汽車電氣系統(tǒng)第章蓄電池

第二章蓄電池第2章蓄電池一、概述

1、蓄電池的分類

何謂蓄電池？

汽車上（電動汽車除外）使用的是哪種蓄電池？汽車用鉛蓄電池分幾種？（4種）1.何謂蓄電池？蓄電池是一種化學(xué)電源，即能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存，也能通過其內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)向用電設(shè)備供電。是一個可逆的低壓直流電源。蓄電池的分類鉛酸蓄電池鎳堿蓄電池普通干荷濕荷免維護(hù)汽車用蓄電池電動車蓄電池第一節(jié)概述（1）起動時；（2）發(fā)電機(jī)不發(fā)電時；（3）過載時；（4）充電；（5）保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，保護(hù)電子元件。2、蓄電池的功用第二節(jié)蓄電池的結(jié)構(gòu)與型號一、蓄電池的結(jié)構(gòu)極板、隔板、電解液、外殼第二節(jié)蓄電池的結(jié)構(gòu)與型號極板—由柵架和活性物質(zhì)組成。正極板：二氧化鉛（PbO2）,深棕色負(fù)極板：海綿狀純鉛（Pb）,青灰色注意：負(fù)極板比正極板多一塊。

極板組極板：由柵架和活性物質(zhì)組成。極板有正極板和負(fù)極板之分隔板：在正、負(fù)極板間起絕緣作用，可使電池結(jié)構(gòu)緊湊。A--隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻。B--隔板一面平整，一面有溝槽。溝槽面對著正極板。使充放電時，電解液能通過溝槽及時供給正極板，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。

注：溝槽槽應(yīng)垂直直放置，，并朝向向正極板板。隔板材料：硬硬橡膠、、塑料兩兩種。外殼上有有鏈條和和加液孔孔。殼體：聯(lián)條：串串聯(lián)各單單格電池池，材材料為為鉛。加液孔蓋蓋：（（注注意孔蓋蓋上小孔孔的作用用）蓄蓄電池池的每一一個單格格都有一一個加液液孔，為為加注電電解液和和檢測電電解液密密度所用用，孔蓋蓋上有通通氣孔，，該小孔孔應(yīng)經(jīng)常常保持暢暢通，一一便隨時時排除蓄蓄電池化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)放出的的氫氣和和氧氣，，防止外外殼漲列列和發(fā)生生事故。。附件：電解液：：用純硫酸和蒸餾水按一定定的比例例配制成配配制成的的電解液液比重一一般在1.24～1.30g/cm3之間。對電解液液濃度的的選擇北北方南方方略有不不同。二、免免維護(hù)蓄蓄電池(MF)1.優(yōu)點點：不需需維護(hù)、、自放電電少、壽壽命長耐耐過充性性能好。。2.結(jié)構(gòu)構(gòu)特點：：第三節(jié)蓄蓄電電池的工工作原理理1.電動動勢的建建立正極板：：

PbO2→Pb4+———＋2.0V負(fù)極板：：Pb-2e→Pb2+—-0.1V兩極板之之間的電動勢為為2.1V1.電動動勢的建建立一個極板板組的電電動勢也也是2.1V；；要得到12V電電壓需串串連6個個單格。。第三節(jié)蓄蓄電電池的工工作原理理2.放電電時化學(xué)學(xué)反應(yīng)為為：正極板：：Pb4++2e→→Pb2+Pb2++SO42-→PbSO4附在正極極板上第三節(jié)蓄蓄電電池的工工作原理理負(fù)極板：：Pb-2e→→Pb2+Pb2++SO42-→PbSO4附附在負(fù)極極板上二、蓄電電池的放放電過程程2.放電電時化學(xué)學(xué)反應(yīng)總總方程式式為：PbO2＋Pb＋＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O電解液中中：H++OH-→H2OSO4→減少電解液硫硫酸濃度度降低第三節(jié)蓄蓄電電池的工工作原理理工作原理理——放放電過程程蓄電池放放電終了了特征：：（1）單格電池池電壓降降到終止止電壓；；（2）電電解液密密度下降降到最小小許可值值。三、蓄電電池的充充電過程程工作原理理——充充電過程程蓄電池充充電終了了特征：：（1）電電解液中中有大量量氣泡冒冒出，呈呈沸騰狀狀態(tài)；（2）電電解液密密度和端端電壓上上升到規(guī)規(guī)定值，，且2～～3小時時保持不不變。蓄電池的的型號6Q1056－QA－1056－QB－1056－QW－105G6－QA－105S6－QH－105D單格數(shù)特征額定容量量蓄電池的的選用蓄電池的的選擇必必須符合合如下兩兩點要求求：1.電壓壓等級必必須一致致2.蓄電電池的容容量必須須足夠。。蓄電池在規(guī)定條條件下放放出的電電量稱為為容量，單位為為安.小小時（A.h））C=Iftf蓄電池容容量的表表示額定容量量起動容量量儲備容量量第四節(jié)蓄蓄電池池的容量量及其影影響因素素一、蓄蓄電池池的容量量1、額定定容量蓄電池的的額定容容量用20h率率容量表表示：即即將充足足電的蓄蓄電池在在電解解液溫度度為25℃條條件下，，以20h率放放電電流流連續(xù)放放電，直直至單池池平均電電壓降到到1.75V時時,輸出出的電量量稱為蓄蓄電池的的額定容容量。2、儲備備容量儲備容量量表示了了汽車充充電系統(tǒng)統(tǒng)失效時時蓄電池池向汽車車提供25A恒恒流的能能力。蓄電池在在電解解液溫度度為25℃條條件下，，以25A恒流流放電電電流連續(xù)續(xù)放電，，直至單單池平均均電壓降降到1.75V時的放放電時間間稱為蓄蓄電池的的儲備容容量。電解液在在30℃時，以以3倍額額定容量量的電流流持續(xù)放放電至終終止電壓壓（12V蓄電電池為8V，6V蓄電電池為4V）所所放出的的電量稱稱為常溫溫起動容容量（持持續(xù)時間間應(yīng)在5min以上。。電解液在在－18℃時時，以3倍額定定容量的的電流持持續(xù)放電電至終止止電壓（（12V蓄電池池為6V，6V蓄電池池為3V）所放放出的電電量稱為為低溫起起動容量量（持續(xù)續(xù)時間應(yīng)應(yīng)在2.5min以上上）。常溫起動動容量低溫起動動容量3.起動動容量二、影響響容量的的因素1.構(gòu)造造因素：極板的的面積、、片數(shù)、、厚度2.使用用因素：1）放電電電流2）電解解液溫度度3）電解解液密度度放電電流流和容量量的關(guān)系系舉例電解液溫溫度電解液密密度第五節(jié)蓄蓄電池工工作特性性電動勢靜止電動動勢內(nèi)阻放電特性性充電特性性電動勢E（正負(fù)負(fù)極板電電位差））E0=0.84+ρ25。Cρ25。C=ρt+0.00075（t—25）靜止電動動勢E0：指其內(nèi)內(nèi)部工作作物質(zhì)的的運(yùn)動處處于暫時時的平靜靜狀態(tài)時時的電動動勢。一、靜靜止電動動勢靜止電動動勢是指指蓄電池池在靜止止?fàn)顟B(tài)(不充電電也不放放電)，，正負(fù)極極板之間間的電位位差(即即開路電電壓)。。它的大大小與電電解液的的相對密密度和溫溫度有關(guān)關(guān)。二、內(nèi)阻阻蓄電池的的內(nèi)電阻阻由極板板電阻、、電解液液電阻、、隔板電電阻、連連條電阻阻組成。。放電程程度越高高，極板板電阻越越大；溫溫度低，，粘度大大，電解解液電阻阻增大，，相對密密度過高高或過低低，電解解液電阻阻增大。。電解液電電阻與密密度關(guān)系系適當(dāng)采用用低比重重1.208g/cm3、高溫度度的電解解液，可可降低蓄蓄電池的的內(nèi)阻。。內(nèi)阻極板電阻阻：電阻阻很小，，且與活活性物質(zhì)質(zhì)變化而而變化。。電解液電電阻：與與其溫度度和密度度有關(guān)。。隔板：其其材料的的通透性性影響電電解液的的電阻。。連接條：：鉛質(zhì)，，電阻很很小。放電特性性：概念：蓄蓄電池的的放電特特性是指指在恒流流放電過過程中，，蓄電池池的端電電壓Uf和電解解液密度度ρ25℃隨時時間ｔf而變化化的規(guī)律律。蓄電池在在恒流放放電過程程中，端端電壓的的變化規(guī)規(guī)律:開始放電電階段相相對穩(wěn)定定階段迅迅速下降降階段蓄電池放放電終了了的特征征是：１.單個個電壓降降到放電電終止電電壓(單單池終止止電壓和和放電電電流有關(guān)關(guān))；２.電解解液密度度降到最最小終止止值。但應(yīng)注意意：放電電終止電電壓和放放電電流流有關(guān)。。充電特性性：概念：蓄蓄電池的的充電特特性是指指在恒流流充電過過程中，，蓄電池池的端電電壓Uf和電解解液密度度ρ25℃隨時時間ｔf而變化化的規(guī)律律。蓄電池充充電終了了的特征征是：１.端電電壓和電電解液密密度上升升到最大大（2.7V）），且在在2h小小時內(nèi)不不上升。。２.電解解液中劇劇烈冒汽汽泡，呈呈沸騰現(xiàn)現(xiàn)象。(電解水水)三、放電電特性蓄電池的的放電特特性是指指在恒流流放電過過程中，，蓄電池池的端電電壓Uf和電解液液相對密密度等參參數(shù)隨時時間而變變化的規(guī)規(guī)律。放電特性性Uf=E-IfRn1）放電電初期，，極板孔孔隙內(nèi)的的硫酸迅迅速消耗耗，Uf和E從2.1V迅速下降到2V左右右；2）繼續(xù)續(xù)放電，，當(dāng)孔隙隙內(nèi)消耗耗掉的硫硫酸和滲滲入的硫硫酸達(dá)到到平衡時時，Uf和E緩慢下降到1.85V；3）放電電接近終終止時，，活性物物質(zhì)大部部分已轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO4而積積聚在孔孔隙內(nèi)，，Uf和E迅速速下降到到1.75V；；2.放完完電的標(biāo)標(biāo)志1）Uf降到放電電終止電電壓（與與放電電電流有關(guān)關(guān)）；2）電解解液比重重下降到到最小許許可值，，約為1.11；1.放電電過程四、充電電特性蓄電池的的充電特特性是指指在恒流流充電過過程中，蓄電池池的端電電壓Uc和電解解液密度度ρ等參參數(shù)隨充充電時間間變化的的規(guī)律。。充電特性性1、充電電過程UC=E+ICRn1）充電電初期，，極板孔孔隙內(nèi)表表層迅速速生成硫硫酸，使使孔隙中中電解液液比重增增大，UC和E迅速上升；2）繼續(xù)續(xù)充電，，當(dāng)孔隙隙內(nèi)產(chǎn)生生硫酸的的速度和和向外擴(kuò)擴(kuò)散的速速度達(dá)到到平衡時時，UC和E隨整個容容器內(nèi)電解液液比重的上升升而緩慢上升；3）UC達(dá)到2.3~2.4V時，極板上可可能參加變化化的活性物質(zhì)質(zhì)，差不多全全恢復(fù)為PbO2和Pb，繼續(xù)通電，，使得水電解解，出現(xiàn)沸騰，UC上升到2.7V左右，此時應(yīng)應(yīng)切斷電源。。2、充足電的的標(biāo)志1）UC上升到最大值值，且兩小時時內(nèi)不再增加加；2）電解液比比重上升到最最大值，且兩兩小時內(nèi)不再再增加；3）蓄電池激激烈地放出大大量氣泡，電電解液沸騰。。小結(jié)1.鉛蓄電池池由哪幾部分分組成？（極板、隔板、、電解液、外外殼）2.鉛蓄電池池內(nèi)部分為幾個單格？一格的靜止止電動勢約為為多少？3.正、負(fù)極極板上的活性物質(zhì)各是什么？（（正極板Pbo2,負(fù)極極板Pb）4.鉛蓄電池池的每一個單單格都有一個個加液孔，孔孔蓋上通氣孔孔，其作用？？5.蓄電池池的選擇必須須符合哪些要要求？6.國產(chǎn)蓄蓄電池的編號號規(guī)則？7.寫出蓄電池充充放電的化學(xué)學(xué)反應(yīng)綜合方方程式。8.蓄電池放電終終了特征？放放電時兩極板板上生成什么么物質(zhì)，電解解液有何變化化？9.蓄電池充電終終了特征？充充電時兩極板板上各生成什什么物質(zhì)？電電解液有何變變化？10.何謂謂蓄電池容量量？單位？（（蓄電池在規(guī)規(guī)定條件下放放出的電量。。單位為A.h）11.何謂謂額定容量？？起動容量？？12.使用用因素對容量量有何影響？？(放電電流流大容量小，，環(huán)境溫度低低容量小）蓄電池的常見見故障有：蓄電池的外部部故障有：外殼裂紋極極柱松動封封膠干裂裂蓄電池的內(nèi)部部故障有：極板硫化、活活性物質(zhì)脫落落、極板柵架架腐蝕、極板板短路、自放放電、極板拱拱曲。第六節(jié)蓄蓄電池的常見見故障1.極板硫化化：原因及預(yù)預(yù)防措施？2.活性物質(zhì)質(zhì)脫落：原因因及預(yù)防措施施？3.極板柵架架腐蝕：原因因及預(yù)防措施施？4.極板短路路：原因及預(yù)預(yù)防措施？5.自行放電電：原因及預(yù)預(yù)防措施？6.極板拱曲曲：原因及預(yù)預(yù)防措施？第六節(jié)蓄蓄電池的常見見故障一、極板硫化化1．故障特征征：極板上生成白白色的粗晶粒粒硫酸鉛的現(xiàn)現(xiàn)象簡稱硫化化。輕度硫化后，，蓄電池內(nèi)阻阻增大，容量量變小嚴(yán)重硫化后，，充電放電都都會異常，放放電時，內(nèi)阻阻顯著增大，，電壓迅速下下降，不能持持續(xù)供給電流流；充電時，，單格電池電電壓高，可達(dá)達(dá)2.8V以以上，密度上上升慢，溫度度上升快，過過早出現(xiàn)沸騰騰現(xiàn)象。2．產(chǎn)生原因：1）不及時充電或或長期充電不不足；2）蓄電池液面過過低；3）長期過過渡放電或小小電流深度放放電；4）新電池池初充電不徹徹底；5）電解液液密度過高，，成分不純；；3.防止硫化化的措施：保持蓄電池經(jīng)經(jīng)常處于足電電狀態(tài)；用完完電及時充電電（24h內(nèi)內(nèi)）；經(jīng)常檢檢查液面。一、極板硫化化二、極板活性性物質(zhì)脫落1．故障特征:蓄電池輸出容容量下降，充充電時電解液液混濁，呈棕棕色2．故障原因因：1）充電電流過大大；2）過充時間過長長；3）低溫大電流放放電。另外，汽車顛顛簸也會造成成活性物質(zhì)脫脫落排除方法輕度：更換電電解液，嚴(yán)重重報廢三、自放電蓄電池在無負(fù)負(fù)載的靜態(tài)下下電量自動消消失的現(xiàn)象稱稱為自放電。。蓄電池的自自放電是不可可避免的。1.故障性自自放電特征:如果充足電的的蓄電池在30天之內(nèi)每每晝夜容量降降低超過2%，稱為故障障性自放電。。2.故障原因因：1）電解液含雜質(zhì)質(zhì)過多，不純純；2）電池表面面不清潔；3）長期存放放，硫酸下沉沉；4）活性物質(zhì)質(zhì)脫落，引起起短路3.防止措施施1）使用符符合標(biāo)準(zhǔn)的硫硫酸和蒸餾水水配置電解液液;2）配置電電解液的容器器要保持清潔潔;3）防止雜雜質(zhì)進(jìn)入電池池內(nèi).四、極板短路路1．故障特征征充電電壓很低低或為零，密密度上升很慢慢或不上升，，氣泡很少或或無氣泡2．故障原因因1）活性物質(zhì)質(zhì)大量脫落，，堆積造成2）隔板破損損3）極板組彎彎曲4）導(dǎo)電物進(jìn)進(jìn)入電解液3．排除方法法——拆檢五、極板柵架架腐蝕1．故障特特征主要是正極板板腐蝕，極板板呈腐爛狀態(tài)態(tài)，活性物質(zhì)質(zhì)以塊裝堆積積在兩隔板之之間，蓄電池池輸出容量降降低。2．故障原原因主要是氧化所所至，在蓄電電池基本充足足電以后，部部分電流便開開始電解水，，產(chǎn)生氧氣，，使正極板腐腐蝕電解液密度增增大，溫度升升高和充電時時間過長，會會加速極板腐腐蝕。其他故障極板拱曲：極板拱曲主要要是長時間大大電流放電所所致。單格電池極性性顛倒：現(xiàn)象：蓄電池池電壓迅速下下降，不能繼繼續(xù)使用原因：維護(hù)不不當(dāng)沒及時發(fā)發(fā)現(xiàn)有故障的的單格電池，，被其他單格格電池反充電電造成。第七節(jié)蓄電電池的充電蓄電池的適時時充電，是延延長蓄電池壽壽命，保持良良好的技術(shù)狀狀態(tài)的一種很很重要的手段段。所以我們們必須懂得蓄蓄電池充電的的一些基本知知識和基本技技能。第七節(jié)蓄蓄電池的充電電充電設(shè)備汽車上用發(fā)電電機(jī)充電室用充電電機(jī)充電室充電有有：1）硅整流充充電2）晶閘管充充電機(jī)3）智能充電電機(jī)一、充電方法1、定壓充電電2、定電流充充電3、脈沖快速速充電1、定壓充電電在充電過程中中，充電電源源電壓恒定不不變。汽車上是恒壓壓充電；充電室的恒壓壓充電（被充充電池并聯(lián)））每一支路的的單格電池數(shù)數(shù)相等。你知道一個充充電機(jī)可并聯(lián)聯(lián)連接多少電電池嗎？恒壓充電的優(yōu)優(yōu)缺點：優(yōu)點：充電速速度快，充電電時間短，充充電電流IC會隨著電動動勢E的上升升，而而逐漸減小小到零，使充充電自動停止止，不必人工工調(diào)整和照管管。缺點：充電電流大小小不能調(diào)整，，所以不能保保證蓄電池徹徹底充足電，，也不能用于于初充電和去去硫化充電。。2.定流充電電在充電過程中中，保持充電電電流恒定的的充電方法。。（電池串聯(lián)））此方法廣泛用用于初充電、、補(bǔ)充充電、、和去硫化充充電。充電電流大小小的選擇一般般分兩個階段段。優(yōu)點：充電電流可可任意選擇，，有益于延長長蓄電池壽命命，可用于初初充電和去硫硫化充電。缺點：充電時間長長，且需要經(jīng)經(jīng)常調(diào)整充電電電流。定流充電連接接圖和充電特特性曲線Ic1=1/15C20Ic2=1/30C20Ic1=1/15C20Ic2=1/30C20初充電補(bǔ)充充電你知道一個充充電機(jī)可串聯(lián)聯(lián)連接多少電電池嗎？3.脈沖快速速充電脈沖快速充電電的充電電流流和方法如右右圖所示：1）充電時間間大大縮短；；2）可增加蓄蓄電池的容量量；3）去硫化顯顯著；4）對極板的的活性物質(zhì)沖沖刷力強(qiáng)，易易造成活性物物質(zhì)脫落。蓄電池端子極極性的識別：：1）看標(biāo)記；；2）看顏色色；3）用直直流電用表測測量。蓄電池保養(yǎng)中中規(guī)定每1～2個月月應(yīng)將蓄電池池從車上拆下下，在充電室室給予補(bǔ)充充充電一次，以以延長蓄電池池壽命帶電解液存放放的蓄電池每每1～2個月月補(bǔ)充充電一一次，以防止止硫化二、充電種類類1.初充電（（普通蓄電池池）2.補(bǔ)充3.間歇過充充電4.循環(huán)鍛煉煉充電5.去硫化充充電1.初充電（（普通蓄電池池）步驟：加電解解液——接線線——選電流流大小——充充電開始———充好電的蓄蓄電池檢查1）加注電解解液：①密度符合規(guī)規(guī)定，②液面高度符符合要求。2）選擇充電電電流：①第一階段IC=C20/15（A）），當(dāng)電解液液開始冒氣泡泡，且單格電電池電壓上升升到2.4V,進(jìn)入第二二階段；②第二階段，，IC=C20/30（A））。3）接線4）充電過程程中應(yīng)注意問問題：①旋開加液孔；；②經(jīng)常觀察充電電電流，及時時調(diào)整；③每隔2-3h應(yīng)測量一次次電壓和密度度，及時轉(zhuǎn)為為第二階段；；經(jīng)常測量溫度度，控制不高高于45℃；；2.補(bǔ)充充電電蓄電池有電量量不足的現(xiàn)象象時應(yīng)補(bǔ)充充充電發(fā)現(xiàn)下列情況況之一應(yīng)補(bǔ)充充充電：1）電解液密密度下降到1.15g/cm3以下時2）冬季放電電超過25%時,夏季超超過50％時時3）前照燈燈燈光暗淡，表表示電力不足足時4）起動無力力時（非機(jī)械械故障）蓄電池補(bǔ)充充充電電流的選選擇：①第一階段IC=C20/10（A））；②第二階段IC=C20/20（A））。3.間歇過充充（電每3個個月進(jìn)行一次次）目的：避免使使用中蓄電池池硫化。方法：先把蓄蓄電池充足電電，然后停歇歇1小時，以以小電流(1/2)在進(jìn)進(jìn)行過充電，，2小時左右右。如此反復(fù)復(fù)，直至一接接入電源就沸沸騰為止。4.循環(huán)鍛煉煉充電（每隔3個月月應(yīng)進(jìn)行一次次）方法是：將蓄電池完全全充足電后，，按20h率率放電，再充充電反復(fù)進(jìn)行行直至容量達(dá)達(dá)到額定容量量的90％即即可。5.去硫化充充電蓄電池輕度硫硫化，可用充充電的方法予予以消除，方方法如下：1）將蓄電池池按20h率率放完電。2）倒出電解解液，加入蒸蒸餾水沖洗兩兩次，在加入入蒸餾水，用用IC=C20/30（A））的電流進(jìn)行行充電，當(dāng)密密度上升到1.15g/cm3時，到處電解解液，再加蒸蒸餾水繼續(xù)充充電，如此反反復(fù)，直至密密度不上升為為止。3）加入正常常密度的電解解液，按初充充電方法進(jìn)將將蓄電池充足足電4）以20h率放電，檢檢查容量，輸輸出容量達(dá)到到額定容量的的80%以上上，即可使用用。第八節(jié)蓄蓄電池使使用與維護(hù)第八節(jié)蓄電電池使用與維維護(hù)一、蓄電池的的儲存1．新蓄電池池的儲存；儲存室要干燥燥、清潔、通通風(fēng)、5～～30度溫度度放置不擠壓壓、密封加液液孔和通氣孔孔、遠(yuǎn)離熱源源和有害氣體體、不能倒置置、卻不能超超過期限。2．使用過的的蓄電池的長長時間儲存；；先充足電