第一章车载电源-蓄电池

1、汽车电源的组成汽车电源的组成第一节第一节 概概 述述一、蓄电池的功用一、蓄电池的功用1. 发动机起动时，向起动机和点火系统等供电。发动机起动时，向起动机和点火系统等供电。2. 发电机不发电或电压较低的情况下，向用电设发电机不发电或电压较低的情况下，向用电设备供电。备供电。3. 当用电设备同时接入较多，发电机超载时，协当用电设备同时接入较多，发电机超载时，协助发电机供电。助发电机供电。4. 当蓄电池存电不足，且发电机负载不多时，可当蓄电池存电不足，且发电机负载不多时，可将发电机的电能转换为化学能储存起来。将发电机的电能转换为化学能储存起来。一、蓄电池的功用一、蓄电池的功用5. 对汽车电子控制系统

2、来说，蓄电池是电子控制对汽车电子控制系统来说，蓄电池是电子控制 器的不间断电源。器的不间断电源。6. 蓄电池相当于一个容量很大的电容器，可吸收蓄电池相当于一个容量很大的电容器，可吸收电气系统随时出现的瞬间过电压电气系统随时出现的瞬间过电压(浪涌电压），以浪涌电压），以保护电子元器件不被损坏的。保护电子元器件不被损坏的。二、铅蓄电池的性能特点二、铅蓄电池的性能特点 内阻小，起动性好，能用作起动型内阻小，起动性好，能用作起动型蓄电池（蓄电池（必须能满足起动发动机起动的需必须能满足起动发动机起动的需要，即短时间内要，即短时间内( (5l0s) )可供给起动机强大可供给起动机强大的电流，一般为的电流，

3、一般为100A一一600 A，有的柴油机，有的柴油机可达可达l000 A) ) 。构造简单，价格低廉。构造简单，价格低廉。三、汽车电源的要求三、汽车电源的要求 发动机的起动电源要求其内阻要小，大电流发动机的起动电源要求其内阻要小，大电流输出时电压要稳定，以确保有良好的起动性能。输出时电压要稳定，以确保有良好的起动性能。 发动机工作时的转速变化很大，要求发电机发动机工作时的转速变化很大，要求发电机在发动机转速变化范围内都能正常发电且电压稳在发动机转速变化范围内都能正常发电且电压稳定，以满足用电设备的用电需求。定，以满足用电设备的用电需求。 第二节第二节 蓄电池蓄电池一、蓄电池的基本原理一、蓄电池

4、的基本原理PbO2+2(H2O) Pb(OH)42 2 蓄电池的放电过程蓄电池的放电过程充电状态充电状态溶解状态溶解状态外电路接通外电路接通放电后生成物放电后生成物 化学反应式化学反应式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2OPbO22H2SO4Pb+ 4OH- Pb+ + 2ePb+2eIfPbSO44H2OPbSO4正极板正极板负极板负极板2e2H2OPb4+4H+ +SO42- +SO42-放电状态放电状态溶解状态溶解状态外电路接通外电路接通充电后生成物充电后生成物 化学反应式：化学反应式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2OPbO22H2SO4PbPb+

5、+SO4- -Pb4+2eIcPbSO44H2OPbSO4正极板正极板负极板负极板2e+-SO4- - + Pb+ 2e2H2O3 3 蓄电池的充电过程蓄电池的充电过程2H+ +4HO -+2H+Pb(HO)4 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液比重下降；蓄电池在充电时，电解液中的硫渐增多，电解液比重下降；蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液比重增加。酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液比重增加。化学反应式：化学反应式：PbOPbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4 2P

6、bSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O 在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流的活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。动性要好。蓄电池放电终了时，极板上只有蓄电池放电终了时，极板上只有20203030的活性物质转的活性物质转变为硫酸铅。因此，要减轻铅蓄电池的重量，提高供电能力，变为硫酸铅。因此，要减轻铅蓄电池的重量，提高供电能力，应设法提高极板的空隙度，减少极板的厚度，以提高极板活应设法提高极板的空隙度，减少极板的厚度，以提高极板活性物质的利用率。性物质

7、的利用率。小小 结：结：充电充电放电放电 二、蓄电池的构造二、蓄电池的构造1-1-蓄电池外壳蓄电池外壳 2 2-电极衬套电极衬套 3 3-正极接线柱正极接线柱 4 4-连接条连接条5 5-加液孔螺塞加液孔螺塞 6 6-负极接线柱负极接线柱 7 7-负极板负极板 8 8-隔板隔板 9 9-封料封料 1010-护板护板 1111-正极板正极板 1212-肋条肋条 1 1极板组极板组 极板分正极板和负极板两种。极板分正极板和负极板两种。正极板正极板上上的活性物质是的活性物质是二氧化铅二氧化铅，呈棕红色；，呈棕红色；负极板负极板上的活性物质是海绵状上的活性物质是海绵状纯铅纯铅，呈青灰色。，呈青灰色。

8、正极板比负极板要厚一些，负极板厚度正极板比负极板要厚一些，负极板厚度一般为正极板厚度的一般为正极板厚度的70708080。正极板厚。正极板厚度为度为2.22.22.4mm2.4mm，负极板厚度，负极板厚度1.61.61.8mm1.8mm。 安装时，将正负极板组相互嵌合，中间插安装时，将正负极板组相互嵌合，中间插入隔板，就成了单格电池。在每个单格电池入隔板，就成了单格电池。在每个单格电池中，中，负极板的数量总是比正极板要多一片负极板的数量总是比正极板要多一片。 蓄电池极板蓄电池极板 2 2隔板隔板 隔板材料应具有多孔性结构，以便电解隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自内渗透，而且化学性能应稳定

9、，具有良液自内渗透，而且化学性能应稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。好的耐酸性和抗氧化性。 3.3.壳体壳体 蓄电池壳体为一整体式结构的容器，极板、蓄电池壳体为一整体式结构的容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。蓄电池电压一隔板和电解液均装入外壳内。蓄电池电压一般有般有6v和和12v两种规格，因此，外壳内由间壁两种规格，因此，外壳内由间壁分成分成3 3个利个利6 6个互不相通的单格。个互不相通的单格。 外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机械强度。具有足够的机械强度。 4 4电解液电解液 电解液是由相对密度电解液是由相对密度1.841.84的纯硫酸和蒸

10、的纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，电解液的密度一馏水按一定比例配制而成，电解液的密度一般为般为1.241.241.30g/cm1.30g/cm3 3 。不能用一般工业用。不能用一般工业用硫酸和普通水。硫酸和普通水。 5 5蓄电池的产品型号蓄电池的产品型号 第第段表示串联的单格电池数；段表示串联的单格电池数； 第第段表示蓄电池的类型和特征；段表示蓄电池的类型和特征； 第第段表示蓄电池的额定容量。段表示蓄电池的额定容量。例如，例如，6-Q-1206-Q-120蓄电池蓄电池，表示由，表示由6 6个单格电池组个单格电池组成，额定电压为成，额定电压为12V12V，额定容量为，额定容量为120Ah 12

11、0Ah 的起的起动用蓄电池。动用蓄电池。 三、蓄电池的工作特性三、蓄电池的工作特性 1.1. 蓄电池静止电动势蓄电池静止电动势 在蓄电池内部工作物质的运动处于暂时的平在蓄电池内部工作物质的运动处于暂时的平衡状态时，蓄电池的电动势称为静止电动势，其衡状态时，蓄电池的电动势称为静止电动势，其大小取决于电解液的比重和温度，静止电动势大小取决于电解液的比重和温度，静止电动势E Ej j在在25 25 时和电解液的比重关系可近似表示为时和电解液的比重关系可近似表示为: :三、蓄电池的工作特性三、蓄电池的工作特性 蓄电池内阻蓄电池内阻 电解液的电阻与其温度和密度有关。温度低或电解液的电阻与其温度和密度有关

12、。温度低或电解液的密度高，电解液的粘度较大，其渗透能力电解液的密度高，电解液的粘度较大，其渗透能力较低，因而其电阻较大。较低，因而其电阻较大。 蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解液、连蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解液、连接条和极桩等的电阻。接条和极桩等的电阻。 蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 蓄电池的放电特性是指以恒定的电流蓄电池的放电特性是指以恒定的电流I If f放电放电时，蓄电池端电压时，蓄电池端电压U Uf f、电动势、电动势E E和电解液密度和电解液密度r r随随放电时间的变化规律。放电时间的变化规律。蓄电池以蓄电池以20h 放电率（放电率（If =0.05C20）的恒流放电特性）

13、的恒流放电特性蓄电池放电终了可由两个参数判断：蓄电池放电终了可由两个参数判断： 单格电池电压下降至放电终止电压。单格电池电压下降至放电终止电压。 电解液密度下降至最小的许可值。电解液密度下降至最小的许可值。 终止电压与放电电流的大小有关，允许放电的终止电压与放电电流的大小有关，允许放电的终止电压如表终止电压如表1-2。 蓄电池的充电特性蓄电池的充电特性 蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中蓄蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中蓄电池的端电压电池的端电压UcUc、电动势、电动势E E和电解液密度和电解液密度25 25 随随时间的变化规律时间的变化规律: : 蓄电池的充电特性蓄电池的充电特性蓄电池

14、充足电的特征是：蓄电池充足电的特征是： 蓄电池的端电压上升至最大值蓄电池的端电压上升至最大值( (单格电池单格电池电压为电压为2.7V)2.7V)，且两小时内不再变化。，且两小时内不再变化。 电解液的密度上升至最大值，且两小时内电解液的密度上升至最大值，且两小时内基本不变。基本不变。 电解液大量冒气泡，呈现电解液大量冒气泡，呈现“沸腾沸腾”。四、蓄电池的容量及影响因素四、蓄电池的容量及影响因素1额定容量额定容量 额定容量是指完全充电的蓄电池，在额定容量是指完全充电的蓄电池，在电解液温度为电解液温度为25时，以时，以20 h放电率的电放电率的电流连续放电到单格电池端电压降到流连续放电到单格电池端

15、电压降到1.75 V时所输出的电量，用时所输出的电量，用C20(Ah)表示。表示。 2储备容量储备容量 蓄电池的储备容量是指完全充足电的蓄电池，蓄电池的储备容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为在电解液温度为25时，以时，以25A电流放电到单格电电流放电到单格电池端电压降到池端电压降到1.75 V时，放电所持续的时间，单位时，放电所持续的时间，单位为为min(分钟分钟)。它说明当汽车充电系统失效时，汽它说明当汽车充电系统失效时，汽车尚能持续提供车尚能持续提供25A电流的能力。用电流的能力。用Cr,n (min)表表示。示。在在Cr n480min和和C20200Ah时，储备容量与时，储备容

16、量与额定容量有如下换算关系：额定容量有如下换算关系：C20= -133.3nrC,3 .20817778 3影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素 极板的构造极板的构造 极板的面积大，在允许放电范围内能参与电极板的面积大，在允许放电范围内能参与电化学反应的活性物质就多，其容量也就大。化学反应的活性物质就多，其容量也就大。放电电流放电电流 3影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素 电解液的温度电解液的温度电解液的密度电解液的密度 电解液的密度过低时会因为电解液的密度过低时会因为H+、SO4-离子数量离子数量少而导致容量下降；电解液密度过高则又会因为其少而导致容量下降；电解液密度过高则又会因为

17、其粘度增大、渗透能力降低、内阻增大、极板容易硫粘度增大、渗透能力降低、内阻增大、极板容易硫化而导致容量下降。化而导致容量下降。 干荷电蓄电池干荷电蓄电池 干荷电蓄电池可在极板组干燥状态下较长时间干荷电蓄电池可在极板组干燥状态下较长时间保持制造中所得的电荷。制造中主要是对负极板采保持制造中所得的电荷。制造中主要是对负极板采取了能提高活性物质化学稳定性的工艺措施，从而取了能提高活性物质化学稳定性的工艺措施，从而提高了极板的荷电性。提高了极板的荷电性。五五 改进型铅酸蓄电池改进型铅酸蓄电池 湿荷电蓄电池湿荷电蓄电池 湿荷电蓄电池可在极板呈湿润状态下保持其荷湿荷电蓄电池可在极板呈湿润状态下保持其荷电性

18、。湿荷电蓄电池较之干荷电蓄电池其工艺过程电性。湿荷电蓄电池较之干荷电蓄电池其工艺过程稍有些不同，存放保持荷电的时间也要短一些（约稍有些不同，存放保持荷电的时间也要短一些（约6个月）。个月）。五五 改进型铅酸蓄电池改进型铅酸蓄电池 胶体蓄电池胶体蓄电池 胶体蓄电池其电解液呈胶体状。胶体蓄电池是胶体蓄电池其电解液呈胶体状。胶体蓄电池是在其电解液中渗入了硅酸溶胶，使得电解液成为胶在其电解液中渗入了硅酸溶胶，使得电解液成为胶体状。使用中只需加蒸馏水，无需调整密度；胶体体状。使用中只需加蒸馏水，无需调整密度；胶体蓄电池的优点是电解液不会溅出。蓄电池的优点是电解液不会溅出。 缺点是胶体电解质的电阻较大，自

19、放电相对较缺点是胶体电解质的电阻较大，自放电相对较大。大。五五 改进型铅酸蓄电池改进型铅酸蓄电池 免维护蓄电池免维护蓄电池 铅蓄电池在使用时，消耗水的途径一是水的蒸发，二是铅蓄电池在使用时，消耗水的途径一是水的蒸发，二是水的电解。免维护蓄电池在使用中不需加水。水的电解。免维护蓄电池在使用中不需加水。结构特点：结构特点：极板栅架采用铅钙锡合金或低锑合金（含锑极板栅架采用铅钙锡合金或低锑合金（含锑2-3.5%2-3.5%）制）制作，减少了析气量、耗水量；作，减少了析气量、耗水量；隔板采用袋式微孔聚氯乙稀隔板将极板包住，壳体底部隔板采用袋式微孔聚氯乙稀隔板将极板包住，壳体底部不需凸筋，使电解液储存量

20、增多；不需凸筋，使电解液储存量增多；通气孔采用新型安全通气装置，阻止水蒸气和硫酸气体通气孔采用新型安全通气装置，阻止水蒸气和硫酸气体通过；通过； 单格电池间的连接条采用穿壁式贯通连接，减小了内阻。单格电池间的连接条采用穿壁式贯通连接，减小了内阻。五五 改进型铅酸蓄电池改进型铅酸蓄电池 免维护蓄电池免维护蓄电池 智能蓄电池智能蓄电池 智能蓄电池是指由起动用蓄电池（短时大电流，有压降）智能蓄电池是指由起动用蓄电池（短时大电流，有压降）和普通蓄电池（长时小电流，无压降）组成。和普通蓄电池（长时小电流，无压降）组成。LMGS1.起动机起动机 2.充电和隔离模块充电和隔离模块 3.起动蓄电池起动蓄电池 4.交流发电机交流发电机 5.用电设备用电设备