汽车电气系统第章蓄电池.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

2、二节 蓄电池的结构与型号,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

3、， 材料为铅。 加液孔盖： （ 注意孔盖上小孔的作用） 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+ -0.1

4、V 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

5、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

6、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

7、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

8、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)。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

9、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

10、,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，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

11、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

12、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

13、。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

14、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） 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：

15、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30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

16、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

17、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，

18、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=1/15C20 Ic2=1/30C20,Ic1=1/15C20 Ic2=1/30C20,初充电,

19、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

20、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

21、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

22、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、 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。

23、 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;

24、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：,