第1章蓄电池1

1、汽车汽车电器与电电器与电子设备子设备绪绪 论论绪论 一、汽车电器设备的组成及特点 分为电源电源和用电设备用电设备两部分。 1.电源部分电源部分:蓄电池蓄电池、发电机及调节器发电机及调节器。 蓄电池蓄电池:启动时，唯一供电电源；发电机不工作或者转速低，电压低于蓄电池电压时，向全车用电设备供电；当用电设备较多，协助发电机供电。 发电机及调节器：发电机及调节器：汽车运动中的主要电源；当发电机达到一定转速时，电压高于蓄电池电压，发电机向全车供电，并给蓄电池供电。调节器调节器主要用于三相交流发电机，以使电压维持在某一允许的相对稳定的范围内。 2.用电设备部分用电设备部分 点火系统：点火系统：按发动机工作

2、顺序产生高压电并通过火花塞跳火，保证适时、准确地点燃气缸内的可燃混合气。分为蓄电池点火和电子点火。 启动装置：启动装置：将电能转变为机械能带动发动机转动。 照明及信号设备：照明及信号设备：保证各种运行条件下的行车安全。 仪表及显示系统：仪表及显示系统：用来指示发动机与汽车的工作状况。 电器设备：电器设备：提高汽车行驶的安全性、经济性和舒适性。 电子控制装置：电子控制装置：电控燃油喷射、电控防抱死制动系统以及电子控制自动变速箱。绪论 汽车电器及电子设备组成及电源与用电设备之间的关系：绪论 3.汽车电系的特点： 低压低压：额定电压只有6V,12V和24V三种。 直流直流：电动机驱动以及对蓄电池充电

3、，均需直流电。 单线制单线制：从电源到用电设备只用一根导线，直接以车身金属件作为另一根导线。用线少，线路清晰，普遍使用。 并联连接并联连接：所有用电设备都是与蓄电池并联。但某一支路用电设备损坏时，不影响其他支路。 负极搭铁负极搭铁：电池的一极需与车架相连，若是负极，负极搭铁；若是正极，正极搭铁。 汽车电路有颜色和编号的特征汽车电路有颜色和编号的特征：为了区别，所以低压导线必须选用不同颜色的单色或双色线，并编号。 具有相对独立的电路系统具有相对独立的电路系统：包括电源电路、启动电路、点火电路、照明与信号电路、仪表与报警电路、辅助装置电路。各电路间相对独立。绪论 二、汽车电器系统的发展趋势电压升级

4、 电压升级方案： 42V电压方案：电压方案：能减少线束截面积、减小电机体积，但是对现有汽车及零部件行业冲击过大 14V/42V双电压方案双电压方案：虽能减轻对汽车及零部件行业的冲击，但是会增加汽车附加承载，电磁干扰问题，高压瞬态现象及抑制控制方法，车辆行驶时，功率流向与分配的等问题。 但是，电压升级是大势所趋。但是，电压升级是大势所趋。绪论第一章蓄电池第一章蓄电池 第一节概述第一节概述 第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 第二节第二节蓄电池的工作原理与工作特性蓄电池的工作原理与工作特性 第三节第三节蓄电池的容量及影响因素蓄电池的容量及影响因素 第四节第四节蓄电池的充电蓄电池的充电

5、 第五节第五节蓄电池蓄电池的使用与维护的使用与维护 第六节第六节蓄电池蓄电池的常见故障及其排除的常见故障及其排除 第七节第七节新型蓄电池新型蓄电池概述概述电源组成：发电机、电压调节器、蓄电池、电流表等。电源组成：发电机、电压调节器、蓄电池、电流表等。电源特点：电源特点：(1)(1)两套电源；两套电源；(2)(2)并联供电。并联供电。电源关系：电源关系：(1)(1)发动机正常工作发动机正常工作时，发电机向用电时，发电机向用电设备供电，并对蓄设备供电，并对蓄 电池充电；电池充电；(2)(2)起动发动机时，起动发动机时，蓄电池向起动机和蓄电池向起动机和点火系供电。点火系供电。概述概述其他总成作用：其

6、他总成作用：(1)(1)电流表：电流表： 用来指示蓄用来指示蓄 电池的充放电池的充放 电状况。电状况。(2)(2)调节器：调节器： 使发电机在使发电机在 转速变化时，转速变化时， 能保持其输能保持其输 出电压恒定。出电压恒定。概述概述 蓄电池是一种将化学能转变为电能的装蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。置，属于可逆的直流电源。 应用最广泛的汽车蓄电池应用最广泛的汽车蓄电池是启动型铅酸是启动型铅酸蓄电池蓄电池。 蓄电池最主要的作用是：起动发动机时蓄电池最主要的作用是：起动发动机时向起动机和点火装置供电。向起动机和点火装置供电。 汽油机起动电流为汽油机起动电流为200200

7、600600A A，有的柴有的柴油机起动电流达油机起动电流达10001000A A。 一、电池分类一、电池分类 原电池：原电池：一次电池，不能进行充电 蓄电池：蓄电池：二次电池，可以进行充电 储备电池：储备电池：电极活性物质与电解质分开存放 连续电池：连续电池：燃料电池，概述概述概述概述 二、二、蓄电池的性质与类型蓄电池的性质与类型 1.1.性质：蓄电池是一种储存、释放电能性质：蓄电池是一种储存、释放电能的装置。的装置。 2.2.种类：种类： (1)(1)按电解液种类分：按电解液种类分： 1 1）铅酸蓄电池：）铅酸蓄电池： 特点：价格便宜，内阻小。特点：价格便宜，内阻小。 分类：湿荷电蓄电池、

8、干荷电蓄电池、少维护蓄分类：湿荷电蓄电池、干荷电蓄电池、少维护蓄电池、免维护蓄电池、胶体电解质蓄电池。电池、免维护蓄电池、胶体电解质蓄电池。概述概述 2 2）镍碱蓄电池：）镍碱蓄电池：特点：容量大，使用寿命长，维护简单，但价格昂特点：容量大，使用寿命长，维护简单，但价格昂贵。贵。分类：铁镍蓄电池、镍镉蓄电池。分类：铁镍蓄电池、镍镉蓄电池。(2)(2)按电极材料分：铅蓄电池、铁镍蓄电池、镉镍蓄电池；按电极材料分：铅蓄电池、铁镍蓄电池、镉镍蓄电池；(3)(3)按使用用途分：汽车用、电瓶车用、电讯用、航标用按使用用途分：汽车用、电瓶车用、电讯用、航标用蓄电池。蓄电池。概述概述三、发动机工作时铅蓄电池

9、三、发动机工作时铅蓄电池的用途的用途1.1.起动电流：起动发动机时，蓄电池在起动电流：起动发动机时，蓄电池在5 51515S S内，要向起动机连续内，要向起动机连续供给强大电流（汽油机供给强大电流（汽油机200200600600A A，柴油机柴油机80080010001000A A）2.2.对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。3.3.用途：用途：1)1)在起动发动机时，向起动系、点火系、燃油喷射系统和其他电在起动发动机时，向起动系、点火系、燃油喷射系统和其他电器设备供电器设备供电( (如给发电机提供励磁电流如给发电机提供励磁电

10、流) )；2)2)当发电机电压低于蓄电池电压时，向用电设备和发电机磁场绕当发电机电压低于蓄电池电压时，向用电设备和发电机磁场绕组供电组供电；概述概述3)3)当取下汽车钥匙时，由蓄电池向时钟、发动机及当取下汽车钥匙时，由蓄电池向时钟、发动机及车身车身ECUECU、电子音响系统及防盗报警系统等供电；电子音响系统及防盗报警系统等供电；4 4）发电机过载时，协助发电机向用电设备供电；）发电机过载时，协助发电机向用电设备供电；5)5)在发电机正常工作时，将发电机剩余电能储存起在发电机正常工作时，将发电机剩余电能储存起来来充电；充电；6)6)蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现蓄电池相当于一个大电容

11、器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定稳定稳压稳压。铅蓄电池最突出优点：内阻小，电压高且稳定，还原铅蓄电池最突出优点：内阻小，电压高且稳定，还原系数高，成本低；系数高，成本低；缺点：比能低，可靠性差，易出现故障，需经常维护，缺点：比能低，可靠性差，易出现故障，需经常维护，寿命短。寿命短。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号一、蓄电池的构造一、蓄电池的构造组成：正极板、负组成：正极板、负极板、隔板、电解液、极板、隔板、电解液、电池盖、加液电池盖、加液孔盖、孔盖、联条、接线柱和联条、接线柱和电池电池外壳。

12、外壳。电动势：一组极板电动势：一组极板产生产生2.1V电动势电动势。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号1.1.极板极板是蓄电池的基本部件，由它是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。接受充入的电能和向外释放电能。极板一般由栅架和活性物质组成，极板一般由栅架和活性物质组成，分正极板和负极板两种。分正极板和负极板两种。（1 1）正极板上的活性物质）正极板上的活性物质是多是多孔性生物细小孔性生物细小结晶形二氧化铅，结晶形二氧化铅，呈棕红色；呈棕红色；（2 2）负极板上的活性物质是多）负极板上的活性物质是多孔性海绵状纯铅，呈青灰色。孔性海绵状纯铅，呈青灰色。 第一节第一节蓄

13、电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（3 3）栅架：）栅架：铅锑合金制成，上铅锑合金制成，上附活性物质。栅架通附活性物质。栅架通常含锑常含锑5%-7%5%-7%，加锑提，加锑提高强度和浇铸性能，高强度和浇铸性能，但抗蚀性但抗蚀性下降，会加下降，会加速氢的析出，加速消速氢的析出，加速消化电解液，缩短蓄电化电解液，缩短蓄电池寿命。池寿命。现为锑现为锑2%-3%2%-3%、砷砷0.1%-0.2%0.1%-0.2%，或是不，或是不含梯的合金，耐蚀含梯的合金，耐蚀、抗变形。抗变形。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（4 4）极板厚度）极板厚度国产负极板为国产负极板为1.81.8mmmm；正极

14、板为正极板为2.22.2mmmm。国外产品正负极国外产品正负极板均为板均为1.1-1.51.1-1.5mmmm（薄型极板薄型极板），对提），对提高比容量和改善启动高比容量和改善启动性能都是有利的。性能都是有利的。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（5 5）正极板组：）正极板组：数片正极板（一般数片正极板（一般为为4-134-13片）焊接在同一片）焊接在同一横板上构成横板上构成。机械强度。机械强度较差，横板较差，横板上铸有接线上铸有接线柱，接线柱上铸有柱，接线柱上铸有“+ +”号，有红色标志。号，有红色标志。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（6 6）负极板组：）负极

15、板组：数片负极板（一般数片负极板（一般为为5-145-14片）焊接在另一片）焊接在另一横板上构成横板上构成。横板。横板上铸上铸有接线柱，接线柱上铸有接线柱，接线柱上铸有有“- -”号，无色标。号，无色标。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（7）极板组：）极板组：1）组成：由正负极板组）组成：由正负极板组各一组组成，正负极板相间各一组组成，正负极板相间布置。为了减轻正极板反应布置。为了减轻正极板反应时的变形量，通常负极板比时的变形量，通常负极板比正极板多一片，即每片正极正极板多一片，即每片正极板两侧均有一片负极板。板两侧均有一片负极板。2）目的：增加蓄电池的）目的：增加蓄电池的容量

16、容量。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号2.2.隔板隔板（1 1）作用：为了避免相互）作用：为了避免相互接触而短路，正负极板之间接触而短路，正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。要用绝缘的隔板隔开。（2 2）要求：隔板材料应具）要求：隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且化学性能应自由渗透，而且化学性能应稳定，并具有良好的耐酸性稳定，并具有良好的耐酸性和抗氧化性。和抗氧化性。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（3 3）材料：木质、微孔橡胶、）材料：木质、微孔橡胶、微孔塑料微孔塑料、塑料纤维、浸树脂、塑料纤维、浸树脂纸质、玻璃纤维纸质、玻

17、璃纤维纸张、玻璃丝纸张、玻璃丝棉等。棉等。（4 4）结构与安装：一面平滑，）结构与安装：一面平滑，一面带槽。安装时，槽面应朝一面带槽。安装时，槽面应朝正极板，槽上下正极板，槽上下方向，因为正方向，因为正极板放电过程正化学反应激烈。极板放电过程正化学反应激烈。（5 5）免维护电池用袋式隔板）免维护电池用袋式隔板装正极板。装正极板。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 3.3.电解液电解液 （1 1）组成：铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度）组成：铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.841.84g gcmcm3 3的纯硫酸和的纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制蒸馏水按一定比例配制而成。而成。

18、（2 2）密度：一般在）密度：一般在1.241.241.311.31g gcmcm3 3的范围之内。气的范围之内。气温低用高密度（防冻），否则用低密度。温低用高密度（防冻），否则用低密度。 （3 3）影响：电解液的密度、温度、纯度影响蓄电池）影响：电解液的密度、温度、纯度影响蓄电池的性能、寿命和还原系数。一般工业用硫酸和普通水的性能、寿命和还原系数。一般工业用硫酸和普通水中，因含铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中，因含铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则易自行放电，且易损坏极板。故蓄电池电中去，否则易自行放电，且易损坏极板。故蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。

19、电解解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。电解液密度还与充放电状态直接相关。液密度还与充放电状态直接相关。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（4 4）电解液的配制：）电解液的配制：1 1）材料）材料浓硫酸（密度浓硫酸（密度1.841.84）+ +蒸馏水。蒸馏水。2 2）容器）容器陶瓷或玻璃陶瓷或玻璃容器，耐酸耐热的器皿。容器，耐酸耐热的器皿。3 3）方法）方法将适量蒸馏水倒入容器内将适量蒸馏水倒入容器内, ,再慢慢加入硫酸再慢慢加入硫酸, ,并用耐酸棒不停地慢慢搅拌。并用耐酸棒不停地慢慢搅拌。4 4）比例）比例硫酸与蒸馏水体积比：硫酸与蒸馏水体积比：1:4.331:4.33

20、重量比：重量比：1:2.361:2.365 5）目标）目标配成密度配成密度1.241.241.301.30g/cmg/cm3 3 （电解液温度为（电解液温度为2525）。）。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 5 5) )安全防护：电解液腐蚀性极强，如果安全防护：电解液腐蚀性极强，如果皮肤接触了酸液，要立即用苏打水冲洗，皮肤接触了酸液，要立即用苏打水冲洗，酸液溅到眼睛里要立即用凉水或医用冲酸液溅到眼睛里要立即用凉水或医用冲眼器冲洗，然后请医生处置。眼器冲洗，然后请医生处置。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号4.4.外壳外壳（1 1）装配：蓄电池外壳为）装配：蓄电池外

21、壳为一整体式结构的容器一整体式结构的容器，用，用来盛放极板组和电解液。来盛放极板组和电解液。（2 2）要求：外壳应耐酸、）要求：外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动耐热、耐寒、抗震动，绝，绝缘性能好，并缘性能好，并具有足够的具有足够的机械强度。机械强度。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（3 3）结构：蓄电池电压一般）结构：蓄电池电压一般有有6 6V V和和1212V V两种规格，因此，两种规格，因此，外壳内由间壁分成外壳内由间壁分成3 3个或个或6 6个互个互不相通的单格。不相通的单格。结构特点：结构特点： 沉淀槽、加液孔、加液孔盖通沉淀槽、加液孔、加液孔盖通气孔。气孔。（4 4）常

22、用材料）常用材料 ：硬质橡胶、：硬质橡胶、聚丙烯塑料等聚丙烯塑料等。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（5 5）加液孔、加液孔盖：）加液孔、加液孔盖：每个单格电池都有一个每个单格电池都有一个加液孔，旋下加液孔盖，加液孔，旋下加液孔盖，可以加注电解液或检测可以加注电解液或检测电解液密度；旋入孔盖电解液密度；旋入孔盖可防止电解液溅出，孔可防止电解液溅出，孔盖上有通气孔，使用中盖上有通气孔，使用中应保持畅通应保持畅通，可随时排，可随时排除电池内的除电池内的H2和和O2，存存放放中应保持密闭。中应保持密闭。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号（6 6）蓄电池盖：）蓄电池盖：1

23、 1）材料）材料有硬质橡胶有硬质橡胶和聚丙烯耐酸塑料两种。和聚丙烯耐酸塑料两种。2 2）密封）密封硬质橡胶盖硬质橡胶盖和硬质橡胶壳间缝隙用和硬质橡胶壳间缝隙用沥青封口剂填封；塑料沥青封口剂填封；塑料盖与塑料壳间用热接合盖与塑料壳间用热接合工艺粘合。工艺粘合。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号5 5. .联条联条（1 1）作用：将单格电池串联）作用：将单格电池串联起来，以提高蓄电池总成的起来，以提高蓄电池总成的端电压。端电压。（2 2）材料：铅）材料：铅- -锑合金。锑合金。（3 3）种类：）种类：1 1）外露式）外露式联联条条外露在盖外露在盖上。上。2 2）跨接式）跨接式联联条条

24、在盖下在盖下跨跨过间壁。过间壁。3 3）穿壁式）穿壁式联条在盖下穿联条在盖下穿过间壁过间壁。 单格间单格间穿壁式穿壁式联接方式联接方式。优点：提高比能优点：提高比能量，减少功率消量，减少功率消耗，提高端电压，耗，提高端电压，节约铅锑合金，节约铅锑合金，能够避免氧化腐能够避免氧化腐蚀，保证接触良蚀，保证接触良好，提高技术性好，提高技术性能能第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号n2)2)极柱极柱n分类：分类：nA.A.中间极柱和首尾中间极柱和首尾极柱两类。极柱两类。nB.B.正接线柱和负接正接线柱和负接线柱。正接线柱用线柱。正接线柱用“+

25、 +”符号标示，其符号标示，其上涂红色；负接线上涂红色；负接线柱上用柱上用“- -”符号标符号标示，一般不涂颜色。示，一般不涂颜色。n材料：铅材料：铅- -锑合金锑合金浇铸。浇铸。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号n形状形状第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号二、蓄电池的规格型号二、蓄电池的规格型号按照原机械工业部部颁标准按照原机械工业部部颁标准JB2599JB25998585的规定，铅蓄电地产品型号分的规定，铅蓄电地产品型号分为三段。为三段。-串联的单格电池数。如串联的单格电池数。如3 3，6 6，分别为，分别为3 3个单格个单格(6(6V)V)和和6 6个单格个单

26、格(12(12V)V)。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号-蓄电池的类型和特征，由两个汉字拼音字母组成。蓄电池的类型和特征，由两个汉字拼音字母组成。第一个字母为：第一个字母为： Q Q起动用蓄电池；起动用蓄电池； M M摩托车用蓄电池；摩托车用蓄电池；第二个字母为特征代号：第二个字母为特征代号： A A干荷电；干荷电； H H湿荷电；湿荷电； W W免维护；免维护； S S少维护；少维护； F F防酸式；防酸式； M M密闭式；密闭式； B B半密闭；半密闭； Y Y液密式；液密式； Q Q气密式；气密式； I I激活式；激活式； D D带液式；带液式； J J胶质式；胶质式；

27、无字母为干封式。无字母为干封式。第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号-蓄电池的额定容量蓄电池的额定容量 A A、额定容量额定容量我国规定用我国规定用2020h h放电率的容量表示。放电率的容量表示。 单位为单位为AhAh。 B B、特征性能特征性能 G G薄极板薄极板高高起动率起动率 S S塑料外壳塑料外壳 D D低温起动性能好低温起动性能好第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 解放解放CA1091CA1091汽车用蓄电池汽车用蓄电池 6-6-QA-100QA-100 即是即是6 6个单格电池个单格电池 额定电压额定电压1212伏伏 额定容量额定容量100100AhAh

28、 起动型干荷蓄电池起动型干荷蓄电池第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 东风东风EQ1090EQ1090汽车用蓄电池汽车用蓄电池 6-6-Q-105Q-105 即是即是6 6个单格电池个单格电池 额定电压额定电压1212伏伏 额定容量额定容量105105AhAh 起动型蓄电池起动型蓄电池第一节第一节蓄电池的构造与型号蓄电池的构造与型号 解放解放CA1170P2K2CA1170P2K2柴油车用蓄电池柴油车用蓄电池 6 6- -QAW-100SQAW-100S 即是即是6 6个单格电池个单格电池 额定电压额定电压1212伏伏 额定容量额定容量100100AhAh 起动型干荷电免维护蓄电

29、池起动型干荷电免维护蓄电池第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 一、蓄电池一、蓄电池的工作原理的工作原理 双极硫酸盐化理论双极硫酸盐化理论 蓄电池放电时参与化学反应的物质，正极板上是蓄电池放电时参与化学反应的物质，正极板上是PbOPbO2 2，负极板上是负极板上是PbPb，电解液是硫酸水溶液。电解液是硫酸水溶液。 蓄电池放电时，正极板上的蓄电池放电时，正极板上的PbOPbO2 2和负极板上和负极板上的的PbPb都变都变成成PbSOPbSO4 4水溶液，电解液中的水溶液，电解液中的H H2 2SOSO4 4减少，相对密度下减少，相对密度下降。蓄电池充电时，则按相反的方

30、向变化。降。蓄电池充电时，则按相反的方向变化。 1.电解液中的电离过程和电离平衡 电解液是硫酸水溶液，多以氢离子和酸式硫酸根离子或氢离子和硫酸根离子的形式存在。 电离过程： 硫酸在水分子作用下 H2SO4 HHSO4 HSO4又可电离为氢离子和硫酸根离子(比较困难) HSO4 HSO42 水电离为 H2O HOH 电离平衡：当电离过程的速度和离子结合成分子的速度相等时，则就建立了电离平衡。是一种动态平衡过程。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性2.2.电动势电动势的建立的建立正、负极板浸入电正、负极板浸入电解液后产生电动势。解液后产生电动势。负极板：铅溶于电负极板：

31、铅溶于电解液中，失电子生解液中，失电子生成成PbPb2+2+Pb-2ePbPb-2ePb2+2+电子留在负极板上，电子留在负极板上，使负极板具有负电使负极板具有负电位，为位，为-0.1-0.1V V。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性正极板：正极板：PbOPbO2 2溶于电解液溶于电解液PbOPbO2 2+2H+2H2 2OPb(OH)OPb(OH)4 4 Pb(OH)Pb(OH)4 4PbPb4+4+ + 4OH + 4OH- - OHOH- -留在电解液中，留在电解液中，PbPb4+4+ 沉沉附在正极板表面附在正极板表面, ,使正极板使正极板有有+2.0+2.

32、0V V在外电路未接通时，反应在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动达到动态平衡时，静止电动势为：势为： E=2.0E=2.0( (0.1)=2.1V0.1)=2.1V第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性3 3. .蓄电池的放电蓄电池的放电（1 1）概念）概念将蓄电池的化学能转将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为换成电能的过程称为放电过程。放电过程。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性（2 2）化学反应）化学反应如果将蓄电池与外电路的如果将蓄电池与外电路的负荷接通，电子负荷接通，电子e e从负极板从负极板经过外电路的负荷流往正经过

33、外电路的负荷流往正极板，使正极板的电位下极板，使正极板的电位下降，从而破坏了原有的平降，从而破坏了原有的平衡状态，发生电化学反应。衡状态，发生电化学反应。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性（3 3）结论）结论 电极间接用电器时，负极板电子转移到正极板，补充了正极板电极间接用电器时，负极板电子转移到正极板，补充了正极板电子，使反应持续进行。电子，使反应持续进行。 生成的生成的PbSOPbSO4 4分别附着在正负极板上。分别附着在正负极板上。 正负极板上的活性物质逐步转变为正负极板上的活性物质逐步转变为PbSOPbSO4 4而不断被消耗。而不断被消耗。 电解液中的电解

34、液中的H H2 2SOSO4 4不断地被消耗而变成水，电解液密度变小。因不断地被消耗而变成水，电解液密度变小。因此，测量电解液密度可以检验蓄电池放电程度。此，测量电解液密度可以检验蓄电池放电程度。 从理论上说，蓄电池这种放电过程将会使极板上所有物质全部从理论上说，蓄电池这种放电过程将会使极板上所有物质全部转变为硫酸铅，但实际转化的只有转变为硫酸铅，但实际转化的只有20-30%20-30%。因此，采用薄型、多孔。因此，采用薄型、多孔性极板可提高容量。性极板可提高容量。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性4 4. .蓄电池的充电蓄电池的充电(1)(1)概念：将电能转换成

35、概念：将电能转换成蓄电池化学能的过程称为蓄电池化学能的过程称为充电过程。充电过程。它是放电反应的逆过程。它是放电反应的逆过程。充电时蓄电池的正负两极充电时蓄电池的正负两极接通直流电源。接通直流电源。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性(2)(2)化学反应化学反应当电源电压高于蓄电池的当电源电压高于蓄电池的电动势电动势E E时，电流由蓄电池时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的的正极流入，从蓄电池的负极流出，也就是电子由负极流出，也就是电子由正极板经外电路流往负极正极板经外电路流往负极板。板。这时正负极板发生的化学这时正负极板发生的化学反应正好与放电过程相反。反应正好

36、与放电过程相反。 第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性(3)(3)结论结论在外界电场作用下，电解液中的在外界电场作用下，电解液中的H H2 2O O与负极与负极PbSOPbSO4 4均被电离，均被电离，PbPb2+2+被负极吸引并从负极上得到充电电源送来的电子，还被负极吸引并从负极上得到充电电源送来的电子，还原成原成PbPb附着在负极板上，形成海绵状附着在负极板上，形成海绵状PbPb，O O2-2-被吸引在正被吸引在正极板周围，正极板上极板周围，正极板上PbSOPbSO4 4电离出来的电离出来的PbPb2+2+在极板周围电场在极板周围电场作用下失去两个电子变成作用下

37、失去两个电子变成PbPb4+4+ ，与，与O O2-2-结合成结合成PbOPbO2 2附着在附着在正极板表面。正极板表面。SOSO4 42-2-与与H H2 2O O离解出的离解出的H H+ +结合成结合成H H2 2SOSO4 4，留在电留在电解液中。这样，正极板上解液中。这样，正极板上PbSOPbSO4 4被逐步转变成被逐步转变成PbOPbO2 2，负极负极板上的板上的PbSOPbSO4 4被逐步转变成海绵状被逐步转变成海绵状PbPb，生成的生成的H H2 2SOSO4 4使电解使电解液密度增大，蓄电池恢复到放电前的状态液密度增大，蓄电池恢复到放电前的状态。第二节第二节蓄电池的工作原理和工

38、作特性蓄电池的工作原理和工作特性(4)(4)水的分解反应水的分解反应充电过程中，电解液的相对密度将升到最大值，并会引充电过程中，电解液的相对密度将升到最大值，并会引起水的分解：起水的分解： H H2 2SOSO4 42H2H+ +SO+SO4 42-2-负极上的反应：负极上的反应： 2 2H H+ +2eH+2eH2 2正极上的反应：正极上的反应： 2 2SOSO4 42-2-+2H+2H2 2O -4e2HO -4e2H2 2SOSO4 4+O+O2 2蓄电池总的反应：蓄电池总的反应： H H2 2SOSO4 4+2H+2H2 2OHOH2 2SOSO4 4+2H+2H2 2+O+O2 2可

39、见：反应的实际是分解水：可见：反应的实际是分解水： 2 2H H2 2O2HO2H2 2+O+O2 2第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 5 5. .蓄电池充放电过程结论蓄电池充放电过程结论 (1) 蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。水将逐渐增多，电解液相对密度下降。 (2)(2)蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。水将逐渐减少，电解液相对密度增加。 (3)(3)在充放电时，电解液浓度发生变化

40、，主要是由于正在充放电时，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动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有的电解液流动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。 (4)(4)充电后期，会因电解水产生气体，应注意排气畅通，充电后期，会因电解水产生气体，应注意排气畅通，以防爆炸。以防爆炸。 第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的化学反应方程式为蓄

41、电池的化学反应方程式为: :4244222P 2PbSOOHbSOPbSOHPbO充电放电正极电解液负极正极电解液负极 二、蓄电池的工作特性二、蓄电池的工作特性 蓄电池的静止电动势及基本电特性蓄电池的静止电动势及基本电特性 蓄电池的内阻蓄电池的内阻 蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 蓄电池的充电特性蓄电池的充电特性 第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 一、电动势、内电阻以及端电压一、电动势、内电阻以及端电压 1 1. .静止电动势及基本电特性静止电动势及基本电特性 (1)(1)静止电动势静止电动势E Ej j：蓄电池处于静止状态蓄电池处于静止状态时时和标准相对密度

42、时，单格电池正负和标准相对密度时，单格电池正负极板之极板之间的电位差称为静止电动势。间的电位差称为静止电动势。 (2)(2)开路电压：理论上，开路状态下的端电开路电压：理论上，开路状态下的端电压并不等于蓄电池的电动势。但是，开路压并不等于蓄电池的电动势。但是，开路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。可以用开路电压代替静止电动势。 一般规定铅蓄电池的额定开路电压为一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.02.0V V。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 静止电动势（开路电压）静止电动势（开路电压）公式

43、公式 1)1)当温度为当温度为1515时：时： E Ej j=0.84+r=0.84+r1515（V V） 式中：式中：E Ej j静止电动势静止电动势( (V)V) 0.84 0.84温度换算系数温度换算系数 r r1515 1515时的电解液密度时的电解液密度( (g/cmg/cm3 3) ) r r1515的计算公式的计算公式 r r1515= r= rt t+0.0007(t-15)+0.0007(t-15) r rt t 任意电解液温度任意电解液温度t t时的实测相对密度；时的实测相对密度； 0.0007 0.0007 电解液相对密度系数；电解液相对密度系数； tt实测相对密度时的电

44、解液温度；实测相对密度时的电解液温度； 汽车汽车用蓄电池的电解液密度一般在用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.301.12-1.30g/cmg/cm3 3之之间，因此间，因此E ES S=1.97=1.972.152.15（V V）第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 2)2)当温度不为当温度不为1515时，密度修正为：时，密度修正为： r r1515= =r r+ +(15-t(15-t) ) 式中：式中： r r实测密度实测密度( (g/cmg/cm3 3) ) 密 度 的 温 度 换 算 系 数 。 数 值 为密 度 的 温 度 换 算 系 数 。 数 值

45、 为0.000750.00075g/cmg/cm3 3. .含义为：电解液温升含义为：电解液温升11，密度下降，密度下降0.000750.00075g/cmg/cm3 3. . t t实测温度实测温度()()第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 (3)瞬时电动势瞬时电动势 指铅蓄电池充放电过程中，标准电解液渗入极板指铅蓄电池充放电过程中，标准电解液渗入极板孔隙内进行电化学反应时，在正负极板上产生的孔隙内进行电化学反应时，在正负极板上产生的电极电位差值，用电极电位差值，用E表示。表示。 其数值仍然按照静止电动势公式计算。其数值仍然按照静止电动势公式计算。 注意：放电时

46、，瞬时电动势小于静止电动势；在注意：放电时，瞬时电动势小于静止电动势；在充电时，瞬时电动势高于静止电压。充电时，瞬时电动势高于静止电压。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性2 2、蓄电池的内阻、蓄电池的内阻(1)(1)组成组成电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条与电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条与极桩接触电极桩接触电阻阻等等。(2)(2)计算公式计算公式( (充足电，温度为充足电，温度为2020) )R R0 0=u=ue e/17.1Q/17.1Qe eu ue e蓄电池额定电压；蓄电池额定电压；Q Qe e蓄电池额定容量。蓄电池额定容量。( (3 3) )影

47、响因素影响因素 1) 1)放电程度放电程度放电程度越高，放电程度越高，PbSOPbSO4 4越多，极板电阻越大。越多，极板电阻越大。 2) 2)隔板电阻与材料隔板电阻与材料木质隔板多孔性差，其电阻比橡胶和塑料隔板电阻大。木质隔板多孔性差，其电阻比橡胶和塑料隔板电阻大。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性3)3)联条电阻与联条形式：传统的联条电阻与联条形式：传统的外露式联条比内部穿壁式、跨越外露式联条比内部穿壁式、跨越式联条电阻大。式联条电阻大。4)4)电解液密度：电解液密度一般电解液密度：电解液密度一般为为1.21.2g/cmg/cm3 3时，电阻最小，过低时，电阻

48、最小，过低（H H+ +和和SOSO4 42-2-少）或过高（粘度大）少）或过高（粘度大）内阻均增加。内阻均增加。5)5)电液温度：温度低，粘度大，电液温度：温度低，粘度大，电解液电阻大。电解液电阻大。( (4 4) )结论：铅酸蓄电池内阻一般很结论：铅酸蓄电池内阻一般很小，故可提供大电流，适于作起小，故可提供大电流，适于作起动电源。动电源。 第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 3.端电压端电压 用直流电压表测得的正负极桩之间的电压值，其值随充放用直流电压表测得的正负极桩之间的电压值，其值随充放电程度的不同而变化，用电程度的不同而变化，用u表示。表示。 放电时，与

49、瞬时电动势的关系放电时，与瞬时电动势的关系 u=E-IfR0 E瞬时电动势；瞬时电动势； If放电电流。放电电流。 充电时，与瞬时电压的关系充电时，与瞬时电压的关系 u=E+IcR0 Ic充电电流。充电电流。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性 蓄电池蓄电池端电压的测量端电压的测量 端电压包括开路电压、放电电压和充电电压，取决于端电压包括开路电压、放电电压和充电电压，取决于蓄电池的工作状况。蓄电池的工作状况。 1)开路电压：在发电机未正常工作时测量的蓄电池端开路电压：在发电机未正常工作时测量的蓄电池端电压为开路电压。一般为电压为开路电压。一般为12V。 2)充电电压

50、：在发电机正常工作时测量的蓄电池端电充电电压：在发电机正常工作时测量的蓄电池端电压为充电电压。一般为压为充电电压。一般为14V。 3)放电电压：起动发动机时测量的蓄电池端电压为放放电电压：起动发动机时测量的蓄电池端电压为放电电压。约为电电压。约为8-11V。实际测量实际测量时采用高率放电计模拟时采用高率放电计模拟起动状态。起动状态。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性二二. .蓄电池放电蓄电池放电特性特性(1)(1)概念概念在恒流放电过程中，在恒流放电过程中，蓄电池的端电压和电解蓄电池的端电压和电解液相对密度随时间而变液相对密度随时间而变化的规律。化的规律。第二节第

51、二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性第三节第三节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性2.2.放电特性放电特性(2)(2)方法方法将完全充足电的蓄电池以将完全充足电的蓄电池以2020h h放电率的电流进行放放电率的电流进行放电，在放电过程中不断地电，在放电过程中不断地调节外接的电位器，使放调节外接的电位器，使放电电流保持稳定不变，每电电流保持稳定不变，每隔一定的时间，测量端电隔一定的时间，测量端电压和电解液密度，得到如压和电解液密度，得到如图所示的放电特性曲线。图所示的放电特性曲线。 极化：在充电后期的化学反应中，电池两极间的电位差会高极化：在充电后期的化学反

52、应中，电池两极间的电位差会高于两极活性物质的平衡电位（每单格为于两极活性物质的平衡电位（每单格为2.1V），），这种现象称这种现象称为为“极化极化”。1.欧姆极化：它是电流通过极板、隔板、电解液等所产生的欧姆极化：它是电流通过极板、隔板、电解液等所产生的电压降，随正负极板上参加化学反应的活性物质多少、电解电压降，随正负极板上参加化学反应的活性物质多少、电解液的相对密度、温度的高低而变化，且在充电结束后自动消液的相对密度、温度的高低而变化，且在充电结束后自动消失。失。2.浓差极化：电解液中，离解的各种离子在电场作用下按自浓差极化：电解液中，离解的各种离子在电场作用下按自己遵循的方向向移动，在极板

53、界面上参加反应而消耗。因离己遵循的方向向移动，在极板界面上参加反应而消耗。因离子的子的“电迁移电迁移”和和“扩散扩散”速度稍慢，在电液中形成浓度差，速度稍慢，在电液中形成浓度差，造成电极电位与平衡电极电位间的差值，称为浓差极化。充造成电极电位与平衡电极电位间的差值，称为浓差极化。充电电流大，极化明显，停充后，因离子扩散而消失。电电流大，极化明显，停充后，因离子扩散而消失。3.电化学极化：充放电过程中，深层次的活性物质反应其反电化学极化：充放电过程中，深层次的活性物质反应其反应速度比电子移动速度慢，形成电荷积累，阻碍化学反应，应速度比电子移动速度慢，形成电荷积累，阻碍化学反应，引起极板极化。引起

54、极板极化。(3)(3)单格电池电压变化规单格电池电压变化规律律 1 1）开始放电阶段：端）开始放电阶段：端电压由电压由2.142.14V V迅速下降至迅速下降至2.12.1V V。极板孔隙内硫酸迅速消极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下耗，电解液密度迅速下降，浓差极化增大，端降，浓差极化增大，端电压迅速下降。电压迅速下降。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性(3)(3)单格电池电压变化规单格电池电压变化规律律 2 2）相对稳定阶段）相对稳定阶段端电压缓慢下降至端电压缓慢下降至1.851.85V V。极板孔隙外向孔隙极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消内扩散的硫

55、酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，耗的硫酸达到动态平衡，孔内外电解液密度一起缓孔内外电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢慢下降，所以端电压缓慢下降。下降。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性3 3）迅速下降阶段）迅速下降阶段端电压由端电压由1.851.85V V迅速下降至迅速下降至1.751.75V V，电解液密度达电解液密度达最小值最小值r r1515=1.11g/cm=1.11g/cm3 3。放电接近终了时，孔隙外电解液密放电接近终了时，孔隙外电解液密度已经大大下降，离子扩散速度降度已经大大下降，离子扩散速度降低；低；附着在极板表面的硫酸铅增多，孔附着在极板表

56、面的硫酸铅增多，孔隙阻塞，阻隔了活性物质与电解液隙阻塞，阻隔了活性物质与电解液的接触；的接触；硫酸铅本身导电性极差，导致内阻硫酸铅本身导电性极差，导致内阻增大。增大。放电放电接近终了时，电化学极化、浓接近终了时，电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大，差极化、欧姆极化显著增大，端电端电压压迅速下降。迅速下降。第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性4 4）蓄电池放电终了的特征）蓄电池放电终了的特征终止电压：允许的放电终止电压与放电电流大小有关，终止电压：允许的放电终止电压与放电电流大小有关，放电电流越大，则放电时间越短，允许的放电终止电压越放电电流越大，则放电时间越短，

57、允许的放电终止电压越低。低。电解液密度电解液密度1515=1.11g/cm=1.11g/cm3 3。放电电流/A0.05C200.1C200.25C201C203C20连续放电时间20h10h3h30min5min单格电池终止电压/V1.751.701.651.551.50第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性(1)(1)概念：概念：在恒流充电过程中，在恒流充电过程中，蓄电池的端电压与电解蓄电池的端电压与电解液相对密度随时间而变液相对密度随时间而变化的规律。化的规律。注意注意：充电电源必须：充电电源必须采用直流电源，以一定采用直流电源，以一定的电流强度向一只完全的电流

58、强度向一只完全放电的蓄电地进行充电。放电的蓄电地进行充电。3.3.充电特性充电特性第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性(2)(2)方法：方法：保持充电电流不变，保持充电电流不变，每隔一定时间测量单每隔一定时间测量单格电池的端电压和电格电池的端电压和电解液相对密度。解液相对密度。可以绘制出蓄电池的可以绘制出蓄电池的充电特性曲线，如图充电特性曲线，如图所示。所示。3.3.充电特性充电特性第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性1 1）充电开始阶段：）充电开始阶段：端电压迅速上升到端电压迅速上升到2.12.1V V。说明说明：开始充电时，：开始充电

59、时，孔隙内迅速生成硫孔隙内迅速生成硫酸，浓差极化增大，酸，浓差极化增大，端电压迅速上升。端电压迅速上升。(3)(3)单格电池电压变化规律单格电池电压变化规律第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性2 2）稳定上升阶段：）稳定上升阶段：端电压缓慢上升至端电压缓慢上升至2.42.4V V左右，并开始产生左右，并开始产生气泡气泡。说明说明：孔隙内生成的：孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散，当硫酸向孔隙外扩散，当硫酸生成的速度与扩散硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时，端电速度达到平衡时，端电压随整个容器内电解液压随整个容器内电解液密度变化而缓慢上升。密度变化而缓慢上升。(3)(3)单

60、格电池电压变化规律单格电池电压变化规律第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的工作原理和工作特性3 3）充电末期：电压迅）充电末期：电压迅速上升到速上升到2.72.7V V左右，且左右，且稳定不变，电解液呈沸稳定不变，电解液呈沸腾状态。腾状态。活性物质还原反应结束活性物质还原反应结束后的充电称为过充电。后的充电称为过充电。过充电电流主要用于电过充电电流主要用于电解水，应避免长时间过解水，应避免长时间过充电。切断电源后，单充电。切断电源后，单格电压迅速降至格电压迅速降至2.112.11V V。(3)(3)单格电池电压变化规律单格电池电压变化规律第二节第二节蓄电池的工作原理和工作特性蓄电池的