第1章_汽車電源系統(tǒng)

1、第第1 1章章 汽車電源系統(tǒng)汽車電源系統(tǒng) 汽車電源系統(tǒng)由蓄電池和發(fā)電機及汽車電源系統(tǒng)由蓄電池和發(fā)電機及其調(diào)節(jié)器組成。二者并聯(lián)，見圖其調(diào)節(jié)器組成。二者并聯(lián)，見圖1 1：汽車蓄電池1.1鉛蓄電池構(gòu)造、工作原理、特性和技術(shù)參數(shù)鉛蓄電池構(gòu)造、工作原理、特性和技術(shù)參數(shù)1蓄電池的用途蓄電池的用途 蓄電池在下列情況下工作：蓄電池在下列情況下工作： （1）起動時供電）起動時供電 （2）發(fā)電不足時供電）發(fā)電不足時供電 （3）電網(wǎng)過載時供電）電網(wǎng)過載時供電 （4）充電）充電 （5）吸收瞬變過電壓，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓）吸收瞬變過電壓，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓l蓄電池的種類很多，在汽車上廣泛采用鉛酸蓄電池的種類很多，在汽車上廣泛采用鉛

2、酸蓄電池。蓄電池。2.普通蓄電池的構(gòu)造普通蓄電池的構(gòu)造u蓄電池由蓄電池由3個或個或6個單格電池串聯(lián)而成，每個單格串聯(lián)。個單格電池串聯(lián)而成，每個單格串聯(lián)。鉛蓄電池由極板、隔板、電解液、外殼等組成，如圖所示。鉛蓄電池由極板、隔板、電解液、外殼等組成，如圖所示。(1)極板組：極板組： 極板是蓄電池的核心部分，極板分為正極板和負極板是蓄電池的核心部分，極板分為正極板和負極板兩種。極板由柵架和活性物質(zhì)組成。極板兩種。極板由柵架和活性物質(zhì)組成。(2)隔板隔板 為了減少蓄電池的內(nèi)阻和尺寸，蓄電池內(nèi)部正負極板為了減少蓄電池的內(nèi)阻和尺寸，蓄電池內(nèi)部正負極板應(yīng)盡可能地靠近，但為了避免彼此接觸而短路，正負極板應(yīng)盡可

3、能地靠近，但為了避免彼此接觸而短路，正負極板之間要用隔板隔開。之間要用隔板隔開。(3)電解液電解液 電解液是硫酸的水溶液，密度一般為電解液是硫酸的水溶液，密度一般為1.24g/cm31.28g/cm3。(4)外殼外殼 蓄電池的外殼用來盛放電解液極板組及隔板。蓄電池的外殼用來盛放電解液極板組及隔板。(5)聯(lián)條聯(lián)條(6)加液孔蓋加液孔蓋鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖：鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖：外外 殼殼襯襯套套正正 極極 樁樁聯(lián)聯(lián)條條加液孔螺塞加液孔螺塞負負 極極 樁樁負負 極極 板板隔隔 板板隔隔 板板隔隔 板板負負 極極 板板封封 口口 料料 防防護護片片正正 極極 板板凸凸 筋筋正正 極極 板板電電 解解 液

4、液蓄電池型號識別型號規(guī)定： “ JB2599-85 鉛蓄電池產(chǎn)品型號編制方法” 串聯(lián)單格數(shù)電池類型和特征額定容量如：6 Q A 60 S 6個單格特征（常見電池產(chǎn)品特征代號）G：高起動率S：塑料殼D：低溫起動 額定容量為60Ah漢語拼音qidong（起動）的縮寫，表示起動蓄電池，以區(qū)別于拖動蓄電池 工作原理工作原理 3.蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)鉛蓄電池主要是由浸漬在電解液中的正極板（鉛蓄電池主要是由浸漬在電解液中的正極板（PbO2）、負極板）、負極板（海綿狀的純鉛（海綿狀的純鉛Pb）和電解液等組成的，電解液是硫酸）和電解液等組成的，電解液是硫酸（H2SO4）的水溶液，蓄電池中發(fā)生的

5、化學(xué)反應(yīng)是可逆的。）的水溶液，蓄電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。總的反應(yīng)方程式：總的反應(yīng)方程式：PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O（1）電勢的建立）電勢的建立負極：負極：Pb-2e Pb 2+ ,產(chǎn)生產(chǎn)生-0.1V電勢電勢正極：正極：PbO2 + 2H2O Pb (OH)4 Pb4+4OH-,產(chǎn)生產(chǎn)生2.0V電勢電勢反應(yīng)達到相對平衡狀態(tài)時，蓄電池的靜止電動勢反應(yīng)達到相對平衡狀態(tài)時，蓄電池的靜止電動勢E0約為：約為：E0=2.0-(-0.1)=2.1V。蓄電池工作原理PbO2(正極板)+ Pb(負極板)2H2SO4(電解液)2PbSO4(正、正極板)2H2O(電解液)

6、+放電充電+4.鉛蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)鉛蓄電池的主要技術(shù)參數(shù)（1）靜止電動勢）靜止電動勢靜止電動勢靜止電動勢Ej是蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)下（不充電、是蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)下（不充電、不放電）正負極板的電位差（即開路電壓），不放電）正負極板的電位差（即開路電壓），其大小取決于電解液的相對密度和溫度。其大小取決于電解液的相對密度和溫度。Ej=0.84+15 C, 15 C= t + (t 15)（2）內(nèi)電阻）內(nèi)電阻蓄電池的內(nèi)電阻包括極板、隔板、電解液、鉛連蓄電池的內(nèi)電阻包括極板、隔板、電解液、鉛連接條的內(nèi)阻。接條的內(nèi)阻。鉛蓄電池的內(nèi)電阻一般很小，這樣可以獲得較大鉛蓄電池的內(nèi)電阻一般很小，這樣可以獲得較大的放

7、電電流。的放電電流。（3）蓄電池的放電、充電特性）蓄電池的放電、充電特性（3）蓄電池的容量及其影響因素）蓄電池的容量及其影響因素鉛蓄電池的容量鉛蓄電池的容量 蓄電池的容量標(biāo)志著蓄電池對外供蓄電池的容量標(biāo)志著蓄電池對外供電能力，一只完全充足電的蓄電池所能夠輸出的電電能力，一只完全充足電的蓄電池所能夠輸出的電量稱為蓄電池的容量，單位：量稱為蓄電池的容量，單位：A.h。Q= If .t(A.h)標(biāo)稱容量有兩種：標(biāo)稱容量有兩種：A額定容量：是指完全充足的蓄電池在電解液平均溫度額定容量：是指完全充足的蓄電池在電解液平均溫度在在30情況下，以情況下，以20h放電率放電至單格電壓降至放電率放電至單格電壓降至

8、1.75V時所輸出的電量。時所輸出的電量。例如：例如：6-Q-105型蓄電池在電解液型蓄電池在電解液30 C以以5.25A放電電放電電流，連續(xù)放電流，連續(xù)放電20h，單格電壓降至，單格電壓降至1.75V，它的額定，它的額定容量：容量：Q=5.2520=105A.hB起動容量：它表示蓄電池在發(fā)動機起動時的供電能力，起動容量：它表示蓄電池在發(fā)動機起動時的供電能力，一般分為常溫起動容量和低溫起動容量兩種。一般分為常溫起動容量和低溫起動容量兩種。影響蓄電池容量的因素影響蓄電池容量的因素A極板的構(gòu)造等制造因素極板的構(gòu)造等制造因素B放電電流放電電流 放電電流越大，容量越小。放電電流越大，容量越小。 必須嚴

9、格控制起動時間，每次起動的時間不得超必須嚴格控制起動時間，每次起動的時間不得超過過5S，而且相臨兩次起動應(yīng)有，而且相臨兩次起動應(yīng)有15S的休息。的休息。C電解液的溫度電解液的溫度 電解液的溫度越低，電解液的粘度電解液的溫度越低，電解液的粘度越大，電解液的滲透能力下降，同時，電解液的越大，電解液的滲透能力下降，同時，電解液的電離程度也降低，致使蓄電池的容量降低。電離程度也降低，致使蓄電池的容量降低。D電解液的密度電解液的密度 電解液密度適中時，蓄電池的容量電解液密度適中時，蓄電池的容量最大。最大。5、鉛蓄電池的充電、鉛蓄電池的充電（1）充電方法）充電方法 蓄電池的充電方法有定流充電、定壓充電和快

10、速脈蓄電池的充電方法有定流充電、定壓充電和快速脈沖充電等幾種。沖充電等幾種。定流充電定流充電 在充電過程中，充電電流保持在充電過程中，充電電流保持定的充電方法稱為定定的充電方法稱為定流充電。流充電。u 充電過程分兩個階段，第一階段是從接上電源到單格電壓上升充電過程分兩個階段，第一階段是從接上電源到單格電壓上升至至24V時，并且開始冒出氣泡。第二階段是將第一階段充電電時，并且開始冒出氣泡。第二階段是將第一階段充電電流減半，一直至充足為止。如圖所示。流減半，一直至充足為止。如圖所示。u 采用定流充電的優(yōu)點是：適應(yīng)性廣，可任選充電電流大小，有采用定流充電的優(yōu)點是：適應(yīng)性廣，可任選充電電流大小，有利于

11、延長蓄電池壽命；缺點是需經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流，同時充電時利于延長蓄電池壽命；缺點是需經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流，同時充電時間長。間長。定壓充電定壓充電 蓄電池在充電過程中，電源電壓保持不變的充電方法蓄電池在充電過程中，電源電壓保持不變的充電方法稱為定壓充電。稱為定壓充電。u 定壓充電的優(yōu)點是：充電時間短，充電過程中不需要有人照管，定壓充電的優(yōu)點是：充電時間短，充電過程中不需要有人照管，車上充電。缺點是：不適合初充電和去硫化充電；車上充電。缺點是：不適合初充電和去硫化充電；u 采用定壓充電：對于采用定壓充電：對于12V的蓄電池，電源電壓調(diào)在的蓄電池，電源電壓調(diào)在15V左右。左右?？焖俪潆娍焖俪潆妘使用快速充電

12、技術(shù)，新蓄電池初充電使用快速充電技術(shù)，新蓄電池初充電般不超過般不超過5h，補充充電也只需，補充充電也只需l2h，大大縮短充電時間，大大縮短充電時間，提高了效率。提高了效率。u在充電后期的化學(xué)反應(yīng)過程中，電池兩極之間的在充電后期的化學(xué)反應(yīng)過程中，電池兩極之間的電位差會高于兩極活性物質(zhì)的平衡電極電位電位差會高于兩極活性物質(zhì)的平衡電極電位(每單每單格為格為21V)，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為“極化極化”。u極化是阻礙蓄電池充電過程中電化學(xué)反應(yīng)正常進極化是阻礙蓄電池充電過程中電化學(xué)反應(yīng)正常進行的主要因素，也影響充電接受能力。行的主要因素，也影響充電接受能力。u產(chǎn)生極化的原因有：歐姆極化；濃差極化；電化

13、產(chǎn)生極化的原因有：歐姆極化；濃差極化；電化學(xué)極化。學(xué)極化。u脈沖快速充電。在大電流充電中，實行短暫的停脈沖快速充電。在大電流充電中，實行短暫的停充電，在停充電中加入放電脈沖。就是脈沖快速充電，在停充電中加入放電脈沖。就是脈沖快速充電的基本方法。充電的基本方法。 （2）充電種類及規(guī)范）充電種類及規(guī)范初充電初充電 初充電的程序如下：配制或選擇電初充電的程序如下：配制或選擇電解液；加注電解液；開始充電；調(diào)節(jié)電解解液；加注電解液；開始充電；調(diào)節(jié)電解液相對密度；進行液相對密度；進行12次充放電循環(huán)。次充放電循環(huán)。補充充電補充充電 進行補充充電時，按表中規(guī)定進進行補充充電時，按表中規(guī)定進行。行。去硫化充電

14、去硫化充電鍛煉循環(huán)充電。鍛煉循環(huán)充電。1.2 普通鉛蓄電池的使用與維護1.蓄電池的維護蓄電池的維護為了使鉛蓄電池經(jīng)常處于完好狀態(tài)延長其使用壽命，工作：為了使鉛蓄電池經(jīng)常處于完好狀態(tài)延長其使用壽命，工作：1)大電流放電時間不宜過長，使用起動機，不超過大電流放電時間不宜過長，使用起動機，不超過5s，相鄰，相鄰15s。3)盡量避免蓄電池過放電和長期處于欠充電狀態(tài)下工作。盡量避免蓄電池過放電和長期處于欠充電狀態(tài)下工作。24h內(nèi)充電。內(nèi)充電。4)冬季使用鉛蓄電池：冬季使用鉛蓄電池：保溫。保溫。保持充足電狀態(tài)，以免結(jié)冰。保持充足電狀態(tài)，以免結(jié)冰。在不結(jié)冰的前提下，盡可能采用偏低的電解液相對密度，在不結(jié)冰的

15、前提下，盡可能采用偏低的電解液相對密度，加蒸餾水時只能在充電前進行。加蒸餾水時只能在充電前進行。冷車起動前，注意發(fā)動機的預(yù)熱。冷車起動前，注意發(fā)動機的預(yù)熱。 2.蓄電池使用中的技術(shù)狀態(tài)檢查蓄電池使用中的技術(shù)狀態(tài)檢查汽車每行駛汽車每行駛1000km，或，或冬季冬季10-15天，夏季天，夏季5-6天，做下列檢查：天，做下列檢查：（1）電解液液面高度的）電解液液面高度的檢查檢查玻璃管玻璃管 下端液柱長度為下端液柱長度為1015mm （2）蓄電池的放電程度檢查）蓄電池的放電程度檢查1)用吸式密度計測量電解液密度用吸式密度計測量電解液密度每減少每減少001，相當(dāng)于蓄電池，相當(dāng)于蓄電池放電放電62)用高率

16、放電計測量放電電壓用高率放電計測量放電電壓模擬接入起動機負荷，模擬接入起動機負荷，判斷蓄電池的放電程判斷蓄電池的放電程度和起動能力。度和起動能力。3.3.普通鉛蓄電池的常見故障普通鉛蓄電池的常見故障普通鉛蓄電池正常使用時，壽命可達兩年。普通鉛蓄電池正常使用時，壽命可達兩年。故障：內(nèi)部故障和外部故障故障：內(nèi)部故障和外部故障主要說明常見的內(nèi)部故障：極板硫化、活性物質(zhì)脫落、自行放電。主要說明常見的內(nèi)部故障：極板硫化、活性物質(zhì)脫落、自行放電。1 1、極板硫化、極板硫化極板上生成白色粗晶粒硫酸鉛的現(xiàn)象稱為極板上生成白色粗晶粒硫酸鉛的現(xiàn)象稱為“硫化硫化”。這種粗晶粒硫酸鉛。這種粗晶粒硫酸鉛導(dǎo)電性能很差，孔

17、隙變小，阻礙反應(yīng)。嚴重硫化后，在充電時電壓上升導(dǎo)電性能很差，孔隙變小，阻礙反應(yīng)。嚴重硫化后，在充電時電壓上升快?？??！胺序v沸騰”早。密度達不到規(guī)定值。放電時，電壓急劇下降。早。密度達不到規(guī)定值。放電時，電壓急劇下降。硫化原因：硫化原因：1 1）長期充不足電或放電后未及時充電，）長期充不足電或放電后未及時充電，溫度變化硫酸鉛發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。溫度變化硫酸鉛發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。2 2）電解液液面過低。）電解液液面過低。3 3）過放電或小電流深度放電，硫酸鉛深入到極板內(nèi)層，充電不能恢復(fù)。）過放電或小電流深度放電，硫酸鉛深入到極板內(nèi)層，充電不能恢復(fù)。4 4）電解液不純，相對密度過高和氣溫劇烈變化等。）電解液不純

18、，相對密度過高和氣溫劇烈變化等。2 2、活性物質(zhì)脫落、活性物質(zhì)脫落 正極板上的二氧化鉛脫落?；鞚岵⒊屎稚?。充電時自正極板上的二氧化鉛脫落?；鞚岵⒊屎稚?。充電時自底部上升、電壓上升過快、沸騰過早、密度上升緩慢；放電時，底部上升、電壓上升過快、沸騰過早、密度上升緩慢；放電時，電壓下降過快、容量下降。電壓下降過快、容量下降。措施：措施：避免過充電和大電流長時間充、放電；避免振動；車上避免過充電和大電流長時間充、放電；避免振動；車上安裝牢固。安裝牢固。3 3、自行放電、自行放電無負載狀態(tài)下，電量自行消失的現(xiàn)象。無負載狀態(tài)下，電量自行消失的現(xiàn)象。原因：原因：1 1）電解液不純。）電解液不純。 2 2）電池頂部不清潔、存有電解液）電池頂