培训课件：汽车蓄电池

培训课件：汽车蓄电池 蓄电池 蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。 应用最广泛的汽车蓄电池是铅酸蓄电池。视频 蓄电池最主要的作用是：发动机工作时向起动机和点火装置供电。视频 汽油机起动电流为200600A有的柴油机起动电流达1000A。 蓄电池并联电路 蓄电池的分类 汽车上一般采用铅酸蓄电池，其主要目的使启动发动机。车用蓄电池可分为以下4种： 湿荷电蓄电池 干荷电蓄电池 少维护蓄电池 免维护蓄电池。 具体见后表 蓄电池的分类 蓄电池的功用 1.发动机启动时，向启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。应用中应防止 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瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定 视频 对蓄电池的要求 启动发动机时，蓄电池在510S内，要向启动机连续供应强大电流汽油机200600A，柴油机8001000A 因此，对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的启动能力。 第一节、蓄电池的构造与型号 蓄电池的构造 蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如下图： 蓄电池的根本构造 极板 隔板 外壳 电解液 联条 加液孔盖 极板 极板：是蓄电池的根本部件，由它接受充入的电能和向外释放电能。极板分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。 极板 极板 栅架 活性物质 隔板 为了防止相互接触而短路，正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。 隔板材料应具有多孔性结构，以便电解液自由渗透，而且化学性能应稳定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。 隔板 电解液 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 1.31gcm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，绝对不能参加到蓄电池中去，否那么容易自行放电，并且容易损坏极板。因此，蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制。 外壳 蓄电池外壳为一整体式结构的容器，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。 外壳 蓄电池的型号、规格 蓄电池的产品型号 按照原机械工业部部颁标准JB259985的规定，铅蓄电池产品型号分为三段， 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 注：安时数代表电池容量的大小。电池的额定容量指25，以恒定电流放电20h至终止电压1.75V/单格，该电流的20倍即为电池的容量。一般用Ah数代表电池的额定容量，用Cn表示。n指几小时放电率，这里为20。有些电池是以10h放电率计算的，用C10表示。?例：这里100Ah/12V的电池指该电池以5A的电流恒定放电直至终止电压10.5V，可连续放电20h。? 第二节、蓄电池的工作原理及特性 双极硫酸盐化理论 蓄电池中参与化学反响的物质，正极板上是pbO2 负极板上是pb 电解液是硫酸水溶液 蓄电池放电时，正极板上的pbo2和负极板上的pb都变成pbso4水溶液 电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。蓄电池充电时，那么按相反的方向变化。 一、蓄电池的工作原理 蓄电池的化学反响方程式为: 1电动势的建立 蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液后产生的。其反响过程见后图所示 负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+ Pb-2ePb2+ 电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负极具有负电位，为-0.1V。 电动势的建立 正极板：PbO2溶于电解液 PbO2+2H2OPb(OH)4 Pb(OH)4Pb4+ + 4OH- OH-留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极外表,使正极板有+2.0V 在外电路未接通时，反响到达动态平衡时，静止电动势为： E=2.0(0.1)=2.1V 电动势的建立 一、放电过程 将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。 一、放电过程 如果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。发生电化学反响。 从理论上说，蓄电池这种放电过将极板上所有物质全部转变为硫酸铅，但实际转化的只有20-30%。 二、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，它是放电反响的逆过程。 二、充电过程 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。 这时正负极板发生的化学反响正好与放电过程相反，其化学反响过程如下图倒过来看。 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响的结果，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。 二、蓄电池的工作特性 蓄电池的静止电动势及根本电特性 蓄电池的内阻 蓄电池的放电特性 蓄电池的充电特性 1、蓄电池的静止电动势及根本电特性 静止电动势ES 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：理论上，开路状态下的端电压并不等于电池的电动势。但是，开路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。 一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V。 开路电压静止电动势公式 ES=0.85+(25C)V 汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间，因此ES=1.972.15V 1、蓄电池的静止电动势及根本电特性 蓄电池端电压的测量： 端电压包括开路电压、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。 启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。 2.蓄电池的内阻 包括极板，隔板，电解液，铅质联条等的内阻。 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，在放电过程中不断地调节外接的电位器，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，得到如下图的放电特性曲线。 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 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到达动态平衡，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。 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 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，如下图。 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，浓差极化增大，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到达平衡时，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。 活性物质复原反响结束后的充电称为过充电，充电电流用于电解水，应防止长时间过充电。 蓄电池的充满电的特征 端电压上升到最大值2.7V，并在2h3h内不再增加。 电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm 蓄电池内产生大量气泡。 第三节、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、实际容量无实际意义 额定容量、储藏容量 一、蓄电池的容量 额定容量 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255C条件下，以20h率的放电电流连续放至单池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为额定容量。 实际测量蓄电池容量超过20小时为合格 一、蓄电池的容量 储藏容量 国标GB5008.1-91?启动用铅蓄电池技术条件?规定： 蓄电池在252条件下，以25A恒流放电直至单池平均电压降到1.75V时的放电时间。单位为分钟min。 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，同时参与反响的物质就越多，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。 片数越多，容量越大。 2使用因素对容量的影响 放电电流对容量的影响 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容量； 同时，粘度内阻内压降端电压C容量 电解液密度对容量的影响 电解液密度对容量的影响 电解液密度电动势E，电液渗透能力，参加反响的活性物质C 过高，粘度，内阻，极板硫化C 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 第四节、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，正常充电很难复原，晶粒粗，体积大，堵塞活性物质孔隙，内阻增大。 故障特征 故障特征 放电时，内阻大，电压急剧下降，不能持续供应启动电流。 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。 二、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，有棕色物质自底部上升。 2.故障原因 充电电流过大；过充时间过长 低温大电流放电；造成极板拱曲 汽车行驶时颠簸、振动 三、自行放电 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。蓄电池的自放电是不可防止的 故障特征 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。 故障原因 电解液含杂质过多；电解液密度偏高； 电池外表不清洁；栅架中含锑。 四、极板短路 故障特征 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。 故障原因 活性物质大量脱落，沉积后将正负极板连通。必须拆开检查 第五节、蓄电池的充电 一、充电的种类 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，极板上局部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。 初充电 初充电的程序 1加注电解液 密