第1、2章 蓄电池.ppt

汽车电器设备构造与维修 马云贵 第一章绪论 一 汽车电气设备的发展概况20世纪50年代前 以机械为主 辅以必要的电器设备20世纪60年代 电子技术得到逐步的应用20世纪70年代 电子点火 电控喷油等多种控制20世纪80年代后 通讯技术 安全技术 可靠性 人性化等多方位发展 二 汽车电大设备的组成 分为三大部分 电源 用电设备 全车线路配电装置 蓄电池 发电机及调节器 起动系 点火系 照明系 信号装置 仪表及警报装置 辅助电器 电子控制系统等 中央接线盒 保险装置 继电器 电线束及插接件 电路开关等 三 汽车电力设备的特点 1 采用直流电2 采用低压电源3 采用单线制4 负极搭铁5 设有保险装置6 汽车线路有颜色和编号特征 四 本课程的性质 任务 1 掌握汽车电气设备与相关电路的结构 基本工作原理 使用和维修 检测和调试 故障判断与排除等基本知识和技能 2 读懂汽车电路图 学会用电路图分析汽车电路的基本工作情况 能根据具体电路进行故障判断和排除 对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修 能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具 设备 仪器 仪表 五 课程的学习方法和考核方法 1 课前预习 多做笔记 课后复习2 理论与实践并重3 考核每个单元结束 布置一定的作业题 同时下发一份复习资料 考核时采用理论与实践相结合的方法理论部分以书 作业 复习资料为基础实践部分按系部实践操作考核标准执行 第二章蓄电池 蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置2 1蓄电池的构造与型号2 1 1蓄电池的基本构造由极板 隔板 外壳 电解液等部分组成 如图 1 极板 正极板上的活性物质是二氧化铅 是棕红色负极板上的活性物质是海绵状纯铅 呈青灰色 正 负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上 铅占94 锑占6 目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅 可以减缓腐蚀速度 提高硬度与机械强度 增强其抗变形能力 延长蓄电池的使用寿命 负极板栅厚度 1 6 1 8mm 厚 2 2一2 4mm 薄 正极板栅厚度 2 2 2 4mm 厚 1 6一1 8mm 薄 正极板片数 4一13片负极板片数 5一14片 2 隔板 常见的隔板材料有木材 微孔橡胶 微孔塑料 玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类 隔板为一厚度小于lmm 安装时 应将带沟槽的一面竖直朝向正极板 3 电解液电解液由密度为1 84g cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成 密度一般在2 24 2 31g cm3 使用时根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择 4 外壳常用的材料有硬质橡胶 沥青塑料 工程塑料 我国目前已大量生产聚丙烯等工程塑料蓄电池外壳 5 其他零部件 l 铅连接条 有外露式 跨桥式和穿壁对焊式三种 2 加注孔盖 加注孔盖上有通气孔 下端有特制的隔板 其作用是将通气孔与单格上面的空间部分地隔开 以防汽车颠簸时 电解液从通气孔溅出 2 2 2蓄电池的型号XXXXX字母表示其具有的特殊性能第3部分表示蓄电池的额定容量用阿拉伯数字组成第2部分表示蓄电池的类型和特征 用汉语拼音字母表示 第1部分表示串联的单格电池数 用阿拉伯数字组成 例如 6 QAW 100S表示由6个单格串联而成 标准电压为12V 额定容量100A h的干荷电式免维护蓄电池 它采用了塑料整体式外壳 2 2 3免维护铅蓄电池的特点1 免维护铅蓄电池的结构特点 采用低锑合金或铅钙合金制作极板栅架 采用密封式压铸成型极桩 外壳为聚丙烯塑料热压而成 槽底没有肋条 体积小 质量轻 隔板采用袋式聚氯乙烯隔板 通气孔采用新型安全通气装置 单格电池间的极板组的连接条 采用穿壁式贯通连接 可减少内阻 2 兔维护铅蓄电池的使用特性 1 使用中不需要加水 2 自放电少 寿命长 3 接线柱腐蚀较小 4 起动性能好2 2蓄电池的工作原理2 2 1蓄电池电动势的建立正极板上 PbO2 2H2O Pb OH 4Pb OH 4 Ph4 4OH 正极板的电极电位约为十2 0V 极板的电极电位约为一0 1V 在静止状态下的电动势E 约为2 1V 实际测定的结果是EO 2 044V 2 2 2蓄电池的放电过程正极板上 Pb4 2e Pb2 Pb2 SO42 PbSO4负极板上 Pb2 SO42 PbSO4Pb 2e Pb2 电解液中的H2SO4逐渐减少 而H2O逐渐增多 电解液密度下降 2 2 3蓄电池的充电过程正极板上 PbSO4 Pb2 SO42 Pb2 2e 外电力的作用 Ph4 Ph4 4OH Pb OH 4Pb OH 4 PbO2 H2OSO42 2H H2SO4总反应 PbSO4 2e 2H2O SO42 PbO2 2H2SO4负极板上的总反应 PbSO4 2e 2H Pb H2SO4 蓄电池充放电时的特征 放电时 H2SO4 H2O 电解液密度 充电时 H2SO4 H2O 电解液密度 在充放电时 电解液密度发生变化 主要是由于正极板的活性物质发生化学反应的结果 因此要求正极板处的电解液流动性要好 放电终了时 极板上尚余有70 80 的活性物质没有起作用 2 3蓄电池的工作特性 2 3 1蓄电池的静止电动势E0 0 84 25 式中 E 蓄电池的静止电动势 单位为V 25 25 时电解液的密度 25 t t 25 式中 t 实测的电解液密度 t 测量时电解液温度 单位为 密度温度系数 取 0 00075 2 3 2蓄电池的内阻蓄电池的内阻大小反映了蓄电池带负载的能力 极板电阻在完全充电状态下是很小的 但随着蓄电池放电程度的增加 覆盖在极板表面的PbSO4增多 极板电阻会随之增大 隔板电阻主要取决于隔板的材料 厚度及多孔性 在常用的隔板中 微孔塑料隔板的电阻较小 电解液的电阻与电解液的温度和密度有关 温度降低时会因电解液的粘度增大 渗透能力下降而引起电阻增加 而电解液的密度过高或过低时 均会导致电阻增大 美国标准SAEJ546明确规定 12V蓄电池在标准负荷时的内阻为0 014 2 3 3蓄电池的充放电特性 1 蓄电池的放电特性概念 蓄电池的放电特性是指恒流放电时 蓄电池端电压Uf 电动势E和电解液密度 25 随放电时间变化的规律 放电时 由于蓄电池内阻尼的影响 蓄电池端电压Uf低于其电动势E 即Uf E一IfR0当Uf从2 1V 1 85V 1 75V时 立即停止放电 放电停止后 Uf 1 95V 一般来说 电解液密度每下降0 04g cm3 蓄电池放电量大约为额定容量的25 蓄电池放电终了的特征如下 单格电池电压下降至放电终止电压 以20h放电率放电 单格电池电压降至1 75V 电解液密度下降至最小的许可值 大约为2 11g cm3 2 蓄电池的充电特性概念 蓄电池的充电特性是指以恒电流充电时 蓄电池充电电压 电动势E及电解液密度 25 等随充电时间变化的规律 充电时 Uc E IcR0当蓄电池单格电池电压达到2 3 2 4V时 极板上PbSO4已基本被还原成活性物质 这时充电接近终了 当单格电池电压升至2 7V时 继续充电2 3h 以保证蓄电池完全充电 充电停止后 附加电位消失 单格电池电压又迅速降至2 1V左右 蓄电池充电终了的特征是 蓄电池的端电压上升至最大值 单个电池电压为2 7V 且2h内不再变化 电解液的密度上升至最大值 且2h内基本不变 蓄电池剧烈地放出大量气泡 电解液沸腾 2 4影响蓄电池容量的因素 2 4 1蓄电池的容量C Iftf式中 C 蓄电池的容量 单位为A h If 放电电流 单位为A tf 放电时间 单位为h 1 额定容量概念 GB5008 1 1991标准规定 以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为 25 5 密度为 2 28 0 01 g cm3 25 的条件下 连续放电到规定的单格终止电压1 75V 蓄电池所输出的电量 称为蓄电池的额定容量 记为C20 2 额定储备容量是指充足电的蓄电池在电解液温度为25 条件下 以25A电流放电到单格终止电压1 75V时所能维持的时间 符号为Cm 单位为min 3 起动容量表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力 用倍率和持续时间表示 起动容量有两种规定 常温起动容量和低温起动容量 1 常温起动容量常温起动容量为电解液初始温度25 时 以5min放电率的电流放电 放电5min至单格电池电压降至1 5V时所输出的电量 例如 对于6 Q 100型蓄电池 C20 100A h 在电解液初始温度为25 时 以3C20A 3 100A 300A的电流放电5min 单格电池电压降至1 5V 蓄电池端电压降至1 5 6V 9V 其起动容量为 300 5 60 A h 25A h 2 低温起动容量低温起动容量为电解液初始温度 18 时 以5min放电率的电流放电 放电2 5min 至单相电池电压降至1V时所输出的电量 2 4 2影响蓄电池容量的因素 影响蓄电池容量有以下四方面的因素 1 极板的构造2 放电电流 放电电流越大 蓄电池的容量就越低 注意 一次起动时间不应超过5S 连续两次起动应间隔15S以上 3 电解液的温度4 电解液的密度 2 5蓄电池的充电 2 5 1蓄电池充电的方法充电可分为定流充电 定压充电和快速充电三种 1 定流充电在充电过程中 充电电流保持一定的充电方法称为定流充电 方法 充电电流大小 为C20的1 15 l 10 当单格电压达2 4V时 充电电流减小一半 直到充满为止 特点 有较大的适应性 可以任意选择和调整充电电流 因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电 例如 新蓄电池的初充电 使用中的蓄电池补充充电 去硫充电等 定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流 充电时间长 2 定压充电在充电过程中 直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电 采用定压充电时 应注意选择充电电压 电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象 造成极板损坏 电压选择过低则会使蓄电池充电不足 一般单格电池充电电压定为2 5V 即蓄电池的充电电压应为 14 80 0 05 V 6格电池 或 7 40 0 05 V 3格电池 此外 充电初期最大充电电流不应超过0 3C20A 否则应适当调低充电电压 待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值 3 快速充电采用快速充电 新蓄电池初充电不超过5h 补充充电只需要0 5 1 5h 大大缩短了充电时间 提高了效率 目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法 一般在蓄电池集中 充电频繁的场合或应急部门使用快速充电 但其输出容量较低 能量转换效率也较低 不能将蓄电池完全充足 且对蓄电池的寿命有不利的影响 2 5 2蓄电池充电的种类1 初充电初充电的特点是充电电流小 充电时间长 l 加注电解液按制造厂的规定 加注一定密度的电解液 液面高出极板上沿15mm 加注电解液后 蓄电池应静置3 6h 待温度低于35 才能进行充电 2 初充电过程第一阶段充电电流约为额定容量的1 15 充电至电解液中逸出气泡 单格电压达到2 4v时为止 第二阶段充电电流减半 充电至电解液沸腾 密度和瑞电压连续3h不变时为止 3 注意事项 充电过程中应经常测量电解液温度 上升到40 时应将充电电流减半 上升到45 时应停止充电 待冷至35 以下再行充电 初充电接近完毕时应测量电解液密度 如果不符合规定值 应用蒸馏水或密度为2 400g cm3的电解液调整 调整后再充电2h 新蓄电池充电完毕后 要以20h放电率放电 再次充电 然后又以20h放电率再次放电 如果第二次放电的蓄电池容量不小于额定容量的90 就可以使用了 2 补充充电如果电解液密度下降到2 150g cm3以下 或单格电池电压下降到1 75V以下 或冬季放电超过25 夏季放电超过50 或前照灯灯光比平时暗淡 或起动无力 则必须进行补充充电 补充充电可采用定流充电 也可采用定压充电 若采用定流充电方法 其充电过程与初充电相似 但充电电流可以略大一些 第一阶段的充电电流为额定容量的1 10 充电至单格电池电压达到2 4V时电流减半 直至充足 若采用定压充电 其充电方法如下 将蓄电池与充电电源连接 将电压调至规定值 观察充电电流 如果电流超过0 3C20A 应适当降低电压 待蓄电池电动势升高后再将电压调至规定值 充电电流在连续2h内变化不大于0 1A 且电解液密度无明显变化 则可以认为充电结束 3 预防硫化过充电为预防硫化 蓄电池每隔3个月进行一次预防硫化过充电 先用补充充电的电流值将电池充足 然后间歇lh 将电流值减半继续充至沸腾 这样反复数次 直到蓄电池刚一接入直流电源充电就立即沸腾起来 这时就可以结束充电了 4 去硫充电去硫充电 光倒出容器内的电解液 用蒸馏水反复冲洗数次 然后加入蒸馏水 用初充电电流进行充电 并且随时测量电解液密度 当密度上升到2 150g cm3时 要加蒸馏水冲淡 继续充至密度不再上升 然后进行放电 反复进行到在6h内密度值不再变化时为止 最后按初充电的方法充电 调整电解液密度至规定值 5 锻炼循环充电即按正常的充电方法将蓄电池充足 然后以20h放电率放完 再按正常充电方法充足 2 5 3蓄电池充电注意事项 严格遵守各种充电方法的充电规范 将充电机与蓄电池连接时 要注意极性 在充电机工作时 不要连接或脱开充电机引线 在充电过程中 要注意电压和电解液密度 在充电过程中 要注意各个单格电池的温升 充电时 打开蓄电池加液孔盖 使气体顺利逸出 通风好 严禁在附近产生电火花 明火和吸烟 充电时 导线必须连接可靠 2 6蓄电池的使用与维护 2 6 1蓄电池的维护 定期检查蓄电池安装是否牢固 线夹与极桩的连接是否牢固 并及时清除线夹和极桩上的氧化物 在其表面涂上凡上林或黄油可防止氧化 经常检查蓄电池表面是否清洁 应及时清除灰尘 油污 电解液等脏物 畅通加液孔盖通气小孔 定期检查电解液的液面高度 液面一般应高出极板10 15mm 液面过低时应及时补充蒸馏水 除非确知液面降低是由于电解液溅出所致 否则一般不允许加注硫酸溶液 检查蓄电池的放电程度 如果放电程度冬季超过25 夏季超过50 时 就应对蓄电池立即进行补充充电 定期对蓄电池进行补充充电 不考虑蓄电池放电程度强制性进行补充充电 以保证蓄电池始终保持充足电状态 避免极板硫化 定期补充充电一般为每月一次 城市公共汽车可短些 而长途运输车辆可更长一些 连接蓄电池时 细心查明极性 不要接错 脱开蓄电池时 始终要先拆负极 搭铁 电缆 千万不要把工具放在蓄电池上 它们可能会同时触及两个极桩 使蓄电池短路而引起事故 2 6 2蓄电池技术状况检查1 电解液液面的检查2 电解液密度的检查3 用高率放电计