第一章 車載電源-蓄電池

1、汽車電源的組成汽車電源的組成第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、蓄電池的功用一、蓄電池的功用1. 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)等供電。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)等供電。2. 發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低的情況下，向用電設(shè)發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低的情況下，向用電設(shè)備供電。備供電。3. 當(dāng)用電設(shè)備同時(shí)接入較多，發(fā)電機(jī)超載時(shí)，協(xié)當(dāng)用電設(shè)備同時(shí)接入較多，發(fā)電機(jī)超載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)供電。助發(fā)電機(jī)供電。4. 當(dāng)蓄電池存電不足，且發(fā)電機(jī)負(fù)載不多時(shí)，可當(dāng)蓄電池存電不足，且發(fā)電機(jī)負(fù)載不多時(shí)，可將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。一、蓄電池的功用一、蓄電池的功用5. 對(duì)汽車電子控制系統(tǒng)

2、來(lái)說(shuō)，蓄電池是電子控制對(duì)汽車電子控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，蓄電池是電子控制 器的不間斷電源。器的不間斷電源。6. 蓄電池相當(dāng)于一個(gè)容量很大的電容器，可吸收蓄電池相當(dāng)于一個(gè)容量很大的電容器，可吸收電氣系統(tǒng)隨時(shí)出現(xiàn)的瞬間過(guò)電壓電氣系統(tǒng)隨時(shí)出現(xiàn)的瞬間過(guò)電壓(浪涌電壓），以浪涌電壓），以保護(hù)電子元器件不被損壞的。保護(hù)電子元器件不被損壞的。二、鉛蓄電池的性能特點(diǎn)二、鉛蓄電池的性能特點(diǎn) 內(nèi)阻小，起動(dòng)性好，能用作起動(dòng)型內(nèi)阻小，起動(dòng)性好，能用作起動(dòng)型蓄電池（蓄電池（必須能滿足起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需必須能滿足起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需要，即短時(shí)間內(nèi)要，即短時(shí)間內(nèi)( (5l0s) )可供給起動(dòng)機(jī)強(qiáng)大可供給起動(dòng)機(jī)強(qiáng)大的電流，一般為的電流，

3、一般為100A一一600 A，有的柴油機(jī)，有的柴油機(jī)可達(dá)可達(dá)l000 A) ) 。構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。三、汽車電源的要求三、汽車電源的要求 發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電源要求其內(nèi)阻要小，大電流發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電源要求其內(nèi)阻要小，大電流輸出時(shí)電壓要穩(wěn)定，以確保有良好的起動(dòng)性能。輸出時(shí)電壓要穩(wěn)定，以確保有良好的起動(dòng)性能。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)速變化很大，要求發(fā)電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)速變化很大，要求發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)都能正常發(fā)電且電壓穩(wěn)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)都能正常發(fā)電且電壓穩(wěn)定，以滿足用電設(shè)備的用電需求。定，以滿足用電設(shè)備的用電需求。 第二節(jié)第二節(jié) 蓄電池蓄電池一、蓄電池的基本原理一、蓄電池

4、的基本原理PbO2+2(H2O) Pb(OH)42 2 蓄電池的放電過(guò)程蓄電池的放電過(guò)程充電狀態(tài)充電狀態(tài)溶解狀態(tài)溶解狀態(tài)外電路接通外電路接通放電后生成物放電后生成物 化學(xué)反應(yīng)式化學(xué)反應(yīng)式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2OPbO22H2SO4Pb+ 4OH- Pb+ + 2ePb+2eIfPbSO44H2OPbSO4正極板正極板負(fù)極板負(fù)極板2e2H2OPb4+4H+ +SO42- +SO42-放電狀態(tài)放電狀態(tài)溶解狀態(tài)溶解狀態(tài)外電路接通外電路接通充電后生成物充電后生成物 化學(xué)反應(yīng)式：化學(xué)反應(yīng)式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2OPbO22H2SO4PbPb+

5、+SO4- -Pb4+2eIcPbSO44H2OPbSO4正極板正極板負(fù)極板負(fù)極板2e+-SO4- - + Pb+ 2e2H2O3 3 蓄電池的充電過(guò)程蓄電池的充電過(guò)程2H+ +4HO -+2H+Pb(HO)4 蓄電池在放電時(shí)，電解液中的硫酸將逐漸減少，而水將逐蓄電池在放電時(shí)，電解液中的硫酸將逐漸減少，而水將逐漸增多，電解液比重下降；蓄電池在充電時(shí)，電解液中的硫漸增多，電解液比重下降；蓄電池在充電時(shí)，電解液中的硫酸將逐漸增多，而水將逐漸減少，電解液比重增加。酸將逐漸增多，而水將逐漸減少，電解液比重增加。化學(xué)反應(yīng)式：化學(xué)反應(yīng)式：PbOPbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4 2P

6、bSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O 在充放電時(shí)，電解液濃度發(fā)生變化，主要是由于正極板在充放電時(shí)，電解液濃度發(fā)生變化，主要是由于正極板的活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，因此要求正極板處的電解液流的活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，因此要求正極板處的電解液流動(dòng)性要好。動(dòng)性要好。蓄電池放電終了時(shí)，極板上只有蓄電池放電終了時(shí)，極板上只有20203030的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U。因此，要減輕鉛蓄電池的重量，提高供電能力，變?yōu)榱蛩徙U。因此，要減輕鉛蓄電池的重量，提高供電能力，應(yīng)設(shè)法提高極板的空隙度，減少極板的厚度，以提高極板活應(yīng)設(shè)法提高極板的空隙度，減少極板的厚度，以提高極板活性物質(zhì)的利用率。性物質(zhì)

7、的利用率。小小 結(jié)：結(jié)：充電充電放電放電 二、蓄電池的構(gòu)造二、蓄電池的構(gòu)造1-1-蓄電池外殼蓄電池外殼 2 2-電極襯套電極襯套 3 3-正極接線柱正極接線柱 4 4-連接條連接條5 5-加液孔螺塞加液孔螺塞 6 6-負(fù)極接線柱負(fù)極接線柱 7 7-負(fù)極板負(fù)極板 8 8-隔板隔板 9 9-封料封料 1010-護(hù)板護(hù)板 1111-正極板正極板 1212-肋條肋條 1 1極板組極板組 極板分正極板和負(fù)極板兩種。極板分正極板和負(fù)極板兩種。正極板正極板上上的活性物質(zhì)是的活性物質(zhì)是二氧化鉛二氧化鉛，呈棕紅色；，呈棕紅色；負(fù)極板負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛純鉛，呈青灰色。，呈青灰色。

8、正極板比負(fù)極板要厚一些，負(fù)極板厚度正極板比負(fù)極板要厚一些，負(fù)極板厚度一般為正極板厚度的一般為正極板厚度的70708080。正極板厚。正極板厚度為度為2.22.22.4mm2.4mm，負(fù)極板厚度，負(fù)極板厚度1.61.61.8mm1.8mm。 安裝時(shí)，將正負(fù)極板組相互嵌合，中間插安裝時(shí)，將正負(fù)極板組相互嵌合，中間插入隔板，就成了單格電池。在每個(gè)單格電池入隔板，就成了單格電池。在每個(gè)單格電池中，中，負(fù)極板的數(shù)量總是比正極板要多一片負(fù)極板的數(shù)量總是比正極板要多一片。 蓄電池極板蓄電池極板 2 2隔板隔板 隔板材料應(yīng)具有多孔性結(jié)構(gòu)，以便電解隔板材料應(yīng)具有多孔性結(jié)構(gòu)，以便電解液自內(nèi)滲透，而且化學(xué)性能應(yīng)穩(wěn)定

9、，具有良液自內(nèi)滲透，而且化學(xué)性能應(yīng)穩(wěn)定，具有良好的耐酸性和抗氧化性。好的耐酸性和抗氧化性。 3.3.殼體殼體 蓄電池殼體為一整體式結(jié)構(gòu)的容器，極板、蓄電池殼體為一整體式結(jié)構(gòu)的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內(nèi)。蓄電池電壓一隔板和電解液均裝入外殼內(nèi)。蓄電池電壓一般有般有6v和和12v兩種規(guī)格，因此，外殼內(nèi)由間壁兩種規(guī)格，因此，外殼內(nèi)由間壁分成分成3 3個(gè)利個(gè)利6 6個(gè)互不相通的單格。個(gè)互不相通的單格。 外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動(dòng)，并外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動(dòng)，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 4 4電解液電解液 電解液是由相對(duì)密度電解液是由相對(duì)密度1.841.84的純硫酸和蒸

10、的純硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成，電解液的密度一餾水按一定比例配制而成，電解液的密度一般為般為1.241.241.30g/cm1.30g/cm3 3 。不能用一般工業(yè)用。不能用一般工業(yè)用硫酸和普通水。硫酸和普通水。 5 5蓄電池的產(chǎn)品型號(hào)蓄電池的產(chǎn)品型號(hào) 第第段表示串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)；段表示串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)； 第第段表示蓄電池的類型和特征；段表示蓄電池的類型和特征； 第第段表示蓄電池的額定容量。段表示蓄電池的額定容量。例如，例如，6-Q-1206-Q-120蓄電池蓄電池，表示由，表示由6 6個(gè)單格電池組個(gè)單格電池組成，額定電壓為成，額定電壓為12V12V，額定容量為，額定容量為120Ah 12

11、0Ah 的起的起動(dòng)用蓄電池。動(dòng)用蓄電池。 三、蓄電池的工作特性三、蓄電池的工作特性 1.1. 蓄電池靜止電動(dòng)勢(shì)蓄電池靜止電動(dòng)勢(shì) 在蓄電池內(nèi)部工作物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)處于暫時(shí)的平在蓄電池內(nèi)部工作物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)處于暫時(shí)的平衡狀態(tài)時(shí)，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)稱為靜止電動(dòng)勢(shì)，其衡狀態(tài)時(shí)，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)稱為靜止電動(dòng)勢(shì)，其大小取決于電解液的比重和溫度，靜止電動(dòng)勢(shì)大小取決于電解液的比重和溫度，靜止電動(dòng)勢(shì)E Ej j在在25 25 時(shí)和電解液的比重關(guān)系可近似表示為時(shí)和電解液的比重關(guān)系可近似表示為: :三、蓄電池的工作特性三、蓄電池的工作特性 蓄電池內(nèi)阻蓄電池內(nèi)阻 電解液的電阻與其溫度和密度有關(guān)。溫度低或電解液的電阻與其溫度和密度有關(guān)

12、。溫度低或電解液的密度高，電解液的粘度較大，其滲透能力電解液的密度高，電解液的粘度較大，其滲透能力較低，因而其電阻較大。較低，因而其電阻較大。 蓄電池的內(nèi)阻包括極板、隔板、電解液、連蓄電池的內(nèi)阻包括極板、隔板、電解液、連接條和極樁等的電阻。接條和極樁等的電阻。 蓄電池的放電特性蓄電池的放電特性 蓄電池的放電特性是指以恒定的電流蓄電池的放電特性是指以恒定的電流I If f放電放電時(shí)，蓄電池端電壓時(shí)，蓄電池端電壓U Uf f、電動(dòng)勢(shì)、電動(dòng)勢(shì)E E和電解液密度和電解液密度r r隨隨放電時(shí)間的變化規(guī)律。放電時(shí)間的變化規(guī)律。蓄電池以蓄電池以20h 放電率（放電率（If =0.05C20）的恒流放電特性）

13、的恒流放電特性蓄電池放電終了可由兩個(gè)參數(shù)判斷：蓄電池放電終了可由兩個(gè)參數(shù)判斷： 單格電池電壓下降至放電終止電壓。單格電池電壓下降至放電終止電壓。 電解液密度下降至最小的許可值。電解液密度下降至最小的許可值。 終止電壓與放電電流的大小有關(guān)，允許放電的終止電壓與放電電流的大小有關(guān)，允許放電的終止電壓如表終止電壓如表1-2。 蓄電池的充電特性蓄電池的充電特性 蓄電池的充電特性是指在恒流充電過(guò)程中蓄蓄電池的充電特性是指在恒流充電過(guò)程中蓄電池的端電壓電池的端電壓UcUc、電動(dòng)勢(shì)、電動(dòng)勢(shì)E E和電解液密度和電解液密度25 25 隨隨時(shí)間的變化規(guī)律時(shí)間的變化規(guī)律: : 蓄電池的充電特性蓄電池的充電特性蓄電池

14、充足電的特征是：蓄電池充足電的特征是： 蓄電池的端電壓上升至最大值蓄電池的端電壓上升至最大值( (單格電池單格電池電壓為電壓為2.7V)2.7V)，且兩小時(shí)內(nèi)不再變化。，且兩小時(shí)內(nèi)不再變化。 電解液的密度上升至最大值，且兩小時(shí)內(nèi)電解液的密度上升至最大值，且兩小時(shí)內(nèi)基本不變?；静蛔儭?電解液大量冒氣泡，呈現(xiàn)電解液大量冒氣泡，呈現(xiàn)“沸騰沸騰”。四、蓄電池的容量及影響因素四、蓄電池的容量及影響因素1額定容量額定容量 額定容量是指完全充電的蓄電池，在額定容量是指完全充電的蓄電池，在電解液溫度為電解液溫度為25時(shí)，以時(shí)，以20 h放電率的電放電率的電流連續(xù)放電到單格電池端電壓降到流連續(xù)放電到單格電池端

15、電壓降到1.75 V時(shí)所輸出的電量，用時(shí)所輸出的電量，用C20(Ah)表示。表示。 2儲(chǔ)備容量?jī)?chǔ)備容量 蓄電池的儲(chǔ)備容量是指完全充足電的蓄電池，蓄電池的儲(chǔ)備容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液溫度為在電解液溫度為25時(shí)，以時(shí)，以25A電流放電到單格電電流放電到單格電池端電壓降到池端電壓降到1.75 V時(shí)，放電所持續(xù)的時(shí)間，單位時(shí)，放電所持續(xù)的時(shí)間，單位為為min(分鐘分鐘)。它說(shuō)明當(dāng)汽車充電系統(tǒng)失效時(shí)，汽它說(shuō)明當(dāng)汽車充電系統(tǒng)失效時(shí)，汽車尚能持續(xù)提供車尚能持續(xù)提供25A電流的能力。用電流的能力。用Cr,n (min)表表示。示。在在Cr n480min和和C20200Ah時(shí)，儲(chǔ)備容量與時(shí)，儲(chǔ)備容

16、量與額定容量有如下?lián)Q算關(guān)系：額定容量有如下?lián)Q算關(guān)系：C20= -133.3nrC,3 .20817778 3影響蓄電池容量的因素影響蓄電池容量的因素 極板的構(gòu)造極板的構(gòu)造 極板的面積大，在允許放電范圍內(nèi)能參與電極板的面積大，在允許放電范圍內(nèi)能參與電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)就多，其容量也就大?；瘜W(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)就多，其容量也就大。放電電流放電電流 3影響蓄電池容量的因素影響蓄電池容量的因素 電解液的溫度電解液的溫度電解液的密度電解液的密度 電解液的密度過(guò)低時(shí)會(huì)因?yàn)殡娊庖旱拿芏冗^(guò)低時(shí)會(huì)因?yàn)镠+、SO4-離子數(shù)量離子數(shù)量少而導(dǎo)致容量下降；電解液密度過(guò)高則又會(huì)因?yàn)槠渖俣鴮?dǎo)致容量下降；電解液密度過(guò)高則又會(huì)因?yàn)?/p>

17、其粘度增大、滲透能力降低、內(nèi)阻增大、極板容易硫粘度增大、滲透能力降低、內(nèi)阻增大、極板容易硫化而導(dǎo)致容量下降?；鴮?dǎo)致容量下降。 干荷電蓄電池干荷電蓄電池 干荷電蓄電池可在極板組干燥狀態(tài)下較長(zhǎng)時(shí)間干荷電蓄電池可在極板組干燥狀態(tài)下較長(zhǎng)時(shí)間保持制造中所得的電荷。制造中主要是對(duì)負(fù)極板采保持制造中所得的電荷。制造中主要是對(duì)負(fù)極板采取了能提高活性物質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的工藝措施，從而取了能提高活性物質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的工藝措施，從而提高了極板的荷電性。提高了極板的荷電性。五五 改進(jìn)型鉛酸蓄電池改進(jìn)型鉛酸蓄電池 濕荷電蓄電池濕荷電蓄電池 濕荷電蓄電池可在極板呈濕潤(rùn)狀態(tài)下保持其荷濕荷電蓄電池可在極板呈濕潤(rùn)狀態(tài)下保持其荷電性

18、。濕荷電蓄電池較之干荷電蓄電池其工藝過(guò)程電性。濕荷電蓄電池較之干荷電蓄電池其工藝過(guò)程稍有些不同，存放保持荷電的時(shí)間也要短一些（約稍有些不同，存放保持荷電的時(shí)間也要短一些（約6個(gè)月）。個(gè)月）。五五 改進(jìn)型鉛酸蓄電池改進(jìn)型鉛酸蓄電池 膠體蓄電池膠體蓄電池 膠體蓄電池其電解液呈膠體狀。膠體蓄電池是膠體蓄電池其電解液呈膠體狀。膠體蓄電池是在其電解液中滲入了硅酸溶膠，使得電解液成為膠在其電解液中滲入了硅酸溶膠，使得電解液成為膠體狀。使用中只需加蒸餾水，無(wú)需調(diào)整密度；膠體體狀。使用中只需加蒸餾水，無(wú)需調(diào)整密度；膠體蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是電解液不會(huì)濺出。蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是電解液不會(huì)濺出。 缺點(diǎn)是膠體電解質(zhì)的電阻較大，自

19、放電相對(duì)較缺點(diǎn)是膠體電解質(zhì)的電阻較大，自放電相對(duì)較大。大。五五 改進(jìn)型鉛酸蓄電池改進(jìn)型鉛酸蓄電池 免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池 鉛蓄電池在使用時(shí)，消耗水的途徑一是水的蒸發(fā)，二是鉛蓄電池在使用時(shí)，消耗水的途徑一是水的蒸發(fā)，二是水的電解。免維護(hù)蓄電池在使用中不需加水。水的電解。免維護(hù)蓄電池在使用中不需加水。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：極板柵架采用鉛鈣錫合金或低銻合金（含銻極板柵架采用鉛鈣錫合金或低銻合金（含銻2-3.5%2-3.5%）制）制作，減少了析氣量、耗水量；作，減少了析氣量、耗水量；隔板采用袋式微孔聚氯乙稀隔板將極板包住，殼體底部隔板采用袋式微孔聚氯乙稀隔板將極板包住，殼體底部不需凸筋，使電解液儲(chǔ)存量

20、增多；不需凸筋，使電解液儲(chǔ)存量增多；通氣孔采用新型安全通氣裝置，阻止水蒸氣和硫酸氣體通氣孔采用新型安全通氣裝置，阻止水蒸氣和硫酸氣體通過(guò)；通過(guò)； 單格電池間的連接條采用穿壁式貫通連接，減小了內(nèi)阻。單格電池間的連接條采用穿壁式貫通連接，減小了內(nèi)阻。五五 改進(jìn)型鉛酸蓄電池改進(jìn)型鉛酸蓄電池 免維護(hù)蓄電池免維護(hù)蓄電池 智能蓄電池智能蓄電池 智能蓄電池是指由起動(dòng)用蓄電池（短時(shí)大電流，有壓降）智能蓄電池是指由起動(dòng)用蓄電池（短時(shí)大電流，有壓降）和普通蓄電池（長(zhǎng)時(shí)小電流，無(wú)壓降）組成。和普通蓄電池（長(zhǎng)時(shí)小電流，無(wú)壓降）組成。LMGS1.起動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī) 2.充電和隔離模塊充電和隔離模塊 3.起動(dòng)蓄電池起動(dòng)蓄電池 4.交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī) 5.用電設(shè)備用電設(shè)備