《汽车电气》1蓄电池

第一章蓄电池电池基本知识第一节蓄电池的构造及型号第二节蓄电池的工作原理第三节蓄电池的特性第四节蓄电池的容量第五节蓄电池的充电第六、七节使用与维护第八节新型蓄电池第一章蓄电池电池原电池蓄电池储备电池普通、干荷电、湿荷电、免维护、智慧型蓄电池燃料电池酸性、碱性蓄电池

？将化学能转为电能的一种低压、直流电源蓄电池的分类普通铅蓄电池干荷电铅蓄电池A湿荷电铅蓄电池H免维护蓄电池MF智慧型蓄电池极板不带电、内部无电解液极板燥、已充电、内部无电解液极板已充电、内部有少量电解液第二代铅酸蓄电池第三代铅酸蓄电池使用前需按规定加注电解液并进行初充电使用时，按规定加入电解液，静置后即可使用使用时需按规定加入电解液，静置后即可使用可用3～4年不需补加蒸馏水两组电池（起动、辅助）、电子能量管理器使用中需定期维护需要定期维护

需要定期维护使用中不需维护蓄电池并联电路蓄电池的功用1.发动机起动时，向起动机和点火系统供电2.发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁场绕组供电。（应用中应避免）3.发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来；4.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电5.蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的舒瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定对蓄电池的要求

起动发动机时，蓄电池在5～10S内，要向起动机连续供给强大电流（汽油机200～600A，柴油机800～1000A）因此，对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。第一章蓄电池电池基本知识第一节蓄电池的构造及型号第二节蓄电池的工作原理第三节蓄电池的特性第四节蓄电池的容量第五节蓄电池的充电第六、七节使用与维护第八节新型蓄电池蓄电池的构造蓄电池的型号第一节蓄电池的构造与型号

第一节蓄电池的构造与型号

蓄电池的构造第一节、蓄电池的构造与型号

蓄电池的构造极板隔板电解液外壳1.极板：接收充入的电能并向外释放电能正极板上的活性物质是PbO2，呈棕红色负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。

一、蓄电池的基本构造极板栅架2.隔板：避免正负极板相互接触而短路，之间用隔板绝缘

隔板材料要求:多孔结构--使电解液自由渗透化学性能稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。一、蓄电池的基本构造1-极板2-隔板

3、4-横板5-极柱极板组总成3.电解液（电水）铅酸蓄电池的电解液，是由相对密度1.84的纯硫酸和蒸馏水配制而成。密度一般在1.24－1.31g／cm3的范围之内。电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，一般工业用硫酸和普通水中，因含有铁、铜等有害杂质，绝对不能加入到蓄电池中去，否则容易自行放电，并且容易损坏极板。一、蓄电池的基本构造4.蓄电池外壳：整体式容器，极板、隔板和电解液均装入外壳内。蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个和6个互不相通的单格。外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并具有足够的机械强度。一、蓄电池的基本构造蓄电池的构造蓄电池的型号第一节蓄电池的构造与型号

二、蓄电池的型号蓄电池的产品型号按照原机械工业部部颁标准JB2599－85的规定，铅蓄电地产品型号分为三段蓄电池类型，如Q串联单格电池数蓄电池特征如A、H、W额定容量，单位A.h特殊性能解放CA141汽车用蓄电池6-QA-100即是6个单格电池额定电压12伏额定容量100Ah起动型干荷蓄电池第一章蓄电池电池基本知识第一节蓄电池的构造及型号第二节蓄电池的工作原理第三节蓄电池的特性第四节蓄电池的容量第五节蓄电池的充电第六、七节使用与维护第八节新型蓄电池第二节、蓄电池的工作原理极板间电动势的建立蓄电池放电过程蓄电池充电过程

1．极板间电动势的建立蓄电池的电动势是正、负极板浸入电解液后产生的。负极板：Pb→Pb2++2e电子留在负极板上，部分Pb2+溶于电解液，部分留与负极板，当电离平衡时，使负极具有负电位，为-0.1V。第二节蓄电池的工作原理1.电动势的建立正极板：PbO2溶于电解液

PbO2+2H2O→Pb(OH)4

Pb(OH)4→Pb4++4OH-

OH-留在电解液中，大部分Pb4+沉附在正极表面,使正极板有+2.0V1.电动势的建立在外电路未接通，反应达到动态平衡时，静止电动势为：E=2.0－(－0.1)=2.1V第二节、蓄电池的工作原理极板间电动势的建立蓄电池的放电过程蓄电池的充电过程2.铅蓄电池放电过程放电：

将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。电化学反应：将蓄电池与外电路的负荷接通，电子e从负极板经过外电路的负荷流往正极板，使正极板的电位下降，从而破坏了原有的平衡状态。因此发生电化学反应。2、放电过程

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。第二节、蓄电池的工作原理极板间电动势的建立蓄电池的放电过程蓄电池的充电过程3.充电过程将电能转换成蓄电池化学能的过程称为充电过程，它是放电反应的逆过程。充电时蓄电池的正负两极接通直流电源当电源电压高于蓄电池的电动势E时，电流由蓄电池的正极流入，从蓄电池的负极流出，也就是电子由正极板经外电路流往负极板。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。

蓄电池的化学反应方程式为第一章蓄电池电池基本知识第一节蓄电池的构造及型号第二节蓄电池的工作原理第三节蓄电池的特性第四节蓄电池的容量第五节蓄电池的充电第六、七节使用与维护第八节新型蓄电池第三节、蓄电池的特性

蓄电池的基本电特性

蓄电池的放电特性

蓄电池的充电特性

1、蓄电池的基本电特性

静止电动势Ej蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。开路电压（静止电动势）公式:

Ej=0.84+ρ15°C（V）汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间，Ej=1.97～2.15（V）蓄电池端电压的测量

端电压包括开路电压（静止电动势）、放电电压和充电电压，取决于蓄电池的工作状况。一般发动机未工作时测量蓄电池电压为开路电压为12V。一般发动机工作时测量蓄电池电压为充电电压为14V。起动时测量蓄电池电压为放电电电压约为8-11V。实际测量时采用放电计模拟启动状态。内电阻R0极板电阻、电解液、隔板、联条、极桩电阻的总和经验公式：20℃，完全充足电

R0=ue/

17.1Qe

Ue---蓄电池额定电压

Qe---蓄电池额定容量1.与温度有关：温度降低，R0降低2.与电解液密度有关第三节、蓄电池的特性

蓄电池的基本电特性

蓄电池的放电特性

蓄电池的充电特性

2、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，蓄电池的端电压和电解液相对密度随时间而变化的规律。将完全充足电的蓄电池以20h放电率的电流进行放电，使放电电流保持稳定不变，每隔一定的时间，测量端电压和电解液密度，得到如图所示的放电特性曲线。

2、蓄电池的放电特性（1）开始放电阶段端电压由2.14V迅速下降至2.1V极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下降，浓差极化增大，端电压迅速下降。（2）相对稳定阶段端电压由缓慢下降至1.85V极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，孔内外电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢下降。2、蓄电池的放电特性（3）迅速下降阶段端电压由1.85V迅速下降至1.75V。放电接近终了时，电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大，端电压迅速下降。蓄电池放电终了的特征蓄电池放电终了的特征单格电压降至终了电压电解液密度下降到最小许可值1.11第三节、蓄电池的特性

蓄电池的基本电特性

蓄电池的放电特性

蓄电池的充电特性

3、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。充电电源必须采用直流电源，以一定的电流，向一只完全放电的蓄电地进行充电。保持充电电流入不变，每隔一定时间测量单格电池的端电压和电解液相对密度。可以绘制出蓄电池的充电特性曲线，如图所示。蓄电池的充电特性（1）充电开始阶段端电压迅速上升。开始充电时，孔隙内迅速生成硫酸，端电压迅速上升。（2）稳定上升阶段端电压缓慢上升至2.4V左右。孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散，当硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时，端电压随整个容器内电解液密度变化而缓慢上升。蓄电池的充电特性（3）充电末期电压迅速上升到2.7V左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。活性物质还原反应结束后的充电称为过充电，充电电流用于电解水，应避免长时间过充电。蓄电池的充满电的特征端电压上升到最大值2.7V，并在2h～3h内不在增加。电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm3

蓄电池内产生大量气泡。第一章蓄电池电池基本知识第一节蓄电池的构造及型号第二节蓄电池的工作原理第三节蓄电池的特性第四节蓄电池的容量第五节蓄电池的充电第六、七节使用与维护第八节新型蓄电池第四节、蓄电池的容量及其影响因素一、蓄电池的容量指蓄电池在规定条件下（包括放电温度、放电电流、放电终止电压）放出的电量。单位：安时（A·h）理论容量C=If*Tf额定容量、储备容量、起动容量一、蓄电池的容量1.额定容量C20用20h率容量表示。国标GB5008.1-91《启动用铅蓄电池技术条件》规定：将充电的新蓄电池在电解液温度为（25±5）°C条件下，电解液密度为（1.85±0.01）g/cm3的条件下，以20h率的放电电流连续放至单格平均电压降到1.75V时，输出的电量称为额定容量。一、蓄电池的容量20h率额定容量小于90A·h的蓄电池，称A类蓄电池20h率额定容量大于90A·h的蓄电池，称B类蓄电池例：6-QA-60型蓄电池，在电解液为25°C时，以3A电流连续放电20h，单格电压降至1.75V，计算其20小时率额定容量。一、蓄电池的容量2.储备容量Cm国标GB5008.1-91《启动用铅蓄电池技术条件》规定：蓄电池在25℃条件下，以25A恒流放电直至单格平均电压降到1.75V时的放电时间。单位为分钟（min）。意义：在汽车充电系统失效的情况下，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒定电流的能力。一、蓄电池的容量20h率额定容量与储备容量Cm的转换关系(c20<200Ah或Cm<480min时适用）

一、蓄电池的容量3.起动容量：表示蓄电池在发动机起动时的供电能力。1）常温起动容量：蓄电池在电解液初始温度为25℃时，以5min放电率的电流（数值上等于额定容量的3倍）放电5min至单格电压降至1.5V时所输出的电量。计算6-Q-100型蓄电池的常温起动容量。一、蓄电池的容量3.起动容量2）低温起动容量：蓄电池在电解液初始温度为-18℃时，以起动电流放电1min至单格电压降至1.4V时所输出的电量。二、影响蓄电池容量的因素极板的构造对容量的影响放电电流对容量的影响。电解液温度对容量的影响。电解液密度对容量的影响。二、影响容量的因素1．构造因素对容量的影响极板厚度越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高。极板面积越大，同时参与反应的物质就越多，容量就越大。同性极板中心距越小，蓄电池内阻越小，容量越大。C=7.5(N-1)N—正负极板总片数2．放电电流对容量的影响放电电流对容量的影响2.放电电流对容量的影响3.电解液温度对容量的影响温度↓：粘度↑渗入极板困难，活性物质利用率↓→C↓；粘度↑：内阻↑内压降↑端电压↓→C↓4.电解液密度对容量的影响电解液密度ρ↑：电动势E↑电液渗透能力↑，参加反应的活性物质↑→C↑ρ过高，粘度↑，内阻↑，→C↓4.电解液密度对容量的影响实践证明：电解液密度偏低，有利于提高放电电流和容量。冬季使用的电解液，在不使其结冰的前提下，尽可能采用稍低的电解液密度。1.12-1.30g/cm3第五节蓄电池的充电一、充电方法1．恒流充电2．恒压充电3.脉冲快速充电二、充电的种类1.初充电2.补充充电3.去硫化充电一、充电方法

1．定流充电（串联充电）在充电过程中，充电电流恒定不变（通过调整电压，保证电流不变）。定流充电的优点：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。定流充电的缺点：充电时间长，且需要经常调整充电电流。一、充电方法

1.定流充电（串联充电）两阶段充电法，在第一阶段用较大电流充电，当单格电池电压升到2.4V，电解液开始产生气泡，将充电电流减小一半进行第二阶段恒流充电，直到蓄电池完全充足电为止一、充电方法

1.定流充电（串联充电）充电方法--2．定压充电（并联充电）在充电过程中，充电电压恒定不变。是汽车上发电机对蓄电池充电的方法。恒压充电特性曲线见图定压充电的优点为：充电速度快，充电时间短，充电电流会随着电动势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。定压充电的缺点是：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。对于车用的蓄电池，为了防止其产生硫化故障，必须定期（每两个月）拆下用改进恒流充电的方法充电一次。充电方法--2．定压充电充电方法--3．脉冲快速充电以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法。其充电电流波形如图。充电方法--3．脉冲快速充电1）大电流恒流充电

IC=（0.8～1）C20

至单池电压升至2.4V；2）前停充15～25ms；3）反向脉冲充电

IC=（1.5～2.0）C20t=150～1000us；4）后停充25～40ms，如此循环，直至充足电充电方法—3.脉冲快速充电1优点充电时间短；反应充分，使蓄电池容量增加，提高起动性能；去硫化显著2缺点析出气体速率高，对活性物质的冲刷力强，易脱落，对蓄电池使用寿命有一定影响。第五节蓄电池的充电一、充电方法1．恒流充电2．恒压充电3.脉冲快速充电二、充电的种类1.初充电2.补充充电3.去硫化充电二、充电的种类

--1.初充电

初充电对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢放电和硫化而失去的电量。初充电的特点：充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。充电方法—1.初充电初充电的程序（1）加注电解液密度符合厂家规定，液面高度符合要求。（2）选择充电电流定流法（６０～７０ｈ）：

IC1=C20/15（单格电压至2.4V，25～35h)IC2=C20/30

(20～30ｈ）（3）连接蓄电池充电方法—2.补充充电蓄电池使用后的充电。需补充充电情况：（1）启动无力时（非机械故障）；（2）前照灯灯光暗淡，表示电力不足时；（3）电解液密度下降到1.20g/cm3以下时；（4）冬季放电超过25%，夏季放电超过50%时；补充充电与初充电的不同点（1）充电前不需要加注电解液；（2）蓄电池补充充电电流的选择；IC1=C20/10（A）IC2=C20/20（A）（3）充电时间约为13～16h充电方法—2.补充充电充电方法—3.去硫化充电蓄电池轻度硫化，可用充电的方法予以消除：1)倒出电解液，加入蒸馏水冲洗两次后，再加入蒸馏水；2)用Ic=C20/30（A）的电流进行充电，当密度上升到1.15g/cm3时，倒出电解液，再加蒸馏水继续充电，直至密度不再上升；3)以20h率放电电流放电至单池电压降到1.75V时，再进行上述充电。反复进行以上过程，直至输出容量达到额定容量的80%以上，即可使用。第六节蓄电池的使用与维护

一、蓄电池的维护三抓、五防1.抓及时、正确充电定期补充充电，放电程度，冬季不超过25%，夏季不超过50%；2.抓正确使用每次启动时间不超过5s，启动间隔时间15s，最多连续启动3次；3.抓清洁保养及时清除蓄电池表面的酸液，经常疏通通气孔一、蓄电池的维护三抓、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4.防止电解液密度过大5.防止电解液内混入杂质。二、蓄电池的检查1、检查电解液密度用吸式密度计检测密度。方法见图冬季气温低于-40°C的地区，夏季：（见表1-6）充电状态%1007550250电解液相对密度(g/cm3)

1.271.231.231.151.12蓄电池的检查---2、模拟启动放电检测对于技术状态良好的蓄电池，当以启动电流或规定的放电电流连续放电15s时，端电压应不低于规定值。蓄电池的检查--2、模拟启动放电检测绿色区域端电压高于9.6V，状态良好黄色区域端电压低于9.6V，存电不足红色区域端电压低8V于蓄电池故障，更换蓄电池。蓄电池的检查--3、检查电解液液面高度1.目测：电解液液面应在蓄电池外壳上、下液面线之间。2.用玻璃观管测量见图当液面过低时，应加注蒸馏水，以恢复正确的液面高度。除非确知电解液溅出，否则不许添加硫酸溶液。三、冬季使用蓄电池时的注意事项

1.应特别注意保持其处于充足电状态，以防结冰；2.冬季补加蒸馏水应在充电时进行，以防结冰；3.冬季容量降低，发动机启动前应进行预热，每次启动时间不超过5s，每次启动间隔应有15S4.冬季气温低，蓄电池充电困难，应经常检查蓄电池存电状况如有必要可以更换容量较大的蓄电池可以适当调整电解液密度四、蓄电池的储存1.未灌电解液的蓄电池的储存干燥、通风，室温5～40°C避免爆晒，远离热源按行存放于木架之上旋紧加液孔盖，通气孔密闭2.使用过的蓄电池的长时间储存2.使用过的蓄电池的长时间储存1）干法储存：先将其充足电，再按20h率放电至单池电压为1.75V；倒出电解液，加入蒸馏水，3h后更换蒸馏水，反复进行至浸不出来酸为止；倒干蒸馏水，旋紧加液孔盖，封闭通气孔。2）带电解液的蓄电池的储存将其充足电，旋紧加液孔盖室内应通风干燥，室温5～30°C定期补充充电第七节、蓄电池的故障及其排除蓄电池常见故障包括内部故障和外部故障。外部故障：外壳裂纹、极柱腐蚀、极柱松动、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、自放电、极板拱曲。一、极板硫化极板上生成白色的粗晶粒硫酸铅的现象简称硫化。粗晶粒硫酸铅导电性差，正常充电很难还原，晶粒粗，体积大，堵塞活性物质孔隙，内阻增大。极板硫化--故障特征极板上有较厚的白霜；放电时，内阻大，电压急剧下降，不能持续供给启动电流。充电时，内阻大，单格电池的充电电压高达2.8V以上，密度上升慢，温度上升快，过早出现沸腾现象。排除方法—去硫化充电蓄电池轻度硫化，可用充电的方法予以消除：1)倒出电解液，加入蒸馏水冲洗两次后，再加入蒸馏水；2)用Ic=C20/30（A）的电流进行充电，当密度上升到1.15g/cm3时，倒出电解液，再加蒸馏水继续充电，直至密度不再上升；3)以20h率放电电流放电至单池电压降到1.75V时，再进行上