汽车电器设备与维修第2章_蓄电池讲解

《汽车电器设备与维修第2章_蓄电池讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车电器设备与维修第2章_蓄电池讲解（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第2章 蓄电池 目 录 2.1 蓄电池概述 2.2 蓄电池的工作原理和工作特性 2.3 蓄电池技术状况的检查 2.4 蓄电池的充电操作 2.5 蓄电池的使用和维护 2.6 蓄电池常见故障诊断与排除 图2-1 汽车电源与其他设备连接电路 2.1 蓄电池概述 2.1.1 蓄电池的作用 车用蓄电池是提供和储存电能的装置。它能产生直流电，与发电机并联 ，共同为汽车电器设备供电。发动机及蓄电池统称为汽车电源，其与其他设 备连接电路如图2-1所示。 在起动发动动发动 机时时，它向起动动机提供强大的起动动 电电流，同时给时给 点火系统统、电电子燃油喷喷射系统统、 仪仪表系统统等电电器设备设备 供电电。 1

2、当发电发电 机电压较电压较 低或不发电时发电时 ，如发动发动 机停止 运转转或低怠速运转转的时时候，由蓄电电池向汽车电车电 器设备设备 供电电。 2 当发电发电 机过载时过载时 ，由蓄电电池协协同发电发电 机向电电器 设备设备 供电电。 3 当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，它会 将一部分电能转化为化学能储存起来，即充电。 4 蓄电池具有以下作用： 2.1.2 蓄电池的结构 蓄电池主要由极板 、外壳、接线柱及电解 液（图中未画出）等组 成，如图2-2所示。额定 电压为12 V的蓄电池由6 个单格电池串联组成， 每个单格电池的电压约 为2 V。 图2-2 蓄电池结构 1外壳； 2塑料电池盖；

3、 3正接线柱； 4负接线柱； 5加液孔 ；6负极板； 7隔板； 8正极板 极板、隔板、电解液、外壳、联条 极板由栅架和活性物质组成。 正极板：二氧化铅（PbO2), 棕红色 负极板：海绵状纯铅（Pb）,深灰色 栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形，一般由铅锑合金 浇铸而成。 注意：负极板比正极板多一块。 1.极板 为了增大蓄电池 的容量，将多片 正、负极板分别 并联，组成正、 负极板组，装在 单体内。 2.隔板 隔板安装在正、负极板之间，其作用是使正、负极板尽量靠近而又不至 于接触引起短路，以缩小蓄电池的体积。 隔板多采用木材、微孔塑料、橡胶、纸质及玻璃纤维等材料制成。隔板 应具有良好的绝缘性

4、能，此外隔板材料应具有多孔性，以便于电解液渗透， 减小蓄电池内阻，还要具有耐酸及抗氧化性能强等特点，以适应其工作条件 。 通常情况下，隔板厚度小于1 mm，长和宽比极板略大，通常一面带有沟 槽（或玻璃纤维），安装时应将带沟槽面朝向正极板，并使沟槽竖直放置。 3.电解液 电解液的作用是使极板活性物质与其反应，完成蓄电池的充、放电过程 。电解液由蒸馏水（H2O）和密度为1.831.84 g/cm3的化学纯硫酸（H2SO4）按 一定体积或质量比配制而成。电解液的密度视厂家要求与使用地区最低气温 而定，一般为1.241.30 gcm3，电解液液面一般高于极板1015 mm。寒冷的 地区和季节应采用较大

5、密度的电解液。 4.外壳 如图2-5所示，外壳由间壁将其分 为3个或6个互相分离的小格子，每个单 格一般都有一个加液孔，用于加注电解 液或检测电解液密度。在加液孔盖上设 有通气孔，以便排出化学反应所放出的 气体，防止外壳膨胀或发生事故。底部 有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的 空间用来容纳极板脱落的活性物质，以 防极板短路。 图2-5 外壳 5.接线柱 蓄电池正、负两极板组的横板上焊有接线柱，接线柱有侧置式、圆柱式及L 形等类型，如图2-6所示。为了便于区分，在正接线柱上或旁边标有“”或 “P”记号，负接线柱上或旁边标有“”或“N”记号，也可在正接线柱上涂 红色油漆加以区分。 图2-6 蓄电池

6、接线柱外形 2.1.3 蓄电池型号及种类 1.蓄电池型号 按机械工业部JB/T 25991993 铅酸蓄电池产品型号编制方法标 准规定，铅酸蓄电池的型号由三大部 分组成，各部分之间用破折号分隔， 其内容及排列见教材表2-2。 2.蓄电池的种类 汽车用铅酸蓄电池分为普通蓄电 池、干荷电蓄电池和免维护蓄电池等 类型。 图2-7 免维护蓄电池的结构 1正接线柱； 2负接线柱保护壳； 3壳体；4正极板； 5负极板 2.2 蓄电池的工作原理和工作特性 2.2.1 蓄电池的工作原理 1.蓄电池电动势的建立 极板浸入电解液后，由 于少量的活性物质溶解于电 解液，产生了电极电位，并 且由于正、负极板的电极电

7、位不同而形成了蓄电池的电 动势，如图2-8所示。 图2-8 电动势的建立 2.蓄电池的充电过程 铅酸蓄电池充电时，应 外接一直流电源（充电机或 整流器），使正、负极板在 放电后生成的物质恢复成原 来的活性物质状态，并把外 界的电能转化为化学能储存 起来，如图2-9所示。 图2-9 充电过程 充电时化学反应为： 正极板： PbSO4 Pb2+SO42- 4H2O 4H+4OH- Pb2+-2e Pb4+ Pb4+ 4OH- Pb（OH）4 Pb（OH）4 PbO2 +4H2O SO42-+ 2H+ H2SO4 负极板： PbSO4 Pb2+SO42- Pb2+2e Pb SO42-+ 2H+ H

8、2SO4 充、放电时化学反应总方程式为： 2PbSO4 2H2O PbO2 Pb 2H2SO4 3.蓄电池的放电过程 铅酸蓄电池放电时， 在蓄电池的电位差作用下 ，负极板上的电子经负载 进入正极板形成电流。同 时在蓄电池内部进行化学 反应，如图2-10所示。 图2-10 放电过程 正极板： Pb4+2ePb2+ Pb2+SO42-PbSO4 附在正极板上 负极板： Pb-2ePb2+ Pb2+SO42-PbSO 附在负极板上 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 2.2.2 蓄电池的工作

9、特性 1.蓄电池工作参数 1）静止电动势 蓄电池处于静止状态时（不充电也不放电），正、负极板之间的电位差（ 即开路电压）称为静止电动势，通常用ES表示。其值取决于电解液的密度和温 度。电解液密度为1.051.30 g/cm3时，ES=0.85+25。 2）内阻 电流流过蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻。 蓄电池的内阻包括以下几部分： （1）极板内阻。 （2）隔板内阻。 （3）电解液内阻。 3）蓄电池的容量 蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力，是指蓄电池在完全 充足电的条件下，在允许的放电范围内所输出的电量，单位为安培小 时（Ah）。当蓄电池以恒定电流放电时，其容量C为 C=Iftf 式

10、中，If为放电电流（A）；tf为放电时间（h） 一般蓄电池容量包含以下类型： （1）理论容量。 （2）实际容量。 （3）额定容量。 （4）储备容量。 （5）起动容量。 4）影响蓄电池容量的因素 （1）构造因素。极板厚度越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高； 极板面积越大，同时参与反应的物质就越多，容量也越大；同性极板中心距越 小，蓄电池内阻越小，容量就越大。 （2）放电电流。放电电流越大，单位时间所消耗的硫酸越多，极板孔隙内 硫酸消耗较快，造成孔隙内电解液下降较快，电解液来不及渗入极板内部，就 已被表面生成的硫酸铅堵塞，致使极板内部大量的活性物质不能参加化学反应 ，因而蓄电池容量减小。 （

11、3）电解液温度。电解液温度 对容量的影响如图2-11所示。 电解液温度降低时，一方面， 电解液的黏度增大，离子运动速度 慢；另一方面，极板的收缩使得极 板表面的孔隙缩小，电解液向极板 孔隙内层渗入困难，使极板孔隙内 的活性物质不能充分利用，使蓄电 池放电容量下降。一般来讲，在正 常范围内，电解液温度每下降1 ，蓄电池容量约下降1%。 图2-11 电解液温度对容量的影响 （4）电解液密度。电解液密 度与容量的关系如图2-12所示。 适当增加电解液的密度，可 以提高蓄电池的电动势及电解液 的渗透能力，并减小电解液的内 阻，使蓄电池容量增加。但密度 过大，其黏度增加，渗透能力降 低，内阻增大，蓄电池

12、端电压及 容量将减小。电解液密度偏小有 利于提高放电电流和容量。冬季 使用的电解液，在不使其结冰的 前提下，尽可能采用较小密度的 电解液。 图2-12 电解液密度与容量的关系 2.放电特性 恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf、电动势E和电解液密度25随时 间tf变化的规律称为蓄电池的放电特性，曲线如图2-13所示。 图2-13 恒流放电特性曲线 3.充电特性 在恒流充电过程中， 蓄电池的充电电压UC 、电动势E和电解液密 度25随时间tC变化 的规律称为蓄电池的 充电特性，曲线如图2 -14所示。 图2-14 恒流充电特性曲线 1 要检查蓄电池的安装 是否牢固，线夹与接 线柱的连接是否牢固 ，

13、并及时清除线夹和 接线柱上的氧化物。 在线夹与接线柱的表 面涂上凡士林或黄油 可防止氧化。 2 要检查蓄电池盖的表面 是否清洁，应及时清除 灰尘、油污、电解液等 脏物。 3 要检查加液孔盖的通 气小孔是否畅通，以 防止因小孔堵塞引起 蓄电池内部气体积聚 而造成压力升高，压 力升高会挤裂壳体甚 至发生爆炸事故。 2.3.1 外部检查 2.3 蓄电池技术状况的检查 2.3.2 电解液密度及液面高度检查 1.电解液密度检查 用吸式密度计检测电解液密度，方法如图2-15所示。 图2-15 检测电解液密度 2.电解液液面高度检查 1）目测法 蓄电池的壳体是用透明或半透明 材料制成的，可以直接观察电解液液

14、 面的高度，判断电解液液面是否在蓄 电池外壳上、下液面线即高、低水平 线之间。 2）用玻璃管测量法 测量方法如图2-16所示，电解液 液面高度应高出极板1015 mm。注意 ：除非确知电解液溅出，否则不允许 添加硫酸溶液。 图2-16 用玻璃管测量液面高度 2.3.3 蓄电池开路电压检查 检查蓄电池开路电压时，为了获得准确的测量结果，蓄电池充电 完成后至少应等待10 min，或者接通前照灯30 s，以消除“表面充电 ”现象。然后切断所有负载，让蓄电池的电压稳定，才能进行电压检 查。对于技术状况良好的蓄电池，当以起动电流或规定的放电电流连 续放电15 s时，端电压应不低于规定值。 2.4 蓄电池

15、的充电操作 2.4.1 蓄电池充电方法 1.恒流充电 在充电过程中，充电电流恒定不变的充电方法称为恒流充电，其 连接图如图2-17所示。 图2-17 恒流充电法连接图 2.恒压充电 在充电过程中，充电电压恒定不变的充电方法称为恒压充电。恒压充电是 蓄电池在汽车上由发电机对其充电的方法，其连接简图及特性曲线如图2-18所 示。 图2-18 恒压充电 3.改进恒流充电 改进恒流充电为两阶 段充电法，在第一阶段用 较大电流充电，当单格电 池电压升到2.4 V，电解 液开始产生气泡时，将充 电电流减小一半进行第二 阶段恒流充电，直到蓄电 池完全充足电为止。改进 恒流充电特性曲线如图2- 19所示。图2

16、-19 改进恒流充电特性曲线 4.快速充电 1）脉冲快速充电 以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法称为脉冲快速充电。采用脉冲 快速充电法，新蓄电池的初充电时间不超过5 h，旧蓄电池的补充充电只需要 0.51.5 h，大大缩短了充电时间，提高了工作效率。 2）智能快速充电 利用单片机的智能功能，控制充电电流按照最佳充电电流变化而实现快 速充电的方法称为智能快速充电法。 2.4.2 蓄电池充电种类 1.初充电 对新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前进行的首次充电称为初 充电。其目的是恢复蓄电池在存放期间极板上部分活性物质因缓慢放 电和硫化而失去的电量。初充电恰当与否，对蓄电池以后的使用性能 极为重要。 进进行初充电电操作时时，加注的电电解液密度要符合厂 家规规定，液面高度符合要求。蓄电电池注入电电解液 后应应静置36 h，待温度低于35 时时才能充电电。 将蓄电电池的正接线线柱与充