第1章 蓄电池结构

1、一、汽车电器装置的组成一、汽车电器装置的组成1 1供电系统：发电机及其调节器、蓄电池供电系统：发电机及其调节器、蓄电池 主主 电电 源：发电机源：发电机 调调 节节 器器: : 自动调节发电机电压，使之保持稳定自动调节发电机电压，使之保持稳定 辅助电源：蓄电池辅助电源：蓄电池2 2用电设备用电设备 (1)(1)起动系统起动系统 (2)(2)点火系统点火系统 (3)(3)照明与显示系统照明与显示系统 (4) (4)信号系统信号系统 (5)(5)附属电器设备附属电器设备 3 3检测装置检测装置4 4配电装置配电装置二、汽车电气系统的特点二、汽车电气系统的特点 1 1低压低压 2 2直流直流3 3单

2、线制单线制4 4负极搭铁负极搭铁第一章蓄第一章蓄 电电 池池一、蓄电池的用途一、蓄电池的用途 (1)(1)起动供电起动供电 (2)(2)向用电设备供电向用电设备供电 (3)(3)协助供电协助供电 (4)(4)储存电能储存电能 (5)(5)保护作用保护作用 (6)(6)不间断电源不间断电源二二、种类：、种类： 1.1.按电解液种类分：按电解液种类分： (1)(1)铅酸蓄电池：包括湿荷电蓄电池、干荷电蓄电池、少维护蓄电池、铅酸蓄电池：包括湿荷电蓄电池、干荷电蓄电池、少维护蓄电池、 免维护蓄电池、胶体电解质蓄电池。免维护蓄电池、胶体电解质蓄电池。 (2)(2)镍碱蓄电池：铁镍蓄电池、镍镉蓄电池。镍碱

3、蓄电池：铁镍蓄电池、镍镉蓄电池。2.2.按电极材料分：铅蓄电池、铁镍蓄电池、镉镍蓄电池；按电极材料分：铅蓄电池、铁镍蓄电池、镉镍蓄电池；3.3.按使用用途分：汽车用、电瓶车用、电讯用、航标用蓄电池。按使用用途分：汽车用、电瓶车用、电讯用、航标用蓄电池。第一节蓄电池的构造与型号第一节蓄电池的构造与型号负极板负极板正极板正极板隔隔 板板护护 板板正极柱正极柱负极柱负极柱壳壳 体体封封 料料正接线柱正接线柱加液孔盖加液孔盖连条连条肋肋 条条一、蓄电池的构造一、蓄电池的构造1.1.极板与极板组极板与极板组(1) (1) 极极 板板 极板组成：一般由栅架和活性物质组成。极板组成：一般由栅架和活性物质组成

4、。(2)(2)极板组极板组2.2.隔板隔板3.3.电解液电解液 （1 1）组成：纯硫酸和蒸馏水。）组成：纯硫酸和蒸馏水。 （2 2）密度：一般在）密度：一般在1.241.241.31g1.31gcmcm3 3的范围之内。的范围之内。 （3 3）电解液的配制）电解液的配制4.4.外壳外壳5.5.连接条连接条6 6、极柱、极柱二、蓄电池的规格型号二、蓄电池的规格型号 -串联的单格电池数。串联的单格电池数。 -蓄电池的类型：蓄电池的类型：QQ起动用蓄电池；起动用蓄电池； MM摩托车用蓄电池；摩托车用蓄电池； -特征代号：特征代号： AA干荷电；干荷电； HH湿荷电；湿荷电； WW免维护；免维护； S

5、S少维护；少维护； MM密闭式；密闭式； BB半密闭半密闭 -蓄电池的额定容量蓄电池的额定容量 -特征性能特征性能 QQ高起动率高起动率 SS塑料外壳塑料外壳 DD低温起动性能好低温起动性能好例：解放例：解放CA1091CA1091汽车用蓄电池：汽车用蓄电池：6-QA-1006-QA-100； 6-QAW-1006-QAW-100第二节第二节 蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理4244222P 2PbSOOHbSOPbSOHPbO 充电放电正极电解液负极正极电解液负极结结 论论 ：(1) (1) 放电时，硫酸逐渐减少，水逐渐增多，电解液相对密度下降。放电时，硫酸逐渐减少，水逐渐增多，电解液相对密

6、度下降。(2) (2) 充电时，硫酸将逐渐增多，水将逐渐减少，相对密度增加。充电时，硫酸将逐渐增多，水将逐渐减少，相对密度增加。 第三节第三节 蓄电池的工作特性蓄电池的工作特性一、静止电动势一、静止电动势 (1)(1)静止电动势静止电动势E Ej j：蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差。：蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差。 (2)(2)开路电压：一般规定铅蓄电池的额定开路电压为开路电压：一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V2.0V。开路电压（静止电动势）公式开路电压（静止电动势）公式1)1)当温度为当温度为2525时：时： E Ej j=0.84+=0.84+2525（V

7、 V） 式中：式中：E Ej j静止电动势静止电动势(V)(V) 2525- 25- 25时的电解液密度时的电解液密度(g/cm(g/cm3 3) )2)2)当温度不为当温度不为2525时，密度修正为：时，密度修正为： 2525=t t+(25-t)+(25-t) 式中：式中： t t实测密度实测密度(g/cm(g/cm3 3) ) 密度的温度换算系数。数值为密度的温度换算系数。数值为0.00075g/cm0.00075g/cm3 3. .含义含义 为：电解液温升为：电解液温升11，密度下降，密度下降0.00075g/cm0.00075g/cm3 3. . t t实测温度实测温度()()3.3

8、.蓄电池端电压的数值蓄电池端电压的数值 (1)(1)开路电压：约为开路电压：约为12V12V。 (2)(2)充电电压：约为充电电压：约为14V14V。 (3)(3)放电电压：约为放电电压：约为8 811V11V。二、蓄电池的内阻二、蓄电池的内阻 1.1.组成组成 电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条与极柱接触电阻等。电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条与极柱接触电阻等。 2.2.影响因素影响因素 (1)(1)放电程度放电程度 (2)(2)隔板材料隔板材料 (3) (3)联条形式联条形式 (4)(4)电解液密度电解液密度 (5)(5)电液温度电液温度(1)(1)概念：在恒流充电过程中，蓄电池的端

9、电压、静止电动势与电解液概念：在恒流充电过程中，蓄电池的端电压、静止电动势与电解液相对密度随时间而变化的规律。相对密度随时间而变化的规律。三、充电特性三、充电特性1 1）充电开始阶段：端电压迅速上升到）充电开始阶段：端电压迅速上升到2.1V2.1V。(2)(2)单格电池电压变化规律单格电池电压变化规律2 2）稳定上升阶段：端电压缓慢上升至）稳定上升阶段：端电压缓慢上升至2.4V2.4V左右，并开始产生气泡。左右，并开始产生气泡。3 3）充电末期：电压迅速上升到）充电末期：电压迅速上升到2.7V2.7V左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。 端电压上升到最大值端

10、电压上升到最大值2.7V2.7V，并在，并在2h-3h2h-3h内不再增加。内不再增加。 电解液相对密度上升到最大值电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm1.27g/cm并在并在2h-3h2h-3h内不再增加。内不再增加。 蓄电池内产生大量气泡，停充蓄电池内产生大量气泡，停充1h1h后再接通充电电源时，蓄电池电后再接通充电电源时，蓄电池电 解液会立刻沸腾。解液会立刻沸腾。4)4)蓄电池充足电的标志蓄电池充足电的标志四、放电特性四、放电特性(1)(1)放电特性：在恒流放电过程中，蓄电池的端电压、静止电动势和电解放电特性：在恒流放电过程中，蓄电池的端电压、静止电动势和电解液相对密度随时间而变化

11、的规律。液相对密度随时间而变化的规律。1 1）开始放电阶段：端电压由）开始放电阶段：端电压由2.14V2.14V迅速下降至迅速下降至2.1V2.1V。2 2）相对稳定阶段：端电压缓慢下降至）相对稳定阶段：端电压缓慢下降至1.85V1.85V。3 3）迅速下降阶段：端电压由）迅速下降阶段：端电压由1.85V1.85V迅速降至迅速降至1.75V1.75V，电解液密度达最小值，电解液密度达最小值(2)(2)单格电池电压变化规律单格电池电压变化规律4 4）蓄电池放电终了的特征）蓄电池放电终了的特征 终止电压：允许的放电终止电压与放电电流大小有关，放终止电压：允许的放电终止电压与放电电流大小有关，放电电

12、流越大，则放电时间越短，允许的放电终止电压越低。电电流越大，则放电时间越短，允许的放电终止电压越低。 电解液密度电解液密度2525=1.11g/cm=1.11g/cm3 3。放电电流放电电流/A/A0.05C0.05C20200.1C0.1C20200.25C0.25C20201C1C20203C3C2020连续放电时间连续放电时间20h20h10h10h3h3h30min30min5min5min单格电池终止电压单格电池终止电压/V/V1.751.751.701.701.651.651.551.551.501.50五、蓄电池的容量及影响因素五、蓄电池的容量及影响因素1.1.蓄电池的容量蓄电池

13、的容量(1)(1)概念：充足电的蓄电池按一定大小的电流连续放电时，其端电压降概念：充足电的蓄电池按一定大小的电流连续放电时，其端电压降 至放电终止电压为止所输出的电量至放电终止电压为止所输出的电量 (2) (2)分类：额定容量、起动容量、储备容量等。分类：额定容量、起动容量、储备容量等。1)1)额定容量：用额定容量：用C C2020表示表示 将完全充足电的新蓄电池在电解液温度为将完全充足电的新蓄电池在电解液温度为252555条件下，以条件下，以20h20h放电率（放电电流为放电率（放电电流为0.05C200.05C20）连续放至电池平均电压降到）连续放至电池平均电压降到1.75V1.75V时为

14、止，蓄电池输出的电量称为额定容量。时为止，蓄电池输出的电量称为额定容量。例：例： 6-Q-1056-Q-105型蓄电池，在电解液平均温度为型蓄电池，在电解液平均温度为2525时，以时，以5.25A5.25A电流连续放电电流连续放电20h20h后，端电压为后，端电压为10.50V10.50V（即单体电压降到（即单体电压降到1.75V1.75V） 其其20h20h率额定容量为：率额定容量为：C C2020=5.25A=5.25A20h=105Ah20h=105Ah。2)2)起动容量起动容量A A、常温起动容量：电解液初始温度为、常温起动容量：电解液初始温度为2525时，以时，以5min5min放电

15、率的电放电率的电流流 (3(3倍容量的电流倍容量的电流) )，连续放电至单格电压降到，连续放电至单格电压降到1.5V1.5V时所输出时所输出的电量。的电量。例：例：3-Q-903-Q-90型蓄电池，型蓄电池，Q=90AhQ=90Ah。在温度为。在温度为2525时，以时，以3Q=33Q=390A=270A90A=270A的电流连续放电至单格电压降至的电流连续放电至单格电压降至1.5V1.5V时，历时，历时时5min5min。 起动容量为：起动容量为：2702705/60=22.5Ah5/60=22.5Ah B B、低温起动容量：电解液初始温度为、低温起动容量：电解液初始温度为-18-18时，以时

16、，以5min5min放电率的电流放电率的电流连续放电至单格电压降至连续放电至单格电压降至1V1V时所输出的电量。时所输出的电量。 例：例：3-Q-903-Q-90型蓄电池，在电解液初始温度为型蓄电池，在电解液初始温度为-18-18时，以时，以 3Q=33Q=390A=270A90A=270A的电流连续放电至单格电压降至的电流连续放电至单格电压降至1V1V时，历时时，历时2.5min2.5min。 起动容量为：起动容量为：2702702.5/60Ah=11.25Ah2.5/60Ah=11.25Ah3)3)储备容量储备容量CmCm指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为指完全充足电的蓄电池，在电解液温

17、度为25 25 时，以时，以25A25A电流连续放电流连续放电到单格电池电压降至电到单格电池电压降至1.75V1.75V所持续的时间。其单位为所持续的时间。其单位为minmin。2.2.影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素(1)(1)放电电流对容量的影响放电电流对容量的影响(2)(2)电解液温度对容量的影响电解液温度对容量的影响(3)(3)电解液密度对容量的影响电解液密度对容量的影响(4)(4)构造因素对容量的影响构造因素对容量的影响(5)(5)电解液纯度对容量的影响电解液纯度对容量的影响第四节第四节 蓄电池的充电蓄电池的充电1 1、初充电、初充电 (1)(1)概念：对新蓄电池或更换极板后

18、的蓄电池进行的首次充电。概念：对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。 (2)(2)特点：充电电流小，充电时间长特点：充电电流小，充电时间长( (约约60h) 60h) ，必须彻底充足。，必须彻底充足。 (3)(3)初充电质量对蓄电池的影响初充电质量对蓄电池的影响 一、充电种类一、充电种类 (4) (4)初充电的程序与要求初充电的程序与要求 需补充充电的情况：需补充充电的情况：1 1）起动机运转无力；）起动机运转无力；2 2）发动机不工作情况下，前照灯灯光暗淡；电喇叭声音小，）发动机不工作情况下，前照灯灯光暗淡；电喇叭声音小， 表示电力不足时；表示电力不足时；3 3）电解液密度下降到）电

19、解液密度下降到1.20g/cm1.20g/cm3 3以下时；以下时；4 4）冬季放电超过）冬季放电超过25%25%，夏季放电超过，夏季放电超过50%50%时；时；5 5）单格电池电压降到）单格电池电压降到1.7V1.7V以下时；以下时；6 6）蓄电池已连续使用）蓄电池已连续使用3 3个月以上或放置个月以上或放置1 1个月以上时。个月以上时。2 2、补充充电、补充充电 (1) (1)极板硫化现象极板硫化现象 (2)(2)极板硫化的危害极板硫化的危害3.3.去硫化充电去硫化充电 (3) (3)消除硫化现象消除硫化现象( (轻度轻度) )的充电工艺的充电工艺4.4.预防硫化的过充电工艺预防硫化的过充

20、电工艺二、充电方法二、充电方法 可控硅整流充电机可控硅整流充电机晶闸管整流充电机晶闸管整流充电机脉冲快速充电机脉冲快速充电机智能充电机智能充电机1.1.定流充电定流充电 (1)(1)定义：在充电过程中，充电电流恒定不变。定义：在充电过程中，充电电流恒定不变。 (2)(2)适用范围：初充电、去硫充电和补充充电。适用范围：初充电、去硫充电和补充充电。 (3) (3)电路特点：各蓄电池串联连接。电路特点：各蓄电池串联连接。 (4) (4)充电方法充电方法( (两阶段充电法两阶段充电法) ) (1) (1)定义：在充电过程中，充电电压恒定不变。定义：在充电过程中，充电电压恒定不变。2.2.定压充电定压

21、充电 (2) (2)电路特点：各蓄电池并联连接。电路特点：各蓄电池并联连接。 (3)(3)适用：适合于蓄电池的补充充电。适用：适合于蓄电池的补充充电。 (4)(4)充电电压选择：按每单格需电压充电电压选择：按每单格需电压2.5V2.5V确定。确定。 3 3脉冲快速充电脉冲快速充电 (1) (1)概念：以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法概念：以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法 (2)(2)脉冲充电特点脉冲充电特点 1)1)时间短：新电池时间短：新电池5h5h、旧电池约、旧电池约1h1h； 2)2)省电：用电量为常规充电的省电：用电量为常规充电的80%-85%80%-85% 3) 3)去硫化作

22、用显著；去硫化作用显著； 4)4)充不足电，对电池寿命有影响。充不足电，对电池寿命有影响。(3)(3)脉冲充电过程脉冲充电过程第五节第五节 新型蓄电池新型蓄电池一、干荷电铅酸蓄电池一、干荷电铅酸蓄电池1.1.结构特点结构特点2.2.免维护蓄电池的优点免维护蓄电池的优点二、免维护蓄电池二、免维护蓄电池三、胶体电解质蓄电池三、胶体电解质蓄电池四、碱性蓄电池四、碱性蓄电池1.1.电动汽车对蓄电池的要求电动汽车对蓄电池的要求 使用寿命长；比容量高；持续里程长；质量小；充、放电性能好。使用寿命长；比容量高；持续里程长；质量小；充、放电性能好。2.2.目前正在研制的新型高能电池目前正在研制的新型高能电池

23、钠硫电池、燃料电池、锌空气电池、锂合金电池、氢镍电池等。钠硫电池、燃料电池、锌空气电池、锂合金电池、氢镍电池等。五、电动汽车蓄电池五、电动汽车蓄电池钠硫电池钠硫电池燃料电池燃料电池3.3.钠钠- -硫电池硫电池（1 1）结构）结构 阴极阴极熔融钠熔融钠 阳极阳极熔融硫熔融硫 电解质电解质-氧化铝氧化铝(NaAL(NaAL1111O O1717) )（2）原理原理 阴极：钠失去电子成离子阴极：钠失去电子成离子 阳极：钠离子与硫反应生成硫化钠阳极：钠离子与硫反应生成硫化钠 2Na+S2Na+SNaNa2 2S S（3 3）优点：）优点： 比容量高，充足电后持续里程长，使用比容量高，充足电后持续里程

24、长，使用寿命长。寿命长。第六节第六节 蓄电池的使用与维护蓄电池的使用与维护一、蓄电池的正确作用与维护一、蓄电池的正确作用与维护二、蓄电池的技术状况检验二、蓄电池的技术状况检验1.1.电解液液面高度检查电解液液面高度检查 (1)(1)目测目测(2)(2)用玻璃管测量用玻璃管测量用吸式密度计检测。用吸式密度计检测。2. 2. 放电程度检测放电程度检测储储 电电 状状 态态 (%)(%)1001007575505025250 0电解液相对密度电解液相对密度1.271.271.231.231.191.191.151.151.111.11电解液密度与相对应的放电状态电解液密度与相对应的放电状态3. 3.

25、 起动性能检测：起动性能检测：单格电池端电压单格电池端电压(V)(V)放电程度放电程度/%/%1.71.81.71.80 01.61.71.61.725251.51.61.51.650501.41.51.41.575751.31.41.31.4100100判断方法：判断方法：4.4.就车检查蓄电池技术状况就车检查蓄电池技术状况5.5.蓄电池极桩连接状态的测试蓄电池极桩连接状态的测试三、蓄电池与电解液的选择三、蓄电池与电解液的选择 1.1.蓄电池的选择蓄电池的选择 2.2.电解液的选择电解液的选择 3.3.新蓄电池的使用新蓄电池的使用四、蓄电池的常见故障及其排除四、蓄电池的常见故障及其排除故障种

26、类故障种类故障现象故障现象故障原因故障原因极板硫化极板硫化(1)(1)极板上生成一层白色粗晶粒硫极板上生成一层白色粗晶粒硫酸铅；酸铅；(2)(2)放电时，内阻大，电压急剧下放电时，内阻大，电压急剧下降，不能持续供给起动电流；降，不能持续供给起动电流；(3)(3)充电时，内阻大，单格电池的充电时，内阻大，单格电池的充电电压很快升达充电电压很快升达2.8V2.8V以上，密度以上，密度上升慢，温度上升快，过早出现沸上升慢，温度上升快，过早出现沸腾现象。腾现象。(4)(4)用高率放电计检测时，单格电用高率放电计检测时，单格电压明显下降。压明显下降。(1)(1)充电不足，长期处于充电不足，长期处于存放或

27、放电状态，放电后存放或放电状态，放电后未及时充电；未及时充电；(2)(2)极板露出电液液面而极板露出电液液面而氧化；氧化；(3)(3)电解液密度过大；电解液密度过大；(4)(4)电解液不纯，产生自电解液不纯，产生自放电，致放电，致PbSOPbSO4 4再结晶再结晶故障种类故障种类故障现象故障现象故障原因故障原因自行放电自行放电 存电很足的蓄电池停放一天后存电很足的蓄电池停放一天后出现起动机转动缓慢无力，灯光出现起动机转动缓慢无力，灯光暗淡，喇叭声小的现象。充足电暗淡，喇叭声小的现象。充足电的蓄电池每昼夜容量降低超过的蓄电池每昼夜容量降低超过2%2%时，应视为自行放电。时，应视为自行放电。(1)(1)外部线路短路或未关断；外部线路短路或未关断；(2)(2)电池表面脏污；电池表面脏污；(3)(3)内部短路内部短路(4)(4)电液不纯电液不纯活性物质脱落活性物质脱落 蓄电池输出容量下降，充电时蓄电池输出容量下降，充电时电解液混浊，有棕色物质自底部电解液混浊，有棕色物质自底部上升上升 (1)(1)充电电流过大，过充时充电电流过大，过充时间过长间过长(2)(2)低温大电流放电，造成低温大电流放电，造成极板拱曲极板拱曲(3)(3)汽车行驶时颠簸、振动，汽车行驶时颠