汽车电器课件--第2章 蓄电池

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1、第 2 章 蓄电池,知识目标 1 简单叙述蓄电池基本结构和型号； 2 简单叙述蓄电池的基本工作原理； 3 正确描述蓄电池的容量及影响因素； 4 简单叙述蓄电池的基本工作特性； 技能目标 1 会对蓄电池技术状况进行检查和维护； 2 会对蓄电池充电； 3 能通过现象判断蓄电池的基本故障；,2 汽车蓄电池,蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化学能转化为电能，也能将电能转换为化学能。 蓄电池可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类。常用的类型有：普通、干式荷、少需维护或免维护、封闭式免维护蓄电池。,2.1.1 蓄电池分类,蓄电池,双击画面 观看视频,2.1.2 蓄电池的功用,1.起动发动机。向启动机、

2、点火系统、电子燃油喷射系统和汽车的其它电气设备供电。 2.备用供电。当发动机低速运转，向用电设备和发电机磁场绕组供电。 3.存储电能。发动机中、高速运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来。 4.协同供电。发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。 5.稳定电源电压，保护电子设备。蓄电池相当于一个大电容器，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稳定。,发电机,调节器,蓄电池,蓄电池 主要作用是发动机起动时向起动机供电。 发电机 为主电源。 调节器 作用是使发电机的输出电压保持恒定。,电源系统电路,动画演示,2.2 普通型蓄电池的结构,蓄电池主要由正极板、负极板、隔板

3、、电解液和外壳四部分组成，如图所示。,(1)极板,1)极板的结构如图所示 由栅架和活性物质组成。,2）栅架,由铅锑合金浇铸而成。普通栅架含锑量5%7%；干荷电蓄电池栅架含锑量1.5%2.3%。,目前，多采用铅低锑合金栅架或铅钙锡合金栅架。 为降低蓄电池内阻，改善启动性能，现代汽车蓄电池采用了放射型栅架。,栅架,放设型 栅架,3）活性物质,正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈深棕色。 负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。 注意：因为正极板化学反应剧烈，所以在单格电池中，负极板总比正极板多一片。使每一片正极板都处于两片负极板之间，保持其放电均匀，防止变形。,为了增大容量，一般

4、将多片正极板（413片）和多片负极板（514片）分别并联，组成正负极板组,如图所示。,4)极板组的结构,蓄电池构造,(2 )隔板,作用：在正负极板间起绝缘作用，使电池结构紧凑。 特征：（1）隔板有许多微孔，可使电解液畅通无阻。（2）隔板一面平整，一面有沟槽，沟槽面对着正极板，且与底部垂直，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。 免维护蓄电池隔板做成袋式隔板。,3. 电解液,由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成，一般密度为1.241.30g/cm3 ，使用中应根据地区、气候条件和制造厂的要求而定。 注意：不允许用工业硫酸和自来水、

5、井水、河水等配制。因其杂质多，易引起自放电，从而影响蓄电池寿命。,4. 壳体,壳体用于盛装电解液和极板组。外壳应耐酸、耐热、耐振动冲击。 外壳由橡胶外壳和聚丙烯塑料两种，普遍采用的是塑料外壳。外壳为整体式结构，壳内间壁分成3个或6个互不相通的单格。蓄电池单格电池之间均用铅质联条串联，如图 所示。 注意：每个单格电池设有一个液孔，可以加注电解液或检测电解液密度。孔盖上设有通气孔，便于排出蓄电池内部气体，防止外壳涨裂，发生事故。,单格电池间穿壁连接示意图,5.联条和极桩,2.2.2改进的铅蓄电池1. 干式荷电铅蓄电池,极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的蓄电池。 使用特点：干荷蓄电池加足电解液

6、后，静放2030min即可使用。 工艺特点：提高了负极板上的海绵状纯铅的憎水性和抗氧化性：（1）在负极板的铅膏中加入抗氧化剂；（2）在化成过程中，有一次深度放电或反复充放电循环；（3）负极板在化成过程中 进行水洗和浸渍；（4）正负极板和隔板用特 殊工艺干燥处理。,2. 免维护蓄电池,1)免维护蓄电池的结构特点（1）极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副作用；（2）采用袋式聚氯乙烯隔板，可避免活性物质脱落、极板短路；（3）采用新型安全通气装置；（4）外壳由聚丙烯塑料制成， 槽底无筋条。 2)免维护电池的使用优点（1）使用中不需加水； （2）自放电少； （3）耐过充电性能好； （4）使用寿命长；

7、 （5）内阻小，起动性好。,3) 蓄电池技术状态指示器 蓄电池技术状态指示器来指示蓄电池技术状态。 中心呈红色圆点，周围呈蓝色圆环，表示蓄电池技术状态良好。 中心呈红色圆点，周围呈无色透明圆环，表示蓄电池充电不足。 中心呈无色透明圆点，周围呈红色圆环，表示蓄电池充电不足。,免维护蓄电池电量指示,2.2.3蓄电池的型号、规格及选用,1)我国蓄电池的型号为：机械工业部JB2599-85铅蓄电池产品型号编制方法标准规定。,1,2,3,4,5,例1：EQ1090型车用6-Q-105 例2：北京2020型车用 6-QA-60,串联单格 电 池 数,蓄电池 类 型,蓄电池 特 性,额 定 容 量,特殊 性

8、能,1表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字表示。 2表示电池用途，用汉语拼音字母表示。用 Q起动用蓄电池；M摩托车用蓄电池； Jc船用蓄电池；HK飞机用蓄电池； 3极板类型，用A干荷电铅蓄电池；B薄型极板；W无需维护铅蓄电池； 4指20h率额定容量，用阿拉伯数字表示，单位为Ah； 5特出性能，用汉语拼音字母表示，G高起动性能。,2) 进口蓄电池的规格,进口蓄电池的容量规格是蓄电池国际协会（BCI和）和汽车工程学会（SAE）联合制定的。 1）储备容量（RC）指标是用时间来表示的，单位为分钟。 2）冷起动性 冷起动电流（CCA）是指在-17.80C-28.90C性（-200F）条件下，可获得的某特定

9、意义的最小电流。,2.2.4 蓄电池规格的选择,1.电压必须和汽车电器系统的额定电压一致。 2.容量必须满足汽车起动的要求。 3.蓄电池大小必须合适。,2.5 蓄电池工作原理和特性,1.蓄电池工作原理 1）蓄电池放电过程 蓄电池的化学 能变成电能的过程 称放电过程。如图 所示。,蓄电池放电示意图,2） 充电过程,电能变成化学能，如图所示。,蓄电池充电示意图,双击画面 观看视频,蓄电池充放电过程中的化学反应方程式为： PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O 结论： （1）具有可逆性。 （2）充浓放稀。 （3）正极板附近化学反应较负极板附近化学反应剧烈。,放电,充电,2. 蓄电池的工作

10、特性,1静止电动势和内阻 1）静止电动势蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。Ej=0.85 +25C（V）式中：25C温度为25C时电解液的相对密度。25C=Pt+0.00075（t - 25） 2）内电阻蓄电池内电阻包括：电解液电阻、极板电阻、隔板电阻和联条电阻。,（1）极板内阻 很小，随活性物质的变化而变化，充电时变小，放电时变大。（2）隔板内阻 与材料有关。（3）电解液内阻 温度升高，内阻下降；内阻与密度关系密度如图所示。 （4）联条内阻 很小，为定值。,2.蓄电池的放电特性,是指充足电的蓄电池在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf 和电解液密度25 随

11、放电时间的变化规律。恒流放电特性曲线如图所示。,端电压分析 U=E-IR （1）开始放电阶段（2.112V）：消耗孔隙内的硫酸，U下降较快。 （2）相对稳定阶段（21.85V）：孔内消耗孔隙内的硫酸与孔外消耗的硫酸达到动态平衡， U缓慢下降。 （3）迅速下降阶段（1.851.75V）： 蓄电池放电终了的标志： （1）单个电压降到放电终止电压值(以20小时放电率放电时，此值为1.75V） （2）电解液相对密度下降到最小许可值，约1.11g/cm3。,在恒流充电过程中，单格电池的端电压UC 和电解液相对密度25 随时间的变化规律。 恒流充电特性曲线如图所示。,3充电特性,UC 变化规律：UC =

12、E + IC Ri（1）充电开始阶段（22.2V）：孔稀内生成硫酸，端电压迅速上升。（2）稳定上升阶段（2.22.4V）：孔内生成的硫酸与孔外消耗的硫酸达到动态平衡， U缓慢s上升。（3）充电末期电压迅速上升到2.7V左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。（4）充电停止后，端电压逐渐下降至静止电动势。,蓄电池充电终了的标志： （1）电解液中剧烈冒汽泡，呈沸腾现象。(电解水) （2）电解液相对密度上升到最大值，且在23h小时内不再上升。 （3）单格端电压上升到最大值（2.7V），且在23小时不再升高。,2.3.1 蓄电池的容量及其影响因素,1. 蓄电池的容量 概念 表示蓄电池的供电能力。当蓄电池以

13、恒流放电时，其容量C等于放电电流I和放电时间t的乘积，既C=It （Ah） 分类 额定容量和起动容量 （1）额定容量 将充足电的新蓄电池在电解液温度为25时，以20h放电率的放电电流连续放电，至12V蓄电池端电压下降到10.50.05V时所输出的电量。,（2）起动容量 起动时的供电能力。分常温起动容量和低温起动容量。 常温起动容量 既电解液温度为250C时，以5min率放电的电流（3倍额定容量的电流）连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为9V）时所输出的电量。 低温起动容量 既电解液温度为-180C时，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为6V）时所输出的电量，其放电的

14、时间在2.5min以上。,2. 影响容量的因素,（1）构造因素对容量的影响极板厚度越薄，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，容量就越大。同性极板中心距越小，蓄电池内阻越小，容量越大。 （2）使用因素对容量的影响,1)放电电流 放电电流越大，蓄电池输出的容量越小。,注意 在使用起动机时，必须严格控制起动时间，每次接入起动机的时间不得超过5s，两次起动应间隔15s以上,放电电流与容量关系,2)电解液温度 电解液温度降低，蓄电池输出的容量减小，如图所示。 注意 冬季应注意对蓄电池的保温,温度粘度渗入极板困难，活性物质利用率Q；同时，粘度内阻内压降端电压Q。,电

15、解液温度与容量关系,3)电解液的相对密度 实践证明，采用较低的电解液相对密度，可以提高蓄电池输出大电流的能力和大电流放电时的容量。电解液相对密度对容量的影响如图所示。 注意 冬季，在不致结冰的前提下，应尽量采用稍低密度的电解液。,电解液相对密度与容量关系,2.4 蓄电池的充电,2.4.1 充电方法 （1）定流充电在充电过程中，充电电流恒定不变（通过调整电压，保证电流不变）。优点为：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。缺点是充电时间长，且需要经常调整充电电流。,（2）定压充电 在充电过程中，充电电压恒定不变。是蓄电池在汽车上由发电机对其充电的方法。优点为：充电速度

16、快，充电时间短，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。缺点是：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。,（3）脉冲快速充电法以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法。大电流恒流充电 IC=（0.81）C20 至单池电压升至2.4V；前停充1525ms；反向脉冲充电 IC=（1.52.0）C20 , t=1501000us；后停充2540ms，如此循环，直至充足电。 (4)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。,（5）蓄电池充电时的连接,1）定流充电时的连接 采用串联法 即把同的蓄电池串联起来接如充电电源。 可串联蓄电池单格总数和电池只数为： 蓄电池单格总数=充电机的额定充电电压/2.7 串联12V蓄电池数=充电机的额定充电电压/（2.7 6） 注意 所有串联支路的蓄电池，其容量最好相同，否则充电电流必须按容量最