电阻都会增大。 因此，适当因此，适当采用低密度电解采用低密度电解液和提高电解液液和提高电解液温度（如冬季对温度（如冬季对电池采取保温措电池采取保温措施），对降低蓄施），对降低蓄电池内阻、提高电池内阻、提高起动性能十分有起动性能十分有利。利。图图2-22 电解液电阻与密度的关系电解液电阻与密度的关系3.放电特性放电特性 铅酸蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，铅酸蓄铅酸蓄电池的放电特性是指在

5、恒流放电过程中，铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随放电时间而变化的规律。电池的端电压和电解液密度随放电时间而变化的规律。图图2-23 恒流放电特性曲线恒流放电特性曲线 图图2-23所示为所示为6QA60型干荷电蓄电池以型干荷电蓄电池以3A电流放电电流放电时的特性曲线图。时的特性曲线图。放电终了的特征：放电终了的特征： 单格电池电压下降到放单格电池电压下降到放电终止电压（以电终止电压（以20h放电率放电率放电时终止电压为放电时终止电压为1.75）。）。 电解液密度下降到最小电解液密度下降到最小允许值允许值1.101.12gcm3。4.充电特性充电特性 铅酸蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，铅酸

6、蓄电铅酸蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随充电时间而变化的规律。图池的端电压和电解液密度随充电时间而变化的规律。图2-24所示为所示为6QA60型干荷电蓄电池以型干荷电蓄电池以3A电流充电时的特性曲电流充电时的特性曲线图。线图。图图2-24 恒流充电特性曲线恒流充电特性曲线充电终了的特征：充电终了的特征：蓄电池端电压和电蓄电池端电压和电解液密度上升到最大解液密度上升到最大值且值且23h内不再上内不再上升。升。蓄电池电解液中产蓄电池电解液中产生大量气泡，呈现生大量气泡，呈现“沸腾沸腾”状态。状态。2.4 蓄电池的容量及其影响因素蓄电池的容量及其影响因素2.4.

7、1蓄电池的容量蓄电池的容量 蓄电池在规定条件（包括放电温度、放电电流和放电终蓄电池在规定条件（包括放电温度、放电电流和放电终止电压）下放出的电量多少或放电时间长短称为蓄电池的容止电压）下放出的电量多少或放电时间长短称为蓄电池的容量，单位为量，单位为Ah或或Amin。1.理论容量理论容量 假定活性物质全部参加放电反应，由活性物质质量按法假定活性物质全部参加放电反应，由活性物质质量按法拉第电化当量定律计算所得容量称为理论容量。拉第电化当量定律计算所得容量称为理论容量。2.实际容量实际容量 蓄电池实际放出的电量称为实际容量。当恒流放电时，蓄电池实际放出的电量称为实际容量。当恒流放电时，实际容量实际容

8、量C等于放电电流等于放电电流If与放电时间与放电时间tf之积，即之积，即 C =If tf （2-5） 3. 20h放电率额定容量放电率额定容量 额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一，我国采用额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一，我国采用20h放电率额定容量作为起动用铅酸蓄电池的额定容量。放电率额定容量作为起动用铅酸蓄电池的额定容量。 根据国标根据国标GB 5008.11991起动用铅酸蓄电池技术条起动用铅酸蓄电池技术条件件的规定，以的规定，以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为放电率的放电电流在电解液初始温度为25，电解液密度为，电解液密度为1.28gcm3的条件下，持续放电到单格的

9、条件下，持续放电到单格蓄电池电压下降到终止电压（蓄电池电压下降到终止电压（1.75V）。在此过程中，蓄电池）。在此过程中，蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的所输出的总电量，称为该蓄电池的20h放电率额定容量，记放电率额定容量，记为为 ，单位为，单位为Ah（安培（安培小时）。小时）。20C 例如，例如，6-QA-60型蓄电池，在电解液初始温度为型蓄电池，在电解液初始温度为25时，时，以以3A的放电电流持续放电的放电电流持续放电20h，单格蓄电池电压降到，单格蓄电池电压降到1.75，则其额定容量为则其额定容量为 =320 Ah=60 Ah。20C4.额定储备容量额定储备容量 国际蓄电池协会和美国

10、汽车工程师学会（国际蓄电池协会和美国汽车工程师学会（SAE）规定了）规定了另外一种蓄电池容量表示方法另外一种蓄电池容量表示方法储备容量表示法。我国储备容量表示法。我国GB5008.11991起动用铅酸蓄电池技术条件起动用铅酸蓄电池技术条件也对储备也对储备容量的定义和试验方法作出了相应的规定。容量的定义和试验方法作出了相应的规定。 蓄电池的额定储备容量是指完全充足电的蓄电池，在电蓄电池的额定储备容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液初始温度为解液初始温度为25条件下，以条件下，以25A的电流持续放电，直至的电流持续放电，直至单格蓄电池电压下降到单格蓄电池电压下降到1.75。在此过程中，蓄电池的持续

11、。在此过程中，蓄电池的持续放电时间，称为该蓄电池的额定储备容量，记为放电时间，称为该蓄电池的额定储备容量，记为 ，单位，单位为为min（分钟）。（分钟）。 蓄电池的额定储备容量表征汽车在充电系统失效时，蓄蓄电池的额定储备容量表征汽车在充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒定电流的能恒定电流的能力。汽车装备的蓄电池的额定储备容量越大，则该车在充电力。汽车装备的蓄电池的额定储备容量越大，则该车在充电系统失效状态下的持续行驶能力也就越强。系统失效状态下的持续行驶能力也就越强。5.起动容量起动容量 蓄电池的起动容量表征蓄电池在发动机电力起动时

12、的供蓄电池的起动容量表征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。蓄电池的起动容量有常温电能力，用倍率和持续时间表示。蓄电池的起动容量有常温起动容量和低温起动容量两种定义方法。起动容量和低温起动容量两种定义方法。常温起动容量。常温起动容量。 蓄电池的常温起动容量是指完全充足电的蓄电池，在电蓄电池的常温起动容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液初始温度为解液初始温度为25条件下，以条件下，以5min放电率的电流持续放放电率的电流持续放电电5min，直至单格蓄电池电压下降至，直至单格蓄电池电压下降至1.50V。在此过程中，。在此过程中，蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的常温起动容量

13、。蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的常温起动容量。低温起动容量。低温起动容量。 蓄电池的低温起动容量是指完全充足电的蓄电池，在电蓄电池的低温起动容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液初始温度为解液初始温度为-18条件下，以条件下，以5min放电率的电流持续放放电率的电流持续放电电2.5min，直至单格蓄电池电压下降至，直至单格蓄电池电压下降至1.00V。在此过程中，。在此过程中，蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的低温起动容量。蓄电池所输出的总电量，称为该蓄电池的低温起动容量。2.4.2影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素 蓄电池容量大小标志着蓄电池供电能力的大小。蓄电池蓄电池容量大小标志着蓄电池供电能力的大小。蓄电池容量越大，可提供的电能就越多，供电能力就越大；反之，容量越大，可提供的电能就越多，供电能力就越大