绪论、第一章 蓄电池

绪论第一章第一/二节概述/蓄电池1绪论一、汽车电气设备的发展概况20世纪50年代前---以机械为主，辅以必要的电器设备20世纪60年代------电子技术得到逐步的应用20世纪70年代------电子点火、电控喷油等多种控制20世纪80年代后---通讯技术、安全技术、可靠性、人性化等多方位发展。2二、汽车电气设备的组成

分为三大部分：电源蓄电池、发电机及调节器

用电设备起动系、点火系、照明系、信号装置、仪表及警报装置、辅助电器、电子控制系统等全车线路配电装置中央接线盒、保险装置、继电器、电线束及插接件、电路开关等

3三、汽车电气设备的特点

1、采用直流电2、采用低压电源3、采用单线制4、负极搭铁5、设有保险装置6、汽车线路有颜色和编号特征汽车电气设备特点4四、本课程的性质、任务

1、掌握汽车电气设备与相关电路的结构、基本工作原理、使用和维修、检测和调试、故障判断与排除等基本知识和技能。2、读懂汽车电路图，学会用电路图分析汽车电路的基本工作情况；能根据具体电路进行故障判断和排除；对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修；能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具、设备、仪器、仪表。

5五、课程的学习方法和考核方法

1、课前预习，多做笔记，课后复习2、理论与实践并重3、考核

每个单元结束，布置一定的作业题，同时下发一份复习资料。考核时采用理论与实践相结合的方法理论部分以书、作业、复习资料为基础实践部分按实践操作考核标准执行。

6概述一、电源系统的作用：向汽车用电设备提供低压直流电能，以保证汽车在行驶中和停车时的用电。二、电源系统的组成：主要包括交流发电机、调节器、蓄电池、电流表或其他充电状态指示装置、钥匙开关等。三、充电状态指示装置：用于指示充电系统的工作情况，反映蓄电池是处于充电还是放电状态，有指示灯、电流表、电压表等形式。7蓄电池的作用1、在发动机起动时，为起动系和相关电气设备（包括发电机的激磁绕组）供电；2、当发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时，向用电设备供电；3、当发电机超负荷时，蓄电池可协助其供电；4、吸收电路中产生的过电压，稳定电网电压，保护电子元器件。8对蓄电池的基本要求在发动机起动时，蓄电池必须能给起动机提供200~600A的电流（有的柴油发动机最大起动电流超过1000A），并且要能持续一定的时间（一般要求5~10s以上）；在发电机发生故障不能发电时，蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定的时间。所以，要求汽车用蓄电池有尽可能小的内阻和足够的容量。9起动机起动时，最大电流可达200～600安培当发电机损坏时，蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定时间。10起动用铅酸蓄电池特点1车用蓄电池内阻小23车用蓄电池电容量大短时间内能提供较大电流11蓄电池的结构极板组隔板电解液联条极桩外壳蓄电池结构：1、极板组2、隔板3、电解液4、联条5、极桩6、外壳12蓄电池1314151、正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上，铅占94％，锑占6％。目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅，可以减缓腐蚀速度，提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。负极板栅厚度：1.6－1.8mm(厚)1.2一1.4mm(薄)正极板栅厚度：2.2－2.4mm(厚)1.6一1.8mm(薄)正极板片数：4一13片负极板片数：5一14片16172．隔板常见的隔板材料有木材。微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。隔板为一厚度小于lmm，安装时，应将带沟槽的一面竖直朝向正极板。3．电解液电解液由密度为1.84g／cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成，密度一般在1.24－1.31g／cm3，使用时根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择，

18194．外壳

常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料。工程塑料。我国目前已大量生产聚丙烯等工程塑料蓄电池外壳。5．其他零部件（l）铅连接条：有外露式、跨桥式和穿壁对焊式三种（2）加注孔盖：加注孔盖上有通气孔，下端有特制的隔板，其作用是将通气孔与单格上面的空间部分地隔开，以防汽车颠簸时，电解液从通气孔溅出。

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壳体采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构，壳体内分成６个互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。

壳体的底部有凸起的筋，用来支撑极板组，并使极板上脱落下来的活性物质落入凹槽中，防止极板短路。2122有些车用蓄电池顶部还装有观察窗：1、免维护蓄电池在盖板上均设有密度与液面观察窗，俗称电眼，以显示蓄电池的充电情况及电解液液面是否过低。2、观察窗只能显示电解液密度是1.150g/cm3或更高，要实际获得正确的读数，必须使用密度计测量。23蓄电池的型号24例如：6－QAW－100S

表示由6个单格串联而成，标准电压为12V，额定容量100A·h的干荷电式免维护蓄电池，它采用了塑料整体式外壳。免维护铅蓄电池的特点1.免维护铅蓄电池的结构特点

①采用低锑合金或铅钙合金制作极板栅架；②采用密封式压铸成型极桩；③外壳为聚丙烯塑料热压而成，槽底没有肋条，体积小，质量轻；

④隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；

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⑤通气孔采用新型安全通气装置；⑥单格电池间的极板组的连接条，采用穿壁式贯通连接，可减少内阻。262．免维护铅蓄电池的使用特性

（1）使用中不需要加水

（2）自放电少，寿命长

（3）接线柱腐蚀较小

（4）起动性能好27蓄电池的工作原理PbSO4PbSO44H+28电化学反应方程式为：

PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4（正极板）（电解液）（负极板）（正极板）（电解液）（负极板）

1、蓄电池的放电正、负极板上生成硫酸铅（PbSO4），电解液中水份增加。29随着放电的进行，电解液密度减小，水份不断增多。302、蓄电池的充电在外电源的作用下，迫使２个电子从正极板返回负极板，形成从正极板流向负极板的充电电流。极板上的硫酸铅还原成二氧化铅和铅，电解液中的水份还原成硫酸。随着充电的进行，电解液中硫酸的成份增加，电解液密度增大。31正极板上：PbSO4→Pb2+＋SO42－Pb2+－2e(外电力的作用)→Ph4+Ph4+＋4OH－→Pb(OH)4Pb(OH)4→PbO2＋H2OSO42－＋2H+→H2SO4

总反应：PbSO4－2e＋2H2O＋SO42－→PbO2＋2H2SO4

负极板上的总反应：PbSO4＋2e＋2H+→Pb＋H2SO4

3233蓄电池充放电时的特征:①放电时：（H2SO4）↘,（H2O）↗,电解液密度↘②充电时：（H2SO4）↗,（H2O）↘,电解液密度↗③在充放电时，电解液密度发生变化，主要是由于正极板的活性物质发生化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。④放电终了时，极板上尚余有70％－80％的活性物质没有起作用。

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蓄电池的工作特性

1、蓄电池的静止电动势E0＝0.84＋ρ25℃

式中，E0——蓄电池的静止电动势，单位为V；

ρ25℃——25℃时电解液的密度。

ρ25℃＝ρt＋β（t－25）式中，ρt——实测的电解液密度；t——测量时电解液温度，单位为℃；

β——密度温度系数，取β＝0.00075。

352、蓄电池的内阻

蓄电池的内阻大小反映了蓄电池带负载的能力。极板电阻在完全充电状态下是很小的，但随着蓄电池放电程度的增加，覆盖在极板表面的PbSO4增多，极板电阻会随之增大。隔板电阻主要取决于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔板的电阻较小。电解液的电阻与电解液的温度和密度有关。温度降低时会因电解液的粘度增大，渗透能力下降而引起电阻增加。而电解液的密度过高或过低时，均会导致电阻增大。美国标准SAEJ546明确规定，12V蓄电池在标准负荷时的内阻为0.014Ω。363、蓄电池的充放电特性

（1）蓄电池的放电特性概念：蓄电池的放电特性是指恒流放电时，蓄电池端电压Uf、电动势E和电解液密度ρ25℃随放电时间变化的规律。

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放电时，由于蓄电池内阻尼的影响，蓄电池端电压Uf低于其电动势E，即

Uf＝E一IfR0当Uf从2.1V↘

1.85V↓1.75V时，立即停止放电。放电停止后，Uf

↗1.95V。一般来说，电解液密度每下降0.04g／cm3，蓄电池放电量大约为额定容量的25％。

蓄电池放电终了的特征如下：

①单格电池电压下降至放电终止电压，以20h放电率放电，单格电池电压降至1.75V。②电解液密度下降至最小的许可值，大约为1.11g／cm3。

38（2）蓄电池的充电特性

概念：蓄电池的充电特性是指以恒电流充电时，蓄电池充电电压、电动势E及电解液密度ρ25℃等随充电时间变化的规律。39充电时：Uc＝E＋IcR0

当蓄电池单格电池电压达到2.3～

2.4V时，极板上PbSO4已基本被还原成活性物质，这时充电接近终了。当单格电池电压升至2.7V时，继续充电2～3h，以保证蓄电池完全充电。充电停止后，单格电池电压又迅速降至2.1V左右。蓄电池充电终了的特征是：

①蓄电池的端电压上升至最大值（单个电池电压为2.7V），且2h内不再变化。

②电解液密度上升至最大值，且2h内基本不变。③蓄电池剧烈地放出大量气泡，电解液沸腾。

40影响蓄电池容量的因素

1、蓄电池的容量

C＝If·tf式中，C——蓄电池的容量，单位为A·h；If——放电电流，单位为A；tf——放电时间，单位为h。（1）额定容量概念：GB5008.1－1991标准规定，以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为（25±5）℃，密度为(1.28±0.01)g／cm3（25℃）的条件下，连续放电到规定的单格终止电压1.75V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。

41（2）额定储备容量

是指充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以25A电流放电到单格终止电压1.75V时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min。（3）起动容量表示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。起动容量有两种规定：常温起动容量和低温起动容量。①常温起动容量常温起动容量为电解液初始温度25℃时，以5min放电率的电流放电，放电5min至单格电池电压降至1．5V时所输出的电量。

42例如：对于6－Q－100型蓄电池，C20＝100A·h，在电解液初始温度为25℃时，以3C20A＝3×100A＝300A的电流放电5min，单格电池电压降至1.5V，蓄电池端电压降至1.5×6V＝9V，其起动容量为（300×5／60）A·h＝25A·h。

②低温起动容量

低温起动容量为电解液初始温度-18℃时，以5min放电率的电流放电，放电2.5min。至单相电池电压降至1V时所输出的电量。

431．极板的构造

2．放电电流：

放电电流越大，蓄电池的容量就越低。

注意：一次起动时间不应超过5S；连续两次起动应间隔15S以上。3．电解液的温度4．电解液的密度

影响蓄电池容量有以下四方面的因素：44蓄电池的充电

1、蓄电池充电的方法

充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种。（1）定流充电

在充电过程中，充电电流保持一定的充电方法称为定流充电。方法：⑴、充电电流大小：为C20的1／15－l／10；⑵、当单格电压达2.4V时，充电电流减小一半，直到充满为止。特点：有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如，新蓄电池的初充电，使用中的蓄电池补充充电，去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流，充电时间长。

45（2）定压充电在充电过程中，直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电。采用定压充电时，应注意选择充电电压。电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象，造成极板损坏；电压选择过低则会使蓄电池充电不足。一般单格电池充电电压定为2.5V，即蓄电池的充电电压应为（14.80±0.05）V（6格电池）或（7.40±0.05）V（3格电池）。此外，充电初期最大充电电流不应超过0.3C20A，否则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。

46（3）快速充电

采用快速充电，新蓄电池初充电不超过5h，补充充电只需要0.5－1.5h，大大缩短了充电时间，提高了效率。目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低，能量转换效率也较低，不能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利的影响。

47蓄电池充电的种类

1．初充电

初充电的特点是充电电流小，充电时间长。（l）加注电解液按制造厂的规定，加注一定密度的电解液。液面高出极板上沿15mm。加注电解液后，蓄电池应静置3－6h，待温度低于35℃才能进行充电。（2）初充电过程第一阶段充电电流约为额定容量的1／15，充电至电解液中逸出气泡，单格电压达到2.4v时为止。第二阶段充电电流减半，充电至电解液沸腾，密度和瑞电压连续3h不变时为止。

48（3）注意事项

①充电过程中应经常测量电解液温度，上升到40℃时应将充电电流减半；上升到45℃时应停止充电，待冷至35℃以下再行充电。

②初充电接近完毕时应测量电解液密度，如果不符合规定值，应用蒸馏水或密度为1.400g／cm3的电解液调整，调整后再充电2h。

③新蓄电池充电完毕后，要以20h放电率放电，再次充电，然后又以20h放电率再次放电。如果第二次放电的蓄电池容量不小于额定容量的90％，就可以使用了。

492．补充充电如果电解液密度下降到1.150g／cm3以下，或单格电池电压下降到1.75V以下，或冬季放电超过25％，夏季放电超过50％，或前照灯灯光比平时暗淡，或起动无力，则必须进行补充充电。补充充电可采用定流充电，也可采用定压充电。若采用定流充电方法，其充电过程与初充电相似，但充电电流可以略大一些。第一阶段的充电电流为额定容量的1／10，充电至单格电池电压达到2.4V时电流减半，直至充足。

50若采用定压充电，其充电方法如下：

①将蓄电池与充电电源连接。

②将电压调至规定值，观察充电电流，如果电流超过0.3C20A，应适当降低电压、待蓄电池电动势升高后再将电压调至规定值。③充电电流在连续2h内变化不大于0.1A，且电解液密度无明显变化，则可以认为充电结束。

513．预防硫化过充电

为预防硫化，蓄电池每隔3个月进行一次预防硫化过充电：先用补充充电的电流值将电池充足，然后间歇lh，将电流值减半继续充至沸腾，这样反复数次，直到蓄电池刚一接入直流电源充电就立即沸腾起来，这时就可以结束充电了。4．去硫充电

去硫充电：光倒出容器内的电解液，用蒸馏水反复冲洗数次，然后加入蒸馏水，用初充电电流进行充电，并且随时测量电解液密度。当密度上升到1.150g／cm3时，要加蒸馏水冲淡，继续充至密度不再上升。然后进行放电，反复进行到在6h内密度值不再变化时为止。最后按初充电的方法充电，调整电解液密度至规定值。

525、锻炼循环充电即按正常的充电方法将蓄电池充足，然后以20h放电率放完，再按正常充电方法充足。53蓄电池充电注意事项

①严格遵守各种充电方法的充电规范。②将充电机与蓄电池连接时，要注意极性。③在充电机工作时，不要连接或脱开充电机引线。

④在充电过程中，要注意电压和电解液密度。⑤在充电过程中，要注意各个单格电池的温升。⑥充电时，打开蓄电池加液孔盖，使气体顺利逸出。⑦通风好，严禁在附近产生电火花、明火和吸烟。⑧充电时，导线必须连接可靠。54蓄电池的使用与维护

1、蓄电池的维护

①定期检查蓄电池安装是否牢固，线夹与极桩的连接是否牢固，并及时清除线夹和极桩上的氧化物。在其表面涂上凡上林或黄油可防止氧化。

②经常检查蓄电池表面是否清洁，应及时清除灰尘、油污、电解液等脏物。畅通加液孔盖通气小孔。③定期检查电解液的液面高度，液面一般应高出极板10－15mm，液面过低时应及时补充蒸馏水。除非确知液面降低是由于电解液溅出所致，否则一般不允许加注硫酸溶液。④检查蓄电池的放电程度，如果放电程度冬季超过25％，夏季超过50％时，应对蓄电池进行补充充电。

55⑤定期对蓄电池进行补充充电，不考虑蓄电池放电程度强制性进行补充充电，以保证蓄电池始终保持充足电状态，避免极板硫化。定期补充充电一般为每月一次，城市公共汽车可短些，而长途运输车辆可更长一些。⑥连接蓄电池时，细心查明极性，不要接错。⑦脱开蓄电池时，始终要先拆负极（搭