汽車蓄電池介紹課件

汽車用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汽車用蓄電池鋰離子電池第1頁/共19頁汽車用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汽車1汽車用蓄電池的分類1）濕荷電蓄電池：極板是由鉛和鉛的氧化物構成，電解液是硫酸的水溶液。主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格便宜；缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。2）干式荷電蓄電池：負極板有較強的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內保存所得到的電量，使用時只需加入電解液，等半小時左右即可使用。3）免維護蓄電池：免維護蓄電池由于自身結構上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點，使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。第2頁/共19頁汽車用蓄電池的分類1）濕荷電蓄電池：極板是由鉛和鉛的氧化物構2鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池以氧化鉛為正極板，以海綿鉛為負極板，硫酸水溶液作為電解液。充放電過程依靠極板上活性物質和電解液發(fā)生化學反應來實現(xiàn)。鉛酸蓄電池是目前在汽車領域應用得最為廣泛的電池，主要作為內燃機汽車內部各種電器和電子設備的電源。鉛酸蓄電池在過去被廣泛應用，具有成熟的技術，可以大批量生產，生產成本低，價格便宜。盡管新電池技術不斷地產生，但鉛酸蓄電池至今仍作為動力源應用于旅游觀光車，電動叉車或者一些短距離行駛的公交車上。它在輕度混合電動汽車中是有應用前景的，因其成本低、技術成熟、性能可靠，但不適于重度混合汽車或純電動汽車。第3頁/共19頁鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池以氧化鉛為正極板，以海綿鉛為負極板，硫酸3鎳氫蓄電池鎳氫電池由氫氧化鎳的陽極和由釩、錳、鎳等金屬形成的多成分合金陰極組成，相對鉛酸電池，鎳氫電池在能量體積密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。這項技術獨特的優(yōu)勢包括：更高的運行電壓、比能量和比功率，較好的過度充放電耐受性和熱性能。鎳氫電池廣泛應用受限的原因是其在低溫時容量減小和高溫時充電耐受性的限制；此外，價格也是制約鎳氫電池發(fā)展的主要因素，原材料如金屬鎳非常昂貴?；阪嚉潆姵氐碾妱悠囯姵丶夹g已表現(xiàn)出局限性。第4頁/共19頁鎳氫蓄電池鎳氫電池由氫氧化鎳的陽極和由釩、錳、鎳等金屬形成的4鋰離子電池鋰離子電池的傳統(tǒng)結構包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物構成的陰極和電解液（有機溶劑溶解的鋰鹽溶液）。最常見的鋰離子電池以碳為陽極，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液為電解液，以二氧化錳酸鋰為陰極；輕巧結實，比能量大，單體電壓約為3.7V。鋰離子電池具有相對較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫電池的3倍。鋰離子電池體積小，質量輕，循環(huán)壽命長，自放電率低，無記憶效應且無污染。鋰離子電池技術的先進性和在新興關鍵市場（電動汽車領域）的應用，已激發(fā)全球范圍內的研發(fā)熱潮，因此鋰離子電池勢必將在電動汽車和新能源領域占據重要位置。第5頁/共19頁鋰離子電池鋰離子電池的傳統(tǒng)結構包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物5奧迪A4/TT/Q5汽車蓄電池58043第6頁/共19頁奧迪A4/TT/Q5汽車蓄電池58043第6頁/共19頁6蓄電池的作用與發(fā)電機并聯(lián)向用電設備供電。

在發(fā)動機起動時，向起動機和點火系統(tǒng)等供電。在發(fā)電機不發(fā)電或電壓較低的情況下向用電設備供電。當發(fā)電機超載時，協(xié)助發(fā)電機供電。蓄電池存電不足，而發(fā)電機負載又較少時，它可將發(fā)電機的電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存起來(即充電)。蓄電池相當于一個大容量電容器（起到了穩(wěn)定整車系統(tǒng)電壓的作用）第7頁/共19頁蓄電池的作用與發(fā)電機并聯(lián)向用電設備供電。第7頁/共19頁7蓄電池的結構極板、隔板、電解液、外殼第8頁/共19頁蓄電池的結構極板、隔板、電解液、外殼第8頁/共19頁8蓄電池的結構極板—由柵架和活性物質組成。正極板：二氧化鉛（PbO2）,深棕色負極板：海綿狀純鉛（Pb）,青灰色注意：負極板比正極板多一塊。第9頁/共19頁蓄電池的結構第9頁/共19頁9蓄電池的結構隔板：在正、負極板間起絕緣作用，可使電池結構緊湊。1)隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻。2)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，當正極板上的活性物質PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。

第10頁/共19頁蓄電池的結構隔板：第10頁/共19頁10蓄電池的結構電解液：用純硫酸和蒸餾水按一定的比例配制成配制成的電解液比重一般在1.24～1.30g/cm3之間。對電解液濃度的選擇北方南方略有不同。電解液的密度與氣候條件：冬季溫度低于－40℃地區(qū)1.31~1.26g/cm3冬季溫度高于－40℃地區(qū)1.28~1.25g/cm3冬季溫度高于－30℃地區(qū)1.27~1.24g/cm3冬季溫度高于－20℃地區(qū)1.26~1.23g/cm3冬季溫度高于0℃地區(qū)1.24~1.23g/cm3第11頁/共19頁蓄電池的結構電解液：第11頁/共19頁11蓄電池的結構外殼:蓄電池外殼為一整體式結構的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內，硫酸液面應高出極板組15mm左右。蓄電池電壓一般有6V和12V兩種規(guī)格，因此，外殼內由間壁分成3個和6個互不相通的單格。底部有突起的肋條以擱置極板組。外殼應耐酸、耐熱、耐寒、抗震動。第12頁/共19頁蓄電池的結構外殼:第12頁/共19頁12蓄電池的工作原理電動勢的建立正極板：

PbO2→Pb4+——＋2.0V負極板：

Pb-2e→Pb2+—-0.1V兩極板之間的電動勢為2.1V

一個極板組的電動勢也是2.1V；

要得到12V電壓需串連6個單格。第13頁/共19頁蓄電池的工作原理電動勢的建立一個極板組的電動勢也是2.1V；13蓄電池的放電過程2e充電狀態(tài)溶解電離輸出電流放電后生成物正極板負極板PbSO4PbSO4PbO2

2H2SO4PbPb4++SO42-+SO42-+2H2O

Pb2++2ePb2+2H2O電解液2e第14頁/共19頁蓄電池的放電過程2e充電溶解輸出放電后生成物正極板負極板Pb14蓄電池的充電過程2e放電狀態(tài)溶解電離輸入電流充電后生成物正極板負極板PbSO4PbPbO2

2H2SO4Pb2++SO42-Pb4+電解液充電電源PbSO42H2OSO42-+Pb2+2e2H2O2e第15頁/共19頁蓄電池的充電過程2e放電溶解輸入充電后生成物正極板負極板Pb15電池的選擇與整車匹配在整車設計過程中蓄電池的選擇要以理論計算為基礎，結合同類成功車型的對比和實車的冷起動或者寒區(qū)試驗進行綜合的選擇。鉛酸蓄電池的選型是一個十分復雜的過程，需要根據發(fā)動機排量、發(fā)動機類型、氣候條件和汽車選裝用電器的多少確定，其中，起動機的功率是選擇蓄電池的主要依據。第16頁/共19頁電池的選擇與整車匹配在整車設計過程中蓄電池的選擇要以理論16電池的選擇與整車匹配起動機的作用是保證發(fā)動機的順利起動。目前我國起動機的選擇處于類比階段，為了保證發(fā)動機成功起動，并且滿足GB/T12535的要求，起動機的起動轉矩Mc必須大于發(fā)動機的阻力矩。起動發(fā)動機所必須的起動功率決定于發(fā)動機的阻力及發(fā)動機的起動轉速。發(fā)動機的起動阻力力矩，包括摩擦阻力力矩、壓縮損失力矩以及驅動發(fā)動機各種輔助機構的力矩。其中，摩擦阻力矩和壓縮損失力矩又取決于溫度、轉速、氣缸的工作容積和發(fā)動機的型式。取經驗公式：Mc=k*V式中：Mc—發(fā)動機的起動阻力矩（N.m）

V—發(fā)動機的工作容積（L）

k—比例系數(shù)(0℃時汽油機取30~40。柴油機取70~75)第17頁/共19頁電池的選擇與整車匹配起動機的作用是保證發(fā)動機的順利起動。17電池的選擇與整車匹配折合為起動機的起動力矩為：M={Mc/（Z2/Z1）}/∩其中：Z2：發(fā)動機飛輪齒環(huán)的齒數(shù)Z1：起動機驅動齒輪的齒數(shù)∩：起動機小齒輪與發(fā)動機飛輪齒環(huán)的傳動效率，工程計算一般取∩=0.85~0.95根據上式算出的起動機的起動力矩M，根據計算選起動機的相同溫