汽车电气系统-第2章蓄电池.ppt

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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 蓄电池的结构与

2、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，材料为铅。加液孔盖：（注意孔盖上小孔的

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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)。

8、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

9、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

10、，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Uc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

11、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

12、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

13、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

14、）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）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3

15、0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 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

16、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

17、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

18、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=1/15C20Ic2=1/30C20,Ic1=1/15C20Ic2=1/30C20,初充电,补充充电,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

19、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

20、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，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

21、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新蓄电池的储存；储存室要干燥、清洁、通风、

22、530度温度放置不挤压、密封加液孔和通气孔、远离热源和有害气体、不能倒置、却不能超过期限。2使用过的蓄电池的长时间储存；先充足电，然后放完电；用蒸馏水洗净，密封加液孔、通气孔。3带电解液的蓄电池的储存 充足电，每隔12个月补充充电一次。,二、新电池的启用1.普通蓄电池：清洁表面；除去密封；注入电解液；浸泡48h；初充电。2.干荷蓄电池：清洁表面；除去密封；注入电解液；浸泡0.5h。（若存放时间超过2年，应补充充电）,第八节 蓄电池使用与维护,三、蓄电池的拆装 1）轻拿轻放 2）型号相符 3）牢固、4）防锈蚀、接触良好 5）极性一致 6）接线先正极，后负极。,第八节 蓄电池使用与维护,四、蓄电池

23、维护三抓：1、抓及时、正确充电；2、抓正确使用操作；3、抓清洁保养。五防：1.防止过充和充电电流过大；2.防止过度放电；3.防止电解液液面过低;4.防止电解液密度过大;5.防止电解液内混入杂质。,五、蓄电池技术状态检测,1.外部检测：目测,2.电解液液面高度检测：目的：判断蓄电池液面高度防止硫化方法:1）目测 2）用玻璃管检测,3.电解液密度的检测：目的：判断放电程度仪器:吸式密度计方法:(见右图),吸式密度计、温度计、玻璃管,电解液相对密度和存电量之间的关系,4.蓄电池开路电压的检测,检测条件：不充电、不放电、不加蒸馏水或电解液开路电压与放电程度的关系：100 12.6以上75 12.4以上50 12.2以上25 12.0以上0 11.9以上,目的：判断蓄电池存电量和是否有故障仪器:高率放电计,5.蓄电池大电流放电检测：,