汽车电气系统第2章蓄电池

1、第二章 蓄电池,第2章 蓄电池,一、概述1、蓄电池的分类 何谓蓄电池？汽车上（电动汽车除外）使用的是哪种蓄电池？ 汽车用铅蓄电池分几种？（4种）,1.何谓蓄电池？,蓄电池是一种化学电源，即能将电能转化为化学能储存，也能通过其内部的化学反应向用电设备供电。 是一个可逆的低压直流电源。,蓄电池的分类,铅酸蓄电池,镍碱蓄电池,普通,干荷,湿荷,免维护,汽车用蓄电池,电动车 蓄电池,第一节 概述,（1）起动时； （2）发电机不发电时； （3）过载时； （4）充电； （5）保持系统电压稳定，保护电子元件。,2、 蓄电池的功用,第二节 蓄电池的结构与型号,一、蓄电池的结构,极板、隔板、电解液、外壳,第二节

2、 蓄电池的结构与型号,极板由栅架和活性物质组成。 正极板：二氧化铅（PbO2 ）, 深棕色 负极板：海绵状纯铅（Pb）,青灰色 注意： 负极板比正极板多一块。,极板组,极板：由栅架和活性物质组成。,极板有正极板和负极板之分,隔板： 在正、负极板间起绝缘作用，可使电池结构紧凑。 A-隔板有许多微孔，让电解液畅通无阻。 B-隔板一面平整，一面有沟槽。沟槽面对着正极板。使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。,注：沟槽应垂直放置，并朝向正极板。,隔板,材料：硬橡胶、塑料两种。 外壳上有链条和加液孔。,壳体：,联条：串联各单格电池 ，

3、材料为铅。 加液孔盖： （ 注意孔盖上小孔的作用） 蓄电池的每一个单格都有一个加液孔，为加注电解液和检测电解液密度所用，孔盖上有通气孔，该小孔应经常保持畅通，一便随时排除蓄电池化学反应放出的氢气和氧气，防止外壳涨列和发生事故。,附件：,电解液： 用纯硫酸和蒸馏水按一 定的比例配制成配制成的电解液比重一般在1.241.30g/ cm3之间。 对电解液浓度的选择北方南方略有不同。,二 、免维护蓄电池(MF),1.优点：不需维护、自放电少、寿命长耐过充性能好。 2.结构特点：,第三节 蓄电池的工作原理,1.电动势的建立 正极板：PbO2 Pb4+2.0V 负极板： Pb-2ePb2+ -0.1V 两

4、极板之间的 电动势为2.1V,1.电动势的建立 一个极板组的电动势也是2.1V； 要得到12V电压需串连6个单格。,第三节 蓄电池的工作原理,2.放电时化学反应为：正极板：Pb4+2ePb2+ Pb2+SO42-PbSO4 附在正极板上,第三节 蓄电池的工作原理,负极板：Pb-2ePb2+ Pb2+SO42-PbSO4 附在负极板上,二、蓄电池的放电过程,2.放电时化学反应总方程式为： PbO2 Pb 2H2SO4 2Pb SO4 2H2O 电解液中：H+OH-H2O SO4 减少 电解液硫酸浓度降低,第三节 蓄电池的工作原理,工作原理放电过程,蓄电池放电终了特征： （1）单格电池电压降到终止

5、电压； （2）电解液密度下降到最小许可值。,三、蓄电池的充电过程,工作原理充电过程,蓄电池充电终了特征： （1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态； （2）电解液密度和端电压上升到规定值，且23小时保持不变。,蓄电池的型号,6 Q 105 6Q A105 6Q B105 6Q W105 G 6Q A105S 6Q H105D,单格数,特征,额定容量,蓄电池的选用,蓄电池的选择必须符合如下两点要求： 1.电压等级必须一致 2.蓄电池的容量必须足够。,蓄电池在规定条件下放出的电量称为容量，单位为安.小时（A.h） C=Iftf,蓄电池容量的表示,额定容量,起动容量,储备容量,第四节 蓄电池的容量及

6、其影响因素,一、 蓄电池的容量,1、额定容量 蓄电池的额定容量用20h率容量表示：即将充足电的蓄电池在电 解液温度为25条件下，以20h率放电电流连续放电，直至单池平均电压降到1.75V时,输出的电量称为蓄电池的额定容量。,2、储备容量 储备容量表示了汽车充电系统失效时蓄电池向汽车提供25A恒流的能力。 蓄电池在电 解液温度为25条件下，以25A恒流放电电流连续放电，直至单池平均电压降到1.75V时的放电时间称为蓄电池的储备容量。,电解液在30时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V蓄电池为8V，6V蓄电池为4V）所放出的电量称为常温起动容量（持续时间应在5min以上。 电解液在18

7、时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V蓄电池为6V，6V蓄电池为3V）所放出的电量称为低温起动容量（持续时间应在2.5min以上）。,常温起动容量,低温起动容量,3.起动容量,二、影响容量的因素,1.构造因素：极板的面积、片数、厚度 2.使用因素： 1）放电电流 2）电解液温度 3）电解液密度,放电电流和容量的关系举例,电解液温度,电解液密度,第五节 蓄电池工作特性,电动势 静止电动势 内阻 放电特性 充电特性,电动势E（正负极板电位差） E 0= 0.84 +25 。C 25 。C =t+0.00075（t25） 静止电动势E 0 ：指其内部工作物质的运动处于暂时的平静状态时的电

8、动势。,一、 静止电动势,静止电动势是指蓄电池在静止状态(不充电也不放电)，正负极板之间的电位差(即开路电压)。它的大小与电解液的相对密度和温度有关。,二、内阻,蓄电池的内电阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、连条电阻组成。放电程度越高，极板电阻越大；温度低，粘度大，电解液电阻增大，相对密度过高或过低，电解液电阻增大。,电解液电阻与密度关系,适当采用低比重1.208g/cm3、高温度的电解液，可降低蓄电池的内阻。,内阻,极板电阻：电阻很小，且与活性物质变化而变化。 电解液电阻：与其温度和密度有关。 隔板：其材料的通透性影响电解液的电阻。 连接条：铅质，电阻很小。,放电特性：,概念：蓄电池的放电

9、特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液密度25随时间f而变化的规律。 蓄电池在恒流放电过程中，端电压的变化规律: 开始放电阶段 相对稳定阶段 迅速下降阶段 蓄电池放电终了的特征是： .单个电压降到放电终止电压(单池终止电压和放电电流有关)； .电解液密度降到最小终止值。 但应注意：放电终止电压和放电电流有关。,充电特性 ：,概念：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Uf和电解液密度25随时间f而变化的规律。 蓄电池充电终了的特征是： .端电压和电解液密度上升到最大（2.7V），且在2h小时内不上升。 .电解液中剧烈冒汽泡，呈沸腾现象。(电解水),三、放电特性,蓄电

10、池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液相对密度等参数随时间而变化的规律。,放电特性,Uf = E - IfRn,1）放电初期，极板孔隙内的硫酸迅速消耗，Uf和E从2.1V迅速下降到2V左右； 2）继续放电，当孔隙内消耗掉的硫酸和渗入的硫酸达到平衡时， Uf和E缓慢下降到1.85V； 3）放电接近终止时，活性物质大部分已转变为PbSO4而积聚在孔隙内，Uf和E迅速下降到1.75V； 2.放完电的标志 1）Uf降到放电终止电压（与放电电流有关）； 2）电解液比重下降到最小许可值，约为1.11；,1.放电过程,四、充电特性,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U

11、c和电解液密度等参数随充电时间变化的规律。,充电特性,1、充电过程UC = E + ICRn,1）充电初期，极板孔隙内表层迅速生成硫酸，使孔隙中电解液比重增大， UC和E迅速上升； 2）继续充电，当孔隙内产生硫酸的速度和向外扩散的速度达到平衡时， UC和E随整个容器内电解液比重的上升而缓慢上升； 3）UC达到2.32.4V时，极板上可能参加变化的活性物质，差不多全恢复为PbO2和Pb，继续通电，使得水电解，出现沸腾，UC上升到2.7V左右，此时应切断电源。 2、充足电的标志 1）UC上升到最大值，且两小时内不再增加； 2）电解液比重上升到最大值，且两小时内不再增加； 3）蓄电池激烈地放出大量气

12、泡，电解液沸腾。,小 结,1.铅蓄电池由哪几部分组成？（极板、隔板、电解液、外壳） 2.铅蓄电池内部分为几个单格？一格的静止电动势约为多少？ 3.正、负极板上的活性物质各是什么？（正极板Pbo2,负极板Pb） 4.铅蓄电池的每一个单格都有一个加液孔，孔盖上通气孔，其作用？ 5 .蓄电池的选择必须符合哪些要求？ 6 .国产蓄电池的编号规则？,7 .写出蓄电池充放电的化学反应综合方程式。 8 .蓄电池放电终了特征？放电时两极板上生成什么物质，电解液有何变化？ 9 .蓄电池充电终了特征？充电时两极板上各生成什么物质？电解液有何变化？ 10 .何谓蓄电池容量？单位？（蓄电池在规定条件下放出的电量。单位

13、为A.h） 11 .何谓额定容量？起动容量？ 12 .使用因素对容量有何影响？(放电电流大容量小，环境温度低容量小）,蓄电池的常见故障有：,蓄电池的外部故障有： 外壳裂纹 极柱松动 封胶干裂,蓄电池的内部故障有： 极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、极板拱曲。,第六节 蓄电池的常见故障,1.极板硫化：原因及预防措施？ 2.活性物质脱落：原因及预防措施？ 3.极板栅架腐蚀：原因及预防措施？ 4.极板短路：原因及预防措施？ 5.自行放电：原因及预防措施？ 6.极板拱曲：原因及预防措施？,第六节 蓄电池的常见故障,一、极板硫化,1故障特征： 极板上生成白色的粗晶粒硫酸铅的现象简称

14、硫化。 轻度硫化后，蓄电池内阻增大，容量变小 严重硫化后，充电放电都会异常，放电时，内阻显著增大，电压迅速下降，不能持续供给电流；充电时，单格电池电压高，可达2.8V以上，密度上升慢，温度上升快，过早出现沸腾现象。,2 产生原因： 1） 不及时充电或长期充电不足； 2） 蓄电池液面过低； 3） 长期过渡放电或小电流深度放电； 4） 新电池初充电不彻底； 5） 电解液密度过高，成分不纯； 3.防止硫化的措施： 保持蓄电池经常处于足电状态；用完电及时充电（24h内）；经常检查液面。,一、极板硫化,二、极板活性物质脱落,1 故障特征: 蓄电池输出容量下降，充电时电解液混浊，呈棕色 2故障原因：1）

15、充电电流过大； 2） 过充时间过长； 3） 低温大电流放电。 另外，汽车颠簸也会造成活性物质脱落 排除方法 轻度：更换电解液，严重报废,三、自放电,蓄电池在无负载的静态下电量自动消失的现象称为自放电。蓄电池的自放电是不可避免的。 1.故障性自放电特征: 如果充足电的蓄电池在30天之内每昼夜容量降低超过2%，称为故障性自放电。 2.故障原因： 1） 电解液含杂质过多，不纯； 2）电池表面不清洁； 3）长期存放，硫酸下沉； 4）活性物质脱落，引起短路 3.防止措施 1） 使用符合标准的硫酸和蒸馏水配置电解液; 2） 配置电解液的容器要保持清洁; 3） 防止杂质进入电池内.,四、极板短路,1故障特征

16、 充电电压很低或为零，密度上升很慢或不上升，气泡很少或无气泡 2故障原因 1）活性物质大量脱落，堆积造成 2）隔板破损 3）极板组弯曲 4）导电物进入电解液 3排除方法拆检,五、极板栅架腐蚀,1 故障特征 主要是正极板腐蚀，极板呈腐烂状态，活性物质以块装堆积在两隔板之间，蓄电池输出容量降低。 2 故障原因 主要是氧化所至，在蓄电池基本充足电以后，部分电流便开始电解水，产生氧气，使正极板腐蚀 电解液密度增大，温度升高和充电时间过长，会加速极板腐蚀。,其他故障,极板拱曲： 极板拱曲主要是长时间大电流放电所致。 单格电池极性颠倒： 现象：蓄电池电压迅速下降，不能继续使用 原因：维护不当没及时发现有故

17、障的单格电池，被其他单格电池反充电造成。,第七节 蓄电池的充电,蓄电池的适时充电，是延长蓄电池寿命，保持良好的技术状态的一种很重要的手段。所以我们必须懂得蓄电池充电的一些基本知识和基本技能。,第七节 蓄电池的充电,充电设备 汽车上用发电机 充电室用充电机,充电室充电有： 1）硅整流充电 2）晶闸管充电机 3）智能充电机,一、 充电方法,1、定压充电 2、定电流充电 3、脉冲快速充电,1、定压充电,在充电过程中，充电电源电压恒定不变。汽车上是恒压充电； 充电室的恒压充电（被充电池并联）每一支路的单格电池数相等。,你知道一个充电机可并联连接多少电池吗？,恒压充电的优缺点：,优点：充电速度快，充电时

18、间短，充电电流IC会随着电动势E的上升， 而逐渐减小到零，使充电自动停止，不必人工调整和照管。 缺点：充电电流大小不能调整，所以不能保证蓄电池彻底充足电，也不能用于初充电和去硫化充电。,2.定流充电,在充电过程中，保持充电电流恒定的充电方法。（电池串联） 此方法广泛用于初充电、补充充电、和去硫化充电。 充电电流大小的选择一般分两个阶段。,优点：充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命，可用于初充电和去硫化充电。 缺点：充电时间长，且需要经常调整充电电流。,定流充电连接图和充电特性曲线,Ic1=1/15C20 Ic2=1/30C20,Ic1=1/15C20 Ic2=1/30C20,初充电,补充充

19、电,你知道一个充电机可串联连接多少电池吗？,3.脉冲快速充电,脉冲快速充电的充电电流和方法如右图所示：,1）充电时间大大缩短； 2）可增加蓄电池的容量； 3）去硫化显著； 4）对极板的活性物质冲刷力强，易造成活性物质脱落。,蓄电池端子极性的识别： 1）看标记；2）看颜色；3）用直流电用表测量。,蓄电池保养中规定,每12个月应将蓄电池从车上拆下，在充电室给予补充充电一次，以延长蓄电池寿命 带电解液存放的蓄电池每12个月补充充电一次，以防止硫化,二、充电种类,1.初充电（普通蓄电池） 2.补充 3.间歇过充电 4.循环锻炼充电 5.去硫化充电,1.初充电（普通蓄电池） 步骤：加电解液接线选电流大小

20、充电开始充好电的蓄电池检查 1）加注电解液： 密度符合规定， 液面高度符合要求。 2）选择充电电流： 第一阶段IC=C20/15（A），当电解液开始冒气泡，且单格电池电压上升到2.4V,进入第二阶段； 第二阶段， IC=C20/30（A）。 3）接线,4）充电过程中应注意问题： 旋开加液孔； 经常观察充电电流，及时调整； 每隔2-3h应测量一次电压和密度，及时转为第二阶段； 经常测量温度，控制不高于45；,2.补充充电 蓄电池有电量不足的现象时应补充充电 发现下列情况之一应补充充电： 1）电解液密度下降到1.15g/cm3以下时 2）冬季放电超过25%时,夏季超过50 时 3）前照灯灯光暗淡，

21、表示电力不足时 4）起动无力时（非机械故障） 蓄电池补充充电电流的选择： 第一阶段IC=C20/10（A）； 第二阶段IC=C20/20（A）。,3.间歇过充（电每3个月进行一次） 目的：避免使用中蓄电池硫化。 方法：先把蓄电池充足电，然后停歇1小时，以小电流(1/2)在进行过充电，2小时左右。如此反复，直至一接入电源就沸腾为止。,4.循环锻炼充电 （每隔3个月应进行一次） 方法是： 将蓄电池完全充足电后，按20h率放电，再充电反复进行直至容量达到额定容量的90即可。,5.去硫化充电 蓄电池轻度硫化，可用充电的方法予以消除，方法如下： 1）将蓄电池按20h率放完电。 2）倒出电解液，加入蒸馏水冲洗两次，在加入蒸馏水，用IC=C20/30（A）的电流进行充电，当密度上升到1.15g/cm3时，到处电解液，再加蒸馏水继续充电，如此反复，直至密度不上升为止。 3）加入正常密度的电解液，按初充电方法进将蓄电池充足电 4）以20h率放电，检查容量，输出容量达到额定容量的80%以上，即可使用。,第八节 蓄电池使用与维护,第八节 蓄电池使用与维护,一、蓄电池的储存 1新蓄电池的