第1章_汽车电源系统

1、第第1 1章章 汽车电源系统汽车电源系统 汽车电源系统由蓄电池和发电机及汽车电源系统由蓄电池和发电机及其调节器组成。二者并联，见图其调节器组成。二者并联，见图1 1：汽车蓄电池1.1铅蓄电池构造、工作原理、特性和技术参数铅蓄电池构造、工作原理、特性和技术参数1蓄电池的用途蓄电池的用途 蓄电池在下列情况下工作：蓄电池在下列情况下工作： （1）起动时供电）起动时供电 （2）发电不足时供电）发电不足时供电 （3）电网过载时供电）电网过载时供电 （4）充电）充电 （5）吸收瞬变过电压，稳定电网电压）吸收瞬变过电压，稳定电网电压l蓄电池的种类很多，在汽车上广泛采用铅酸蓄电池的种类很多，在汽车上广泛采用铅

2、酸蓄电池。蓄电池。2.普通蓄电池的构造普通蓄电池的构造u蓄电池由蓄电池由3个或个或6个单格电池串联而成，每个单格串联。个单格电池串联而成，每个单格串联。铅蓄电池由极板、隔板、电解液、外壳等组成，如图所示。铅蓄电池由极板、隔板、电解液、外壳等组成，如图所示。(1)极板组：极板组： 极板是蓄电池的核心部分，极板分为正极板和负极板是蓄电池的核心部分，极板分为正极板和负极板两种。极板由栅架和活性物质组成。极板两种。极板由栅架和活性物质组成。(2)隔板隔板 为了减少蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板为了减少蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近，但为了避免彼此接触而短路，正负极板应尽可

3、能地靠近，但为了避免彼此接触而短路，正负极板之间要用隔板隔开。之间要用隔板隔开。(3)电解液电解液 电解液是硫酸的水溶液，密度一般为电解液是硫酸的水溶液，密度一般为1.24g/cm31.28g/cm3。(4)外壳外壳 蓄电池的外壳用来盛放电解液极板组及隔板。蓄电池的外壳用来盛放电解液极板组及隔板。(5)联条联条(6)加液孔盖加液孔盖铅蓄电池的结构如图：铅蓄电池的结构如图：外外 壳壳衬衬套套正正 极极 桩桩联联条条加液孔螺塞加液孔螺塞负负 极极 桩桩负负 极极 板板隔隔 板板隔隔 板板隔隔 板板负负 极极 板板封封 口口 料料 防防护护片片正正 极极 板板凸凸 筋筋正正 极极 板板电电 解解 液

4、液蓄电池型号识别型号规定： “ JB2599-85 铅蓄电池产品型号编制方法” 串联单格数电池类型和特征额定容量如：6 Q A 60 S 6个单格特征（常见电池产品特征代号）G：高起动率S：塑料壳D：低温起动 额定容量为60Ah汉语拼音qidong（起动）的缩写，表示起动蓄电池，以区别于拖动蓄电池 工作原理工作原理 3.蓄电池的电化学反应蓄电池的电化学反应铅蓄电池主要是由浸渍在电解液中的正极板（铅蓄电池主要是由浸渍在电解液中的正极板（PbO2）、负极板）、负极板（海绵状的纯铅（海绵状的纯铅Pb）和电解液等组成的，电解液是硫酸）和电解液等组成的，电解液是硫酸（H2SO4）的水溶液，蓄电池中发生的

5、化学反应是可逆的。）的水溶液，蓄电池中发生的化学反应是可逆的。总的反应方程式：总的反应方程式：PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O（1）电势的建立）电势的建立负极：负极：Pb-2e Pb 2+ ,产生产生-0.1V电势电势正极：正极：PbO2 + 2H2O Pb (OH)4 Pb4+4OH-,产生产生2.0V电势电势反应达到相对平衡状态时，蓄电池的静止电动势反应达到相对平衡状态时，蓄电池的静止电动势E0约为：约为：E0=2.0-(-0.1)=2.1V。蓄电池工作原理PbO2(正极板)+ Pb(负极板)2H2SO4(电解液)2PbSO4(正、正极板)2H2O(电解液)

6、+放电充电+4.铅蓄电池的主要技术参数铅蓄电池的主要技术参数（1）静止电动势）静止电动势静止电动势静止电动势Ej是蓄电池在静止状态下（不充电、是蓄电池在静止状态下（不充电、不放电）正负极板的电位差（即开路电压），不放电）正负极板的电位差（即开路电压），其大小取决于电解液的相对密度和温度。其大小取决于电解液的相对密度和温度。Ej=0.84+15 C, 15 C= t + (t 15)（2）内电阻）内电阻蓄电池的内电阻包括极板、隔板、电解液、铅连蓄电池的内电阻包括极板、隔板、电解液、铅连接条的内阻。接条的内阻。铅蓄电池的内电阻一般很小，这样可以获得较大铅蓄电池的内电阻一般很小，这样可以获得较大的放

7、电电流。的放电电流。（3）蓄电池的放电、充电特性）蓄电池的放电、充电特性（3）蓄电池的容量及其影响因素）蓄电池的容量及其影响因素铅蓄电池的容量铅蓄电池的容量 蓄电池的容量标志着蓄电池对外供蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电能力，一只完全充足电的蓄电池所能够输出的电电能力，一只完全充足电的蓄电池所能够输出的电量称为蓄电池的容量，单位：量称为蓄电池的容量，单位：A.h。Q= If .t(A.h)标称容量有两种：标称容量有两种：A额定容量：是指完全充足的蓄电池在电解液平均温度额定容量：是指完全充足的蓄电池在电解液平均温度在在30情况下，以情况下，以20h放电率放电至单格电压降至放电率放电至单格电压降至

8、1.75V时所输出的电量。时所输出的电量。例如：例如：6-Q-105型蓄电池在电解液型蓄电池在电解液30 C以以5.25A放电电放电电流，连续放电流，连续放电20h，单格电压降至，单格电压降至1.75V，它的额定，它的额定容量：容量：Q=5.2520=105A.hB起动容量：它表示蓄电池在发动机起动时的供电能力，起动容量：它表示蓄电池在发动机起动时的供电能力，一般分为常温起动容量和低温起动容量两种。一般分为常温起动容量和低温起动容量两种。影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素A极板的构造等制造因素极板的构造等制造因素B放电电流放电电流 放电电流越大，容量越小。放电电流越大，容量越小。 必须严

9、格控制起动时间，每次起动的时间不得超必须严格控制起动时间，每次起动的时间不得超过过5S，而且相临两次起动应有，而且相临两次起动应有15S的休息。的休息。C电解液的温度电解液的温度 电解液的温度越低，电解液的粘度电解液的温度越低，电解液的粘度越大，电解液的渗透能力下降，同时，电解液的越大，电解液的渗透能力下降，同时，电解液的电离程度也降低，致使蓄电池的容量降低。电离程度也降低，致使蓄电池的容量降低。D电解液的密度电解液的密度 电解液密度适中时，蓄电池的容量电解液密度适中时，蓄电池的容量最大。最大。5、铅蓄电池的充电、铅蓄电池的充电（1）充电方法）充电方法 蓄电池的充电方法有定流充电、定压充电和快

10、速脉蓄电池的充电方法有定流充电、定压充电和快速脉冲充电等几种。冲充电等几种。定流充电定流充电 在充电过程中，充电电流保持在充电过程中，充电电流保持定的充电方法称为定定的充电方法称为定流充电。流充电。u 充电过程分两个阶段，第一阶段是从接上电源到单格电压上升充电过程分两个阶段，第一阶段是从接上电源到单格电压上升至至24V时，并且开始冒出气泡。第二阶段是将第一阶段充电电时，并且开始冒出气泡。第二阶段是将第一阶段充电电流减半，一直至充足为止。如图所示。流减半，一直至充足为止。如图所示。u 采用定流充电的优点是：适应性广，可任选充电电流大小，有采用定流充电的优点是：适应性广，可任选充电电流大小，有利于

11、延长蓄电池寿命；缺点是需经常调节充电电流，同时充电时利于延长蓄电池寿命；缺点是需经常调节充电电流，同时充电时间长。间长。定压充电定压充电 蓄电池在充电过程中，电源电压保持不变的充电方法蓄电池在充电过程中，电源电压保持不变的充电方法称为定压充电。称为定压充电。u 定压充电的优点是：充电时间短，充电过程中不需要有人照管，定压充电的优点是：充电时间短，充电过程中不需要有人照管，车上充电。缺点是：不适合初充电和去硫化充电；车上充电。缺点是：不适合初充电和去硫化充电；u 采用定压充电：对于采用定压充电：对于12V的蓄电池，电源电压调在的蓄电池，电源电压调在15V左右。左右。快速充电快速充电u使用快速充电

12、技术，新蓄电池初充电使用快速充电技术，新蓄电池初充电般不超过般不超过5h，补充充电也只需，补充充电也只需l2h，大大缩短充电时间，大大缩短充电时间，提高了效率。提高了效率。u在充电后期的化学反应过程中，电池两极之间的在充电后期的化学反应过程中，电池两极之间的电位差会高于两极活性物质的平衡电极电位电位差会高于两极活性物质的平衡电极电位(每单每单格为格为21V)，这种现象称为，这种现象称为“极化极化”。u极化是阻碍蓄电池充电过程中电化学反应正常进极化是阻碍蓄电池充电过程中电化学反应正常进行的主要因素，也影响充电接受能力。行的主要因素，也影响充电接受能力。u产生极化的原因有：欧姆极化；浓差极化；电化

13、产生极化的原因有：欧姆极化；浓差极化；电化学极化。学极化。u脉冲快速充电。在大电流充电中，实行短暂的停脉冲快速充电。在大电流充电中，实行短暂的停充电，在停充电中加入放电脉冲。就是脉冲快速充电，在停充电中加入放电脉冲。就是脉冲快速充电的基本方法。充电的基本方法。 （2）充电种类及规范）充电种类及规范初充电初充电 初充电的程序如下：配制或选择电初充电的程序如下：配制或选择电解液；加注电解液；开始充电；调节电解解液；加注电解液；开始充电；调节电解液相对密度；进行液相对密度；进行12次充放电循环。次充放电循环。补充充电补充充电 进行补充充电时，按表中规定进进行补充充电时，按表中规定进行。行。去硫化充电

14、去硫化充电锻炼循环充电。锻炼循环充电。1.2 普通铅蓄电池的使用与维护1.蓄电池的维护蓄电池的维护为了使铅蓄电池经常处于完好状态延长其使用寿命，工作：为了使铅蓄电池经常处于完好状态延长其使用寿命，工作：1)大电流放电时间不宜过长，使用起动机，不超过大电流放电时间不宜过长，使用起动机，不超过5s，相邻，相邻15s。3)尽量避免蓄电池过放电和长期处于欠充电状态下工作。尽量避免蓄电池过放电和长期处于欠充电状态下工作。24h内充电。内充电。4)冬季使用铅蓄电池：冬季使用铅蓄电池：保温。保温。保持充足电状态，以免结冰。保持充足电状态，以免结冰。在不结冰的前提下，尽可能采用偏低的电解液相对密度，在不结冰的

15、前提下，尽可能采用偏低的电解液相对密度，加蒸馏水时只能在充电前进行。加蒸馏水时只能在充电前进行。冷车起动前，注意发动机的预热。冷车起动前，注意发动机的预热。 2.蓄电池使用中的技术状态检查蓄电池使用中的技术状态检查汽车每行驶汽车每行驶1000km，或，或冬季冬季10-15天，夏季天，夏季5-6天，做下列检查：天，做下列检查：（1）电解液液面高度的）电解液液面高度的检查检查玻璃管玻璃管 下端液柱长度为下端液柱长度为1015mm （2）蓄电池的放电程度检查）蓄电池的放电程度检查1)用吸式密度计测量电解液密度用吸式密度计测量电解液密度每减少每减少001，相当于蓄电池，相当于蓄电池放电放电62)用高率

16、放电计测量放电电压用高率放电计测量放电电压模拟接入起动机负荷，模拟接入起动机负荷，判断蓄电池的放电程判断蓄电池的放电程度和起动能力。度和起动能力。3.3.普通铅蓄电池的常见故障普通铅蓄电池的常见故障普通铅蓄电池正常使用时，寿命可达两年。普通铅蓄电池正常使用时，寿命可达两年。故障：内部故障和外部故障故障：内部故障和外部故障主要说明常见的内部故障：极板硫化、活性物质脱落、自行放电。主要说明常见的内部故障：极板硫化、活性物质脱落、自行放电。1 1、极板硫化、极板硫化极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象称为极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象称为“硫化硫化”。这种粗晶粒硫酸铅。这种粗晶粒硫酸铅导电性能很差，孔

17、隙变小，阻碍反应。严重硫化后，在充电时电压上升导电性能很差，孔隙变小，阻碍反应。严重硫化后，在充电时电压上升快。快。“沸腾沸腾”早。密度达不到规定值。放电时，电压急剧下降。早。密度达不到规定值。放电时，电压急剧下降。硫化原因：硫化原因：1 1）长期充不足电或放电后未及时充电，）长期充不足电或放电后未及时充电，温度变化硫酸铅发生结晶现象。温度变化硫酸铅发生结晶现象。2 2）电解液液面过低。）电解液液面过低。3 3）过放电或小电流深度放电，硫酸铅深入到极板内层，充电不能恢复。）过放电或小电流深度放电，硫酸铅深入到极板内层，充电不能恢复。4 4）电解液不纯，相对密度过高和气温剧烈变化等。）电解液不纯

18、，相对密度过高和气温剧烈变化等。2 2、活性物质脱落、活性物质脱落 正极板上的二氧化铅脱落。混浊并呈褐色。充电时自正极板上的二氧化铅脱落。混浊并呈褐色。充电时自底部上升、电压上升过快、沸腾过早、密度上升缓慢；放电时，底部上升、电压上升过快、沸腾过早、密度上升缓慢；放电时，电压下降过快、容量下降。电压下降过快、容量下降。措施：措施：避免过充电和大电流长时间充、放电；避免振动；车上避免过充电和大电流长时间充、放电；避免振动；车上安装牢固。安装牢固。3 3、自行放电、自行放电无负载状态下，电量自行消失的现象。无负载状态下，电量自行消失的现象。原因：原因：1 1）电解液不纯。）电解液不纯。 2 2）电池顶部不清洁、存有电解液）电池顶