緒論、第一章 蓄電池

緒論第一章第一/二節(jié)概述/蓄電池1緒論一、汽車電氣設(shè)備的發(fā)展概況20世紀50年代前---以機械為主，輔以必要的電器設(shè)備20世紀60年代------電子技術(shù)得到逐步的應(yīng)用20世紀70年代------電子點火、電控噴油等多種控制20世紀80年代后---通訊技術(shù)、安全技術(shù)、可靠性、人性化等多方位發(fā)展。2二、汽車電氣設(shè)備的組成

分為三大部分：電源蓄電池、發(fā)電機及調(diào)節(jié)器

用電設(shè)備起動系、點火系、照明系、信號裝置、儀表及警報裝置、輔助電器、電子控制系統(tǒng)等全車線路配電裝置中央接線盒、保險裝置、繼電器、電線束及插接件、電路開關(guān)等

3三、汽車電氣設(shè)備的特點

1、采用直流電2、采用低壓電源3、采用單線制4、負極搭鐵5、設(shè)有保險裝置6、汽車線路有顏色和編號特征汽車電氣設(shè)備特點4四、本課程的性質(zhì)、任務(wù)

1、掌握汽車電氣設(shè)備與相關(guān)電路的結(jié)構(gòu)、基本工作原理、使用和維修、檢測和調(diào)試、故障判斷與排除等基本知識和技能。2、讀懂汽車電路圖，學會用電路圖分析汽車電路的基本工作情況；能根據(jù)具體電路進行故障判斷和排除；對常用的電氣設(shè)備能夠獨立地完成拆裝和檢修；能正確使用汽車電氣設(shè)備維修中常用的工具、設(shè)備、儀器、儀表。

5五、課程的學習方法和考核方法

1、課前預習，多做筆記，課后復習2、理論與實踐并重3、考核

每個單元結(jié)束，布置一定的作業(yè)題，同時下發(fā)一份復習資料。考核時采用理論與實踐相結(jié)合的方法理論部分以書、作業(yè)、復習資料為基礎(chǔ)實踐部分按實踐操作考核標準執(zhí)行。

6概述一、電源系統(tǒng)的作用：向汽車用電設(shè)備提供低壓直流電能，以保證汽車在行駛中和停車時的用電。二、電源系統(tǒng)的組成：主要包括交流發(fā)電機、調(diào)節(jié)器、蓄電池、電流表或其他充電狀態(tài)指示裝置、鑰匙開關(guān)等。三、充電狀態(tài)指示裝置：用于指示充電系統(tǒng)的工作情況，反映蓄電池是處于充電還是放電狀態(tài)，有指示燈、電流表、電壓表等形式。7蓄電池的作用1、在發(fā)動機起動時，為起動系和相關(guān)電氣設(shè)備（包括發(fā)電機的激磁繞組）供電；2、當發(fā)電機不工作或輸出電壓低于蓄電池電壓時，向用電設(shè)備供電；3、當發(fā)電機超負荷時，蓄電池可協(xié)助其供電；4、吸收電路中產(chǎn)生的過電壓，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保護電子元器件。8對蓄電池的基本要求在發(fā)動機起動時，蓄電池必須能給起動機提供200~600A的電流（有的柴油發(fā)動機最大起動電流超過1000A），并且要能持續(xù)一定的時間（一般要求5~10s以上）；在發(fā)電機發(fā)生故障不能發(fā)電時，蓄電池的容量應(yīng)能維持車輛行駛一定的時間。所以，要求汽車用蓄電池有盡可能小的內(nèi)阻和足夠的容量。9起動機起動時，最大電流可達200～600安培當發(fā)電機損壞時，蓄電池的容量應(yīng)能維持車輛行駛一定時間。10起動用鉛酸蓄電池特點1車用蓄電池內(nèi)阻小23車用蓄電池電容量大短時間內(nèi)能提供較大電流11蓄電池的結(jié)構(gòu)極板組隔板電解液聯(lián)條極樁外殼蓄電池結(jié)構(gòu)：1、極板組2、隔板3、電解液4、聯(lián)條5、極樁6、外殼12蓄電池131415

1、正、負極板上的活性物質(zhì)分別填充在鉛銻合金鑄成的柵架上，鉛占94％，銻占6％。目前國內(nèi)外已使用鉛銻砷合金作板柵，可以減緩腐蝕速度，提高硬度與機械強度，增強其抗變形能力，延長蓄電池的使用壽命。負極板柵厚度：1.6－1.8mm(厚)1.2一1.4mm(薄)

正極板柵厚度：2.2－2.4mm(厚)1.6一1.8mm(薄)

正極板片數(shù)：4一13片負極板片數(shù)：5一14片16172．隔板常見的隔板材料有木材。微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維紙漿和玻璃絲棉等幾類。隔板為一厚度小于lmm

，安裝時，應(yīng)將帶溝槽的一面豎直朝向正極板。3．電解液電解液由密度為1.84g／cm3的純硫酸和蒸餾水配制而成，密度一般在1.24－1.31g／cm3，使用時根據(jù)當?shù)刈畹蜌鉁鼗蛑圃鞆S的要求進行選擇，

18194．外殼

常用的材料有硬質(zhì)橡膠、瀝青塑料。工程塑料。我國目前已大量生產(chǎn)聚丙烯等工程塑料蓄電池外殼。5．其他零部件（l）鉛連接條：有外露式、跨橋式和穿壁對焊式三種（2）加注孔蓋：加注孔蓋上有通氣孔，下端有特制的隔板，其作用是將通氣孔與單格上面的空間部分地隔開，以防汽車顛簸時，電解液從通氣孔濺出。

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殼體采用耐酸、耐熱和耐震的硬橡膠或聚丙稀塑料制成整體式結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)分成６個互不相通的單格，每個單格內(nèi)裝有極板組和電解液組成一個單格的蓄電池。

殼體的底部有凸起的筋，用來支撐極板組，并使極板上脫落下來的活性物質(zhì)落入凹槽中，防止極板短路。2122有些車用蓄電池頂部還裝有觀察窗：1、免維護蓄電池在蓋板上均設(shè)有密度與液面觀察窗，俗稱電眼，以顯示蓄電池的充電情況及電解液液面是否過低。2、觀察窗只能顯示電解液密度是1.150g/cm3或更高，要實際獲得正確的讀數(shù)，必須使用密度計測量。23蓄電池的型號24例如：6－QAW－100S

表示由

6個單格串聯(lián)而成，標準電壓為12V，額定容量100A·h的干荷電式免維護蓄電池，它采用了塑料整體式外殼。免維護鉛蓄電池的特點

1.免維護鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)特點

①采用低銻合金或鉛鈣合金制作極板柵架；②采用密封式壓鑄成型極樁；③外殼為聚丙烯塑料熱壓而成，槽底沒有肋條，體積小，質(zhì)量輕；

④隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；

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⑤通氣孔采用新型安全通氣裝置；⑥單格電池間的極板組的連接條，采用穿壁式貫通連接，可減少內(nèi)阻。262．免維護鉛蓄電池的使用特性

（1）使用中不需要加水

（2）自放電少，壽命長

（3）接線柱腐蝕較小

（4）起動性能好27蓄電池的工作原理PbSO4PbSO44H+28電化學反應(yīng)方程式為：

PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4（正極板）（電解液）（負極板）（正極板）（電解液）（負極板）

1、蓄電池的放電正、負極板上生成硫酸鉛（PbSO4），電解液中水份增加。29隨著放電的進行，電解液密度減小，水份不斷增多。302、蓄電池的充電在外電源的作用下，迫使２個電子從正極板返回負極板，形成從正極板流向負極板的充電電流。極板上的硫酸鉛還原成二氧化鉛和鉛，電解液中的水份還原成硫酸。隨著充電的進行，電解液中硫酸的成份增加，電解液密度增大。31正極板上：PbSO4→Pb2+＋SO42－

Pb2+－2e(外電力的作用)→Ph4+Ph4+＋4OH－→Pb(OH)4Pb(OH)4→PbO2＋H2OSO42－＋2H+→H2SO4

總反應(yīng)：PbSO4－2e＋2H2O＋SO42－→PbO2＋2H2SO4

負極板上的總反應(yīng)：PbSO4＋2e＋2H+→Pb＋H2SO4

3233蓄電池充放電時的特征:①放電時：（H2SO4）↘,（H2O）↗,電解液密度↘②充電時：（H2SO4）↗,（H2O）↘,電解液密度↗③在充放電時，電解液密度發(fā)生變化，主要是由于正極板的活性物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)的結(jié)果，因此要求正極板處的電解液流動性要好。④放電終了時，極板上尚余有70％－80％的活性物質(zhì)沒有起作用。

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蓄電池的工作特性

1、蓄電池的靜止電動勢

E0＝0.84＋ρ25℃

式中，

E0——蓄電池的靜止電動勢，單位為V；

ρ25℃——25℃時電解液的密度。

ρ25℃＝ρt＋β（t－25）式中，ρt——實測的電解液密度；

t——測量時電解液溫度，單位為℃；

β——密度溫度系數(shù)，取β＝0.00075。

352、蓄電池的內(nèi)阻

蓄電池的內(nèi)阻大小反映了蓄電池帶負載的能力。極板電阻在完全充電狀態(tài)下是很小的，但隨著蓄電池放電程度的增加，覆蓋在極板表面的PbSO4增多，極板電阻會隨之增大。隔板電阻主要取決于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔板的電阻較小。電解液的電阻與電解液的溫度和密度有關(guān)。溫度降低時會因電解液的粘度增大，滲透能力下降而引起電阻增加。而電解液的密度過高或過低時，均會導致電阻增大。美國標準SAEJ546明確規(guī)定，12V蓄電池在標準負荷時的內(nèi)阻為0.014Ω。363、蓄電池的充放電特性

（1）蓄電池的放電特性概念：蓄電池的放電特性是指恒流放電時，蓄電池端電壓Uf、電動勢E和電解液密度ρ25℃隨放電時間變化的規(guī)律。

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放電時，由于蓄電池內(nèi)阻尼的影響，蓄電池端電壓Uf低于其電動勢E，即

Uf＝

E一IfR0當Uf從2.1V↘

1.85V↓1.75V時，立即停止放電。放電停止后，

Uf

↗1.95V。一般來說，電解液密度每下降0.04g／cm3，蓄電池放電量大約為額定容量的

25％。

蓄電池放電終了的特征如下：

①單格電池電壓下降至放電終止電壓，以

20h放電率放電，單格電池電壓降至

1.75V。②電解液密度下降至最小的許可值，大約為1.11g／cm3。

38（2）蓄電池的充電特性

概念：蓄電池的充電特性是指以恒電流充電時，蓄電池充電電壓、電動勢E及電解液密度ρ25℃等隨充電時間變化的規(guī)律。39充電時：Uc＝

E＋

IcR0

當蓄電池單格電池電壓達到2.3～

2.4V時，極板上

PbSO4已基本被還原成活性物質(zhì)，這時充電接近終了。當單格電池電壓升至2.7V時，繼續(xù)充電2～3h，以保證蓄電池完全充電。充電停止后，單格電池電壓又迅速降至2.1V左右。蓄電池充電終了的特征是：

①蓄電池的端電壓上升至最大值（單個電池電壓為2.7V），且2h內(nèi)不再變化。

②電解液密度上升至最大值，且2h內(nèi)基本不變。③蓄電池劇烈地放出大量氣泡，電解液沸騰。

40影響蓄電池容量的因素

1、蓄電池的容量

C＝If·tf式中，C——蓄電池的容量，單位為A·h；

If——放電電流，單位為A；

tf——放電時間，單位為h。（1）額定容量概念：GB5008.1－1991標準規(guī)定，以20h放電率的放電電流在電解液初始溫度為（25±5）℃，密度為(1.28±0.01)g／cm3（25℃）的條件下，連續(xù)放電到規(guī)定的單格終止電壓1.75V，蓄電池所輸出的電量，稱為蓄電池的額定容量，記為C20。

41（2）額定儲備容量

是指充足電的蓄電池在電解液溫度為25℃條件下，以25A電流放電到單格終止電壓1.75V時所能維持的時間。符號為Cm，單位為min。（3）起動容量表示蓄電池在發(fā)動機電力起動時的供電能力，用倍率和持續(xù)時間表示。起動容量有兩種規(guī)定：常溫起動容量和低溫起動容量。①常溫起動容量常溫起動容量為電解液初始溫度25℃時，以5min放電率的電流放電，放電5min至單格電池電壓降至1．5V時所輸出的電量。

42例如：對于6－Q－100型蓄電池，C20＝100A·h，在電解液初始溫度為25℃時，以3C20A＝3×100A＝300A的電流放電

5min，單格電池電壓降至

1.5V，蓄電池端電壓降至1.5×6V＝9V，其起動容量為（300×5／60）A·h＝25A·h。

②低溫起動容量

低溫起動容量為電解液初始溫度-18℃時，以5min放電率的電流放電，放電2.5min。至單相電池電壓降至1V時所輸出的電量。

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1．極板的構(gòu)造

2．放電電流：

放電電流越大，蓄電池的容量就越低。

注意：一次起動時間不應(yīng)超過5S；連續(xù)兩次起動應(yīng)間隔

15S以上。

3．電解液的溫度

4．電解液的密度

影響蓄電池容量有以下四方面的因素：44蓄電池的充電

1、蓄電池充電的方法

充電可分為定流充電、定壓充電和快速充電三種。（1）定流充電

在充電過程中，充電電流保持一定的充電方法稱為定流充電。方法：⑴、充電電流大小：為C20的1／15－l／10；⑵、當單格電壓達2.4V時，充電電流減小一半，直到充滿為止。特點：有較大的適應(yīng)性，可以任意選擇和調(diào)整充電電流，因此可以對各種不同情況及狀態(tài)的蓄電池充電。例如，新蓄電池的初充電，使用中的蓄電池補充充電，去硫充電等。定流充電的不足之處在于需要經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流，充電時間長。

45（2）定壓充電在充電過程中，直流電源電壓保持不變的充電方法稱為定壓充電。采用定壓充電時，應(yīng)注意選擇充電電壓。電壓選擇過高會造成充電初期充電電流過大和發(fā)生過充電現(xiàn)象，造成極板損壞；電壓選擇過低則會使蓄電池充電不足。一般單格電池充電電壓定為2.5V，即蓄電池的充電電壓應(yīng)為（14.80±0.05）V（6格電池）或（7.40±0.05）V（3格電池）。此外，充電初期最大充電電流不應(yīng)超過0.3C20A，否則應(yīng)適當調(diào)低充電電壓，待蓄電池電動勢升高后再將充電電壓調(diào)整到規(guī)定值。

46（3）快速充電

采用快速充電，新蓄電池初充電不超過5h，補充充電只需要0.5－1.5h，大大縮短了充電時間，提高了效率。目前采用的快速充電方法有脈沖快速充電法和大電流遞減充電法。一般在蓄電池集中、充電頻繁的場合或應(yīng)急部門使用快速充電。但其輸出容量較低，能量轉(zhuǎn)換效率也較低，不能將蓄電池完全充足，且對蓄電池的壽命有不利的影響。

47蓄電池充電的種類

1．初充電

初充電的特點是充電電流小，充電時間長。（l）加注電解液按制造廠的規(guī)定，加注一定密度的電解液。液面高出極板上沿15mm。加注電解液后，蓄電池應(yīng)靜置3－6h，待溫度低于35℃才能進行充電。（2）初充電過程第一階段充電電流約為額定容量的1／15，充電至電解液中逸出氣泡，單格電壓達到2.4v時為止。第二階段充電電流減半，充電至電解液沸騰，密度和瑞電壓連續(xù)3h不變時為止。

48（3）注意事項

①充電過程中應(yīng)經(jīng)常測量電解液溫度，上升到40℃時應(yīng)將充電電流減半；上升到45℃時應(yīng)停止充電，待冷至35℃以下再行充電。

②初充電接近完畢時應(yīng)測量電解液密度，如果不符合規(guī)定值，應(yīng)用蒸餾水或密度為1.400g／cm3的電解液調(diào)整，調(diào)整后再充電

2h。

③新蓄電池充電完畢后，要以20h放電率放電，再次充電，然后又以20h放電率再次放電。如果第二次放電的蓄電池容量不小于額定容量的90％，就可以使用了。

492．補充充電如果電解液密度下降到1.150g／cm3以下，或單格電池電壓下降到1.75V以下，或冬季放電超過25％，夏季放電超過50％，或前照燈燈光比平時暗淡，或起動無力，則必須進行補充充電。補充充電可采用定流充電，也可采用定壓充電。若采用定流充電方法，其充電過程與初充電相似，但充電電流可以略大一些。第一階段的充電電流為額定容量的1／10，充電至單格電池電壓達到2.4V時電流減半，直至充足。

50若采用定壓充電，其充電方法如下：

①將蓄電池與充電電源連接。

②將電壓調(diào)至規(guī)定值，觀察充電電流，如果電流超過0.3C20A，應(yīng)適當降低電壓、待蓄電池電動勢升高后再將電壓調(diào)至規(guī)定值。③充電電流在連續(xù)2h內(nèi)變化不大于0.1A，且電解液密度無明顯變化，則可以認為充電結(jié)束。

513．預防硫化過充電

為預防硫化，蓄電池每隔3個月進行一次預防硫化過充電：先用補充充電的電流值將電池充足，然后間歇lh，將電流值減半繼續(xù)充至沸騰，這樣反復數(shù)次，直到蓄電池剛一接入直流電源充電就立即沸騰起來，這時就可以結(jié)束充電了。4．去硫充電

去硫充電：光倒出容器內(nèi)的電解液，用蒸餾水反復沖洗數(shù)次，然后加入蒸餾水，用初充電電流進行充電，并且隨時測量電解液密度。當密度上升到1.150g／cm3時，要加蒸餾水沖淡，繼續(xù)充至密度不再上升。然后進行放電，反復進行到在6h內(nèi)密度值不再變化時為止。最后按初充電的方法充電，調(diào)整電解液密度至規(guī)定值。

525、鍛煉循環(huán)充電即按正常的充電方法將蓄電池充足，然后以20h放電率放完，再按正常充電方法充足。53蓄電池充電注意事項

①嚴格遵守各種充電方法的充電規(guī)范。②將充電機與蓄電池連接時，要注意極性。③在充電機工作時，不要連接或脫開充電機引線。

④在充電過程中，要注意電壓和電解液密度。⑤在充電過程中，要注意各個單格電池的溫升。⑥充電時，打開蓄電池加液孔蓋，使氣體順利逸出。⑦通風好，嚴禁在附近產(chǎn)生電火花、明火和吸煙。⑧充電時，導線必須連接可靠。54蓄電池的使用與維護

1、蓄電池的維護

①定期檢查蓄電池安裝是否牢固，線夾與極樁的連接是否牢固，并及時清除線夾和極樁上的氧化物。在其表面涂上凡上林或黃油可防止氧化。

②經(jīng)常檢查蓄電池表面是否清潔，應(yīng)及時清除灰塵、油污、電解液等臟物。暢通加液孔蓋通氣小孔。③定期檢查電解液的液面高度，液面一般應(yīng)高出極板10－15mm，液面過低時應(yīng)及時補充蒸餾水。除非確知液面降低是由于電解液濺出所致，否則一般不允許加注硫酸溶液。④檢查蓄電池的放電程度，如果放電程度冬季超過25％，夏季超過50％時，應(yīng)對蓄電池進行補充充電。

55⑤定期對蓄電池進行補充充電，不考慮蓄電池放電程度強制性進行補充充電，以保證蓄電池始終保持充足電狀態(tài)，避免極板硫化。定期補充充電一般為每月一次，城市公共汽車可短些，而長途運輸車輛可更長一些。⑥連接蓄電