项目一 蓄电池

第一章、蓄电池准时,不缺席Punctual禁止抽烟Safe认真听,不玩手机Careful不吵闹,不睡觉Active保洁净,不吃食Clean规范着装Uniform主要内容认识汽车电气系统蓄电池构造与型号工作原理和特性蓄电池的容量蓄电池的充电常见故障维护与使用免维护蓄电池汽车电源系统包括蓄电池、交流发电机及调节器。在汽车装备的蓄电池和发电机这两个电源中，蓄电池是辅助电源，发电机是主要电源。当汽车的发动机不工作时，由蓄电池供电；当发动机工作时，由发电机供电。调节器是一种电压调节装置，其功用是在发电机转速变化时自动调节发电机的输出电压并使之保持稳定。

汽车电气系统的组成1电源系统现代汽车电气系统由电源系统、起动系统、点火系统、照明与信号系统、信息显示系统、辅助电气系统、空调系统以及汽车电气设备总线路组成。概述汽车起动系统包括起动机及其控制装置，用来起动发动机。起动系统汽油发动机装备有点火系统，其功用是产生高压电火花，点燃汽缸内的可燃性气体。而柴油发动机在压缩冲程末期，吸入缸内的温度已经超过柴油的燃点，从喷油器喷出的雾状柴油遇到热空气就会立刻燃烧，因此不需要装备点火系统。点火系统汽车照明系统包括车内外各种照明灯，用以提供夜间或雾天安全行车必需的灯光照明。汽车信号系统包括转向信号灯、转向指示灯、闪光器、制动信号灯、倒车灯、喇叭等，用来提供安全行车所必需的信号。照明与信号系统汽车空调系统包括制冷、采暖、通风、空气加湿装置等，用来保持车内适宜的温度和湿度，从而保持车内空气清新。空调系统汽车电气设备总线路包括汽车导线、线束、连接器、各种控制开关、保护装置、中央继电器集线盒等，将全车线路构成了一个整体。汽车电气设备总线路（1）直流由于汽车上的蓄电池是直流电源，且蓄电池放电后必须采用直流电源对其充电，故汽车上的发电机也必须输出直流电。因此，汽车上采用直流电。

汽车电气系统的特点2汽车电气系统具有以下四个特点：（2）低压汽车电气系统标称电压有12V，24V两种，汽油车普遍采用12V电气系统，柴油车大多采用24V电气系统。采用低压电气系统的主要优点是安全。（3）单线制单线制是指从电源到用电设备只用一根导线连接，并利用汽车发动机、底盘和车身等金属机件作为各种用电设备的另一根公用导线。任何一个用电设备中的电流都是从电源的正极出发，经导线流入用电设备后，通过金属机件流回电源负极形成回路。（4）负极搭铁搭铁是指采用单线制时，将蓄电池的一个电极连接到发动机、底盘和车身等金属机件上。若蓄电池的负极与金属机件连接，则称为负极搭铁；反之，若蓄电池的正极与金属车体连接，则称为正极搭铁。我国汽车行业标准中规定，汽车电气系统统一为负极搭铁。§1-1、概述蓄电池（俗称“电瓶”）是一种将化学能转换成电能的装置，是可逆的低压直流电源。一、蓄电池的分类铅酸蓄电池镍碱蓄电池普通蓄电池免维护蓄电池干荷电蓄电池胶体蓄电池铁镍蓄电池镉镍蓄电池二、蓄电池的作用在发动机起动时，向起动机、点火系统等主要用电设备供电。在发动机不运行或低速运行时，蓄电池向各种用电设备供电。当用电设备过多、用电量超过发电机的供电能力时，蓄电池协助发电机向各种用电设备供电。稳定电压的作用。蓄电池相当于一个大电容，可以吸收电路中瞬间的过电压，以保护用电设备。§1-2、蓄电池的构造与型号一、蓄电池的构造

汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池，12V的蓄电池由6个单格蓄电池串联而成，每个单格蓄电池的标称电压为2V，充满电时为2.1V。

铅酸蓄电池由极板、隔板、电解液和壳体组成。1、极板与极板组蓄电池的极板分为正极板和负极板，它们都以铅—锑合金浇铸成的栅架为骨架，在栅架上填充活性物质制成极板。极板结构活性物质正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。普通型放射型

目前，蓄电池采用的栅架有二种，一种为普通型，另一种为放射型。其中放射型栅架具有输出电流大、内阻小的特点，在新型蓄电池中采用。极板组单格蓄电池极板组12V蓄电池极板组

为了增大蓄电池的容量，每个单格蓄电池都由多个正、负极板组成极板组。每个正极板都处于两片负极板之间，使正极板两侧充、放电均匀。正、负极板之间装有绝缘隔板，以防止极板之间短路。隔板应具有多孔性，以便电解液的自由渗透。隔板采用耐酸性和抗碱性的木质、微孔橡胶、微孔塑料及浸树脂纸质材料制成。

近年来，还将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质的脱落。2、隔板电解液是由化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液（密度为1.24～1.31克/立方厘米）。64%蒸馏水H2O+36%硫酸H2SO4=电解液密度：1.000密度：1.835密度：1.265

电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大。密度大可以提高蓄电池的容量，减少结冰的危险；但粘度增加，流动性变差，使蓄电池的容量下降，而且腐蚀作用增强，降低极板和隔板的寿命。3、电解液

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。4、壳体二、蓄电池的规格型号

蓄电池的型号按JB/T2599-1993《铅酸蓄电池产品型号编制方法》的规定，组成如下：ⅠⅡⅢ额定容量（安·时/A·h）类型和特征Q—起动型A—干荷电式W—免维护式单格蓄电池个数例如：6-QA-1056-QAW-100§1-3、蓄电池的工作原理与特性一、蓄电池的工作原理蓄电池是一个化学电源，其充电与放电过程是一种可逆的化学反应。1、电动势的建立

在正极板处，PbO2与硫酸作用而生成带正电荷的铅离子(Pb4+)沉浮在正极板上，使正极板具有约2V的正电位。

在负极板处，铅电离为铅离子（Pb2+）和电子(2e)，铅离子转移到电解液中，2个电子留在负极板上，使负极板具有约-0.1V的负电位。+2V-0.1V2.1V正、负极板上生成硫酸铅（PbSO4），电解液中水份增加。随着放电的进行，电解液密度减小。

接上负载后的化学反应2、蓄电池的放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。3、充电过程过放电：蓄电池若是在放电过程中，超过电池放电的终止电压值（单格电池电压降至1.75V），还继续放电时就可能会造成电池内阻升高，正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少。二、蓄电池的工作特性1、内阻蓄电池的内阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻及联条电阻等四部分组成。反映了蓄电池的负载能力。在相同条件下，内阻越小，输出电流就越大，负载能力越强。2、放电特性

放电特性是将充足电的蓄电池，在以20h放电率的电流连续放电过程中，端电压U、电动势E和电解液密度γ随放电时间的变化规律。

密度γ随着放电的进行而直线下降，因此，在使用中可以根据电解液的密度γ来判断蓄电池的放电程度。

静止电动势Ej与电解液的密度变化相似，单格蓄电池的放电终止电压1.75V（10.5V）。3、充电特性

充电特性是指在恒电流充电过程中，蓄电池的端电压U、电动势E和电解液密度γ随时间变化的规律。

随着充电的进行，电动势逐渐升高，电解液密度增大，充满电后，单格蓄电池的电压为2.1V（12V.6）。

我们可以根据蓄电池的开路端电压的大小，来判断其充电情况：§1-4、蓄电池的容量及影响因素一、蓄电池的容量C（教材P10）蓄电池的容量是指在放电允许范围内，蓄电池输出的电量：

C＝Ｉf×tf

（安时/A·h）1、额定容量C20

充足电的蓄电池，在电解液温度为25oC时，以20h放电率的电流连续放电到规定的终止电压(10.5V左右）时，蓄电池所输出的电量C20。2、起动容量

起动容量表征蓄电池在接起动机时的供电能力，并根据使用条件分为常温起动容量和低温起动容量。常温起动容量——在电解液温度为25oC时，以5分钟放电率的电流，连续放电到9V（12V蓄电池）时，蓄电池所输出的容量。低温起动容量——在电解液温度为-18oC时，以5分钟放电率的电流，连续放电到6V（12V蓄电池）时，蓄电池所输出的容量。二、影响蓄电池容量的因素

蓄电池的容量越大，所存贮的电能越多。蓄电池容量的大小，与放电电流、电解液的密度及极板结构等有关。①放电电流增大，蓄电池的端电压和容量下降；

②温度越低，蓄电池的容量下降，额定容量是在25oC时测得；

③电解液密度增大，可以减少内阻，提高容量，但不能过大；

④增大极板面积和片数，可以增大容量。采用簿型极板、增加极板的片数，可以在不增大蓄电池体积的情况下，提高蓄电池的容量。§免维护蓄电池免维护蓄电池又叫作MF（Maintenance-Free）蓄电池，在其使用过程中不需做任何维护或只需较少的维护工作。对于汽车用蓄电池来讲，免维护蓄电池是指在合理的使用期限内不需添加蒸馏水的蓄电池.1．免维护蓄电池的结构特征（1）新型安全的通气装置和气体收集器或催化剂。从检视窗口观察，绿点，表明蓄电池工作情况良好；看不到绿点而检视窗口显示为淡绿色，说明电解液相对密度降低，蓄电池充电不足，应及时充电；检浅黄色或说明蓄电池已无法正常工作，必须更换蓄电池。（2）袋式微孔塑料隔板部分，降低极板组的高度，使极板上部的容积增大33%，同时电解液的贮存量也相对增加。（3）穿壁式贯通连接，聚丙烯塑料热压外壳和整体式电池盖，壳体内壁薄、量轻，体积小。2．免维护蓄电池的使用特点在整个使用过程中不需补充蒸馏水。自由放电少，存放电损失少。使用寿命长。接线极柱腐蚀小。内阻小，起动性能好。主要缺点是极板制造工艺复杂，价格高。免维护蓄电池真的不需要维护吗？（1）经常检查电眼的颜色。绿色为电量充足；黑色为电量不足,需进行补充充电；灰色或淡黄色为电解液不足,因为免维护蓄电池无法加液,应该立即更换蓄电池。（2）要保持蓄电池表面清洁。在蓄电池极柱盖周围常会有黄白色糊状物，要及时清除，以免影响极柱与接线柱之间的导通性。清理干净后,将蓄电池表面擦拭干净,在极柱及接线柱上抹上黄油,保证极柱不被氧化。（3）蓄电池要在车上安放牢靠检查蓄电池在车上是否固定牢固，外壳表面否有磕碰伤，,以防在行驶中因振动而使蓄电池连线脱落,避免供电中断。（4）长期不用的汽车每隔一个月左右应将汽车发动起来,中等转速运行20分钟左右。蓄电池没电了怎么办？如何检查普通蓄电池的放电程度（1）用密度计测量电解液的密度。（2）用高功率放电计测量放电电压。如何检查免维护蓄电池的放电程度（1）检查电眼。（2）使用蓄电池检测仪检测。§1-5、蓄电池的充电一、充电方法新蓄电池、使用中的蓄电池及修复后的蓄电池等，由于技术状况不同，采用的充电步骤和规范也不同。

常用的充电方法有定流充电、定压充电和脉冲快速充电等三种。1、定流充电

在充电过程中，充电电流保持为恒定值的充电方法称为“定流充电”。

可以将不同电压值、容量相近的蓄电池串联起来充电。如果容量不同，应按容量小的蓄电池来决定充电电流。

定流充电的特点：定流充电有较大的适应性，可以根据需要选择充电电流，但充电时间长，而且需要经常调节充电电流。一般适用于新蓄电池和故障修复蓄电池的初充电。

定流充电的方法：定流充电时，随着蓄电池电动势的提高，要保持充电电流恒定，必须提高充电电压；当单格电压上升到2.4V时，应将电流减半后再充电，直到单格电压上升到2.7V，端电压和电解液密度在2-3小时内保持不变为止。2、定压充电

在充电过程中，始终保持充电电压不变的充电方法称为“定压充电”。

定压充电时，可以将相同电压值的蓄电池并联起来一起充电。定压充电电流

定压充电在充电初期，由于蓄电池的电动势较低，因而充电电流大；随着电动势的升高，充电电流逐渐减小，在接近充电终了时，充电电流已降低到很小值。

定压充电的特点：充电过程中电解液无沸腾现象，可以减少水分的损失；在充电4～5小时后，量容可达90%～95%，缩短了充电的时间。定压充电方法适用于蓄电池的补充充电，不适用于新蓄电池和故障蓄电池的初充电，汽车上发电机对蓄电池的充电为定压充电。3、快速充电

定流和定压充电的时间长，消耗的电能多，给使用带来不方便。利用快速充电，完成一次初充电，只需5小时左右；完成一次补充充电约1小时左右。

快速充电具有充电时间短、空气污染小、节省能量和去硫化效果明显等特点，已被广泛应用。二、充电种类

新蓄电池、使用中的蓄电池及修复后的蓄电池等，由于技术状况不同，采用的充电步骤和规范也不同。充电种类有：初充电、补充充电、去硫化充电、锻炼循环充电和预防硫化与均衡充电等。其中常用的为初充电和补充充电两种。1、初充电

新蓄电池和修复后的蓄电池的首次充电，称为初充电，初充电采用定流充电方法。初充电的特点是充电电流小，充电时间较长。当蓄电池的电量不足时，必须进行补充充电。2、补充充电补充充电可以采用定压充电或定流充电方法，如采用定流充电，其充电过程与初充电相似，分为两个阶段，充电电流按补充充电的电流规范进行，充电时间在13-16小时。§1-6、蓄电池的常见故障一、极板硫化（教材P15）蓄电池长期处于充电、放电状态，在极板上会生成一层白色的粗晶粒的硫酸铅，在正常充电时，不能转化为二氧化铅和铅，称为“硫酸铅硬化”，简称“硫化”。极板硫化的蓄电池的特征为：充电快，放电也快。产生的原因：详见教材P15。二、自行放电/自放电

充足电的蓄电池，放置不用而逐渐失去电量，称为“自行放电”。如果每昼夜自行放电损失的容量＜2%，为正常自行放电；如果每昼夜自行放电损失的容量＞2%，则为自行放电故障。产生自行放电的原因

1、电解液中含有杂质或极板材料中含有杂质，不同杂质之间形成电位差，引起局部放电。

2、蓄电池盖上有电解液，使正、负极形成通路。

3、长期不用，硫酸下沉，电解液上下部分浓度不等，形成电位差引起自行放电。

4、极板上活性物质脱落而沉积在壳体的底部，造成极板之间短路。三、极板活性物质脱落

活性物质从正极板上脱落下来，沉积在蓄电池的底部，在充电时可以看到褐色物质从底部升起。正极板上活性物质脱落后，使蓄电池的容量下降，且充电时不易恢复，严重时会造成极板短路或自行放电。

造成正极板上活性物质脱落的原因（1）充电时电流过大，温度过高，经常过充电等使活性物质松浮而脱落。（2）放电电流过大、过放电等使极板拱曲，也会造成活性物质脱落。四、内部短路

当蓄电池隔极损坏或极板上脱落下来的大量活性物质沉积在蓄电池底部时，都会造成蓄电池内部极板之间的短路。蓄电池内部极板的短路，使蓄电池的端电压明显下降，充电时电解液温度明显升高，而端电压和电解液密度上升缓慢，充电末期气泡较少或产生气泡太迟。§1-7、蓄电池的维护与使用一、蓄电池的维护（教