汽车电器第一章PPT课件

.,1,第一章蓄电池（Battery）,学习目标：1、了解蓄电池的分类2、掌握蓄电池的功用、结构组成及型号3、了解新型蓄电池，并掌握蓄电池的选择4、了解蓄电池的工作原理及其工作特性5、掌握蓄电池的常见故障及排除方法6、了解蓄电池的使用与维护,.,2,1.1概述1.1.1蓄电池的功用,蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它能将化学能转变为电能，对用电器供电，也能将电能转变为化学能储存。蓄电池是汽车的辅助电源蓄电池与发电机组成了汽车电源系统，其电路如下图所示，蓄电池是该系统中的重要电器装置之一。,.,3,1.1.1蓄电池的功用,图1-1汽车并联电路图,汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。,.,4,1.1.1蓄电池的功用,1、给起动机供电；2、在发动机没有发动之前或发动过程中给用电设备供电；3、发电机正常工作过程中，发电机提供的电量不足时，蓄电池可以帮助发电机一起工作；4、另外，发电机工作供电充足过程中，发电机给蓄电池充电；5、在汽车上还相当于大电容，吸收瞬时高电压,.,5,1.1.2蓄电池的分类,汽车用蓄电池分两大类：,内燃机汽车,电动汽车,铅酸蓄电池,锂离子蓄电池,燃料蓄电池,湿荷蓄电池,普通干风蓄电池,干荷蓄电池,免维护蓄电池,镍碱蓄电池,.,6,1.1.2蓄电池的分类,.,7,1.1.2蓄电池的分类,.,8,1.1.2蓄电池的分类,铅酸蓄电池的优点：内阻小，电压高而且还复系数（即放出电量与冲入电量之比）高，成本低易于满足汽车汽车的需要。汽车对蓄电池的要求：1、容量大；2、内阻小（短时间内放出大的电量）；,.,9,1.2铅蓄电池1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,10,1.2铅蓄电池1.2.1铅蓄电池的结构与型号,铅蓄电池的结构：蓄电池由极板、隔板、电解液、外壳、联条等构成。铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成。,图1-2蓄电池的结构示意图,.,11,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,1、极板组极板组蓄电池的核心部分。蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。,.,12,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,13,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。栅架的结构右上图所示。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架，右下图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。,.,14,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），深棕色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅（Pb）呈青灰色。将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板。如右上图所示。,.,15,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组，如右下图所示。在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。,1极板组总成2负极板3隔板4正极板5极板联条,.,16,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,1.极板组极板组蓄电池的核心部分，由正极板、负极板和隔板组成。正极板：二氧化铅（Pbo2）棕红色负极板：海绵状纯铅（Pb）深灰色注意：A、数块正极板和负极板各自并联成组；B、负极板比正极板多一块。,.,17,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,2.隔板：在正、负极板间起绝缘作用，可使电池结构紧凑。A、隔板许多微孔，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脱落时能够迅速通过沟槽沉入容器底部。C、隔板材料：微孔橡胶、微孔塑料等。,.,18,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,19,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,20,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,3、壳体:壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。,.,21,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,4、电解液（电瓶水）：它是用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配置成的电解液，它的比重一般在1.241.30g/cm3之间。,.,22,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,23,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,5、联条：串联各单格电池，材料为铅。联条装在盖子上面，是一种传统的，但是这种连接方式不仅浪费材料，而且使电池的内阻增大，所以此种连接方式正在被尺寸更小的穿壁式连接所代替。,图13穿壁式联条,6、加液孔盖：（注意孔盖上小孔的作用）,.,24,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,25,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,新型蓄电池简介一、免维护蓄电池二、干荷蓄电池三、胶体蓄电池,.,26,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,免维护蓄电池的构造特点（MF蓄电池）A、极板栅架不同，自放电少；B、采用密封式极桩不易被腐蚀；C、外壳材料薄，质量轻；D、隔板：采用袋式隔板，可保证极板上的活性物质不至脱落；E、通气孔采用新型装置，电解液消耗很少；F、带有液体密度计，自动显示蓄电池存电状态。,.,27,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,液体密度计绿色：存电充足深绿或黑色:存电不足浅黄色：有故障,.,28,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,.,29,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,二、干荷蓄电池1、定义：在极板完全干燥的情况下，能够长期保存电量的蓄电池称为干荷蓄电池。2、优点：第一次使用前不用初充电（存放时间过长除外）3、用过的干荷蓄电池和普通蓄电池相同,.,30,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,三、胶体电解质蓄电池1、定义：电解质用净化的硅酸钠溶液与硫酸水溶液配合后，凝结成稠状胶体物质的蓄电池称为胶体电解质蓄电池。2、优缺点：电解液不会溅出，活性物质不脱落；内阻大，自放电严重。,.,31,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,蓄电池的型号按机械工业部JB259985铅蓄电池产品型号编制方法标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分，见教材表11所示。,串联单格电池数,蓄电池的类型,蓄电池的额定容量,6,Q,_,105,.,32,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,表1-1,.,33,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,6Q1056QA1056QB1056QW105G6QJ105S6QH105H,.,34,1.2.2铅蓄电池的选择,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。,.,35,1.2.1铅蓄电池的结构与型号,1、小结：2、作业：1.蓄电池是一种可逆的直流电源，它能将转换为电能，也能将电能转换为储存起来。2.我国汽车用蓄电池是蓄电池，汽车常用蓄电池分为蓄电池、蓄电池、蓄电池和免维护蓄电池等四种类型。3.起动型铅蓄电池的结构是由、联条和极桩等主要部件构成。4.极板由和构成。5.正极板的活性物质为，呈色。6.负极板的活性物质为，呈色。,.,36,1.2.3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-2e,Pb2+,-0.1V,.,37,1.2.3蓄电池的工作原理,2、铅蓄电池的放电过程：当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。,.,38,1.2.3蓄电池的工作原理,.,39,1.2.3蓄电池的工作原理,放电时化学反应总方程式为：PbO2+Pb+2H2SO4,2PbSO4+2H2O,正极板：,Pb4+2e,Pb2+,Pb2+SO42-,PbSO4,附着在正极板上,.,40,1.2.3蓄电池的工作原理,放电时化学反应总方程式为：PbO2+Pb+2H2SO4,2PbSO4+2H2O,负极板：,Pb-2e,Pb2+,Pb2+SO42-,PbSO4,附着在负极板上,.,41,1.2.3蓄电池的工作原理,理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有2030。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。,.,42,1.2.3蓄电池的工作原理,3、铅蓄电池的充电过程：蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生O2从电解液中逸出，负极板附近产生H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。,.,43,1.2.3蓄电池的工作原理,3、铅蓄电池的充电过程,.,44,1.2.3蓄电池的工作原理,充电时化学反应总方程式为：,2PbSO4+2H2O,PbO2+Pb+2H2SO4,.,45,1.2.3蓄电池的工作原理,充放电化学反应总方程式为：,.,46,1.2.3蓄电池的工作原理,蓄电池充放电过程结论：蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极极处的电解液流动性要好。在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。,.,47,1.2.4蓄电池的工作特性,蓄电池的静止电动势蓄电池的内阻蓄电池的放电特性蓄电池的充电特性,.,48,1.2.4蓄电池的工作特性,1、蓄电池的静止电动势ES电动势推动电荷移动的能力蓄电池的静止电动势是指蓄电池静止状态时正负极板之间的电位差（即开路电压）,.,49,1.2.4蓄电池的工作特性,静止电动势的大小：和电解液的相对密度和温度有关。关系式：ES=0.84+25C（V）25C=t+,(t-25),.,50,1.2.4蓄电池的工作特性,2V蓄电池的静止端电压：一般电解液密度为1.12-1.30g/cm3之间，Es=1.97-2.15V。额定电压为12v的蓄电池在充满电时的静止电动势（端电压）为12.9V；放完电时的静止电动势（端电压）为11.82V。,.,51,1.2.4蓄电池的工作特性,2.内阻：电流流过蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻。蓄电池的内阻包括：1）极板电阻极板电阻很小，且充满电时的电阻变小；放电时电阻变大，放电终了时，电阻大大增加；2）隔板电阻电阻的大小和材料有关；,.,52,1.2.4蓄电池的工作特性,3）电解液电阻电解液的电阻和电解液温度、密度有关，随温度的增加而降低，和密度的关系如图所示；4）联条的电阻内阻很小，为定值图,.,53,1.2.4蓄电池的工作特性,3、蓄电池的放电特性,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25C随时间tf而变化的规律。,.,54,1.2.4蓄电池的工作特性,放电特性曲线,.,55,1.2.4蓄电池的工作特性,蓄电池放电终了的特征1)单格电压降到放电终止电压（1.75V）2)电解液密度降到最小许可值（1.13g/cm3）,.,56,1.2.4蓄电池的工作特性,4、蓄电池的充电特性,在恒流充电过程中，蓄电池的端电压与电解液相对密度随时间而变化的规律。,.,57,1.2.4蓄电池的工作特性,充电特性曲线,.,58,蓄电池的充满电的特征,端电压上升到最大值2.7V，并在2h3h内不在增加。电解液相对密度上升到最大值1.29g/cm3蓄电池内产生大量气泡。,.,59,1.3蓄电池的容量及其影响因素,1.4蓄电池的充电,.,60,一、蓄电池的容量,蓄电池在规定的条件下放出的电量，称为容量，单位为安时（Ah）CIftf,蓄电池的容量表示,额定容量,储备容量,起动容量,.,61,额定容量C20,蓄电池的额定容量用20h率容量来表示，即将充足电的蓄电池在电解液温度为25C条件下，以20h率放电电流连续放电，直至单格平均电压降到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量。,.,62,储备容量Cm,蓄电池的额定储备容量电解液温度为25C条件下，以25A电流放电直至单格平均电压降至1.75V时，所维持的时间称为蓄电池的储备容量。,.,63,起动容量,常温起动容量,低温起动容量,.,64,起动容量,电解液在25C时，以3倍的额定容量的电流放电至终止电压（12V蓄电池为9V，6V蓄电池为4V）所放出的电量为蓄电池的常温起动电容（持续时间应达5min）电解液在-18C时，以3倍的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）所放出的电量为蓄电池的低温起动电容（持续时间应达2.5min）,常温起动容量,低温起动容量,.,65,二、影响容量的因素,一、构造因素：极板面积、片数、厚度二、使用因素：1）放电电流2）电解液温度3）电解液密度,.,66,图-蓄电池的容量与电解液温度之间的关系,.,67,放电电流的容量的关系举例,图-蓄电池在不同放电电流情况下的放电特性,.,68,三、蓄电池的充电,1.4.1蓄电池的充电种类1.4.2蓄电池的充电方法,.,69,1.4.1蓄电池的充电种类,新蓄电池、使用中的蓄电池及修复后的蓄电池由于技术状况的不同，采用的充电步骤和规范也不同。充电种类有初充电、补充充电、预防硫化过充电和锻炼循环充电，其中常用的为初充电和补充充电。,.,70,1.4.1充电种类,1初充电指对新的或更换极板后的蓄电池进行的第一次充电。采用两阶段恒流充电法充电时，第一阶段充电电流为额定容量的1/15，待电解液中有气泡冒出、单格电池电压达2.4V时，转入第二阶段，将电流减小一半，直至蓄电池充足电为止。,.,71,1.4.1充电种类,.,72,1.4.1充电种类,2补充充电补充充电是指对使用中的蓄电池在无故障的前提下，为保持或恢复其额定容量而进行的正常的保养性充电。一般汽车用蓄电池应每隔12个月从车上拆下来进行一次补充充电，使用中，如发现下列现象之一时，必须及时进行补充充电：（1）电解液相对密度降至1.15g/cm3以下时；（2）冬季放电量超过25，夏季超过50时；（3）前照灯灯光比平时暗淡，起动无力时；（4）单格电池电压降到1.75V以下时。,.,73,1.4.2充电方法,1.定电流充电2.定电压充电3.快速充电,.,74,1.4.2充电方法,1.定电流充电在充电过程中，充电电流保持恒定值的充电方法称为“定电流充电”,.,75,1.定电流充电,定电流充电的方法：定流充电时，随着电池电动势的逐渐增高，要保持充电电流的恒定，必须提高充电电压；当单格电压上升到2.4V时，电解液开始有气泡产生，应将电流减半后再充电，直至单格电压上升到2.7V，端电压和电解液的密度在2-3小时内保持不变为止。,定流充电的特点：定流充电具有较大的适应性，可以根据需要选择充电电流，但充电时间长，而且需要经常调节充电电流，一般适用于新蓄电池和故障修复时的初充电。,.,76,2.定电压充电,在充电的过程中，始终保持充电电压不变的充电方法，称为“定电压充电”,.,77,2.定电压充电,定压充电电流,定压充电的特点：充电过程中电解液无沸腾现象，可以减少水分的损失；在充电45小时后，容量可达90%95%，缩短了充电时间。定压充电的方法适用于蓄电池补充充电，不适用于新蓄电池和故障修复后蓄电池的初充电，汽车上发电池对蓄电池的充电为定压充电。,.,78,3.脉冲快速充电,定流和定压充电的时间长，消耗的电能多，给使用带了很多不便，利用快速充电，完成一次初充电只需5个小时左右，完成一次补充充电约一个小时左右。,.,79,蓄电池充电的注意事项,蓄电池充电时的注意事项，应该严格遵守：1）严格遵守各种充电方法的充电规范；2）充电机和蓄电池连接时一定要注意极性，以免损坏蓄电池；3）在充电的过程中一定要注意各个单个电池电压和电解液密度，以及判断其充电程度和技术状况；4）在充电的过程中，要注意各个单个电池的温度，以免温宿过高，影响蓄电池的使用性能；,.,80,5）初充电工作不可长时间间断；6）室内充电打开电池孔盖，使气体顺利逸出，以免事故发生；7）充电室要安装通风设备，严格在蓄电池的附近用明火、吸烟和产生电火花；8）充电时导线务必连接可靠，严防发生火花。,蓄电池充电的注意事项,.,81,1.5蓄电池的常见故障及其排除,蓄电池的常见故障包括,内部故障,外部故障,外部故障：壳体裂纹、极柱松动或腐蚀、封胶干裂。,内部故障：极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自行放电、极板拱曲。,.,82,1.4蓄电池的故障及其排除,故障一：极板硫化极板上生成一层白色粗晶粒的PbSO4，在正常充电时不能转化为PbO2和Pb的现象。故障特征（1）硫化的电池放电时，电压急剧降低，过早降至终止电压，电池容量减小。（2）蓄电池充电时单格电压上升过快，电解液温度迅速升高，但密度增加缓慢，过早产生气泡，甚至一充电就有气泡。,.,83,1.4蓄电池的故障及其排除,排除方法轻度硫化的蓄电池可以用间歇过充电方法消除。硫化比较严重的则应采取去硫化充电方法排除，或者用快速充电机充电的方法消除。硫化很严重的只能更换极板或报废。,.,84,1.4蓄电池的故障及其排除,故障二：活性物质脱落故障特征主要指正极板上的活性物质PbO2的脱落。蓄电池容量减小，充电时从加液孔中可看到有褐色物质，电解液浑浊。,.,85,1.4蓄电池的故障及其排除,故障原因（1）蓄电池充电电流过大，电解液温度过高，使活性物质膨胀、松软而易于脱落。（2）蓄电池经常过充电，极板孔隙中逸出大量气体，在极板孔隙中造成压力，而使活性物质脱落。（3）经常低温大电流放电使极板弯曲变形，导致活性物质脱落。（4）汽车行驶中的颠簸振动。,.,86,1.4蓄电池的故障及其排除,排除方法对于活性物质脱落的铅蓄电池，若沉积物较少时，可清除后继续使用；若沉积物较多时，应更换新极板和电解液。,.,87,1.4蓄电池的故障及其排除,故障三：极板栅架腐蚀故障特征主要是正极板栅架腐蚀，极板呈腐烂状态，活性物质以块状堆积在隔板之间，蓄电池输出容量降低。故障原因（1）蓄电池经常过充电，正极板处产生的O2使栅架氧化。（2）电解液密度、温度过高、充电时间过长，会加速极板腐蚀。（3）电解液不纯。,.,88,1.4蓄电池的故障及其排除,排除方法腐蚀较轻的蓄电池，电解液中如果有杂质，应倒出电解液，并反复用蒸馏水清洗，然后加入新的电解液，充电后即可使用；腐蚀较严重的蓄电池，如果是电解液密度过高，可将其调整到规定值，在不充电的情况下继续使用；,.,89,1.4蓄电池的故障及其排除,故障四：极板短路故障特征蓄电池正、负极板直接接触或被其它导电物质搭接称为极板短路。极板短路的蓄电池充电时充电电压很低或为零，电解液温度迅速升高，密度上升很慢，充电末期气泡很少。,.,90,1.4蓄电池的故障及其排除,故障原因（1）隔板破损使正、负极板直接接触。（2）活性物质大量脱落，沉积后将正、负极板连通。（3）极板组弯曲。（4）导电物体落入池内。,.,91,1.4蓄电池的故障及其排除,排除方法出现极板短路时，必须将蓄电池拆开检查。更换破损的隔板，消除沉积的活性物质，校正或更换弯曲的极板组等。,.,92,1.4蓄电池的故障及其排除,故障五：自放电故障特征蓄电池在无负载的状态下，电量自动消失的现象称为自放电。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。,.,93,故障原因（1）电解液不纯，杂质与极板之间以及沉附于极板上的不同杂质之间形成电位差，通过电解液产生局部放电。（2）蓄电池长期存放，硫酸下沉，使极板上、下部产生电位差引起自放电。（3）蓄电池溢出的电解液堆积在电池盖的表面，使正、负极柱形成通路。（4）极板活性物质脱落，下部沉积物过多使极板短路。,1.4蓄电池的故障及其排除,.,94,1.4蓄电池的故障及其排除,排除方法自放电较轻的蓄电池，可将其正常放完电后，倒出电解液，用蒸馏水反复清洗干净，再加入新电解液，充足电后即可使用；自放电较为严重时，应将电池完全放电，倒出电解液，取出极板组，抽出隔板，用蒸馏水冲洗之后重新组装，加入新的电解液重新充电后使用。,.,95,1.5蓄电池的使用与维护,一、蓄电池的维护（一）三抓1.抓及时、正确充电:装车使用电池定期补充充电，放电程度，冬季不超过25%，夏季不超过50%;带电液存放的蓄电池定期补充充电。