第一章蓄电池1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章蓄电池,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,第六节蓄电池的使用与维护,第七节蓄电池的故障及其排除,下一页,第一章蓄电池,第八节新型蓄电池,第九节智慧型蓄电池,第十节汽车用,42 V,电气系统,第十一节电动汽车用电池,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,一、铅蓄电池的构造,铅蓄电池都是由正、负极板、隔板、电解液、外壳、联条和接线柱等主要部件构成，如,图,1-3,所示。,6V,和,12 V,启动型铅蓄电池一般由,3,个或,6,个单格电池串联构成。每个单格的标称电压为,2V,，由若干单格电池串联组成蓄电池总成，以满足汽车用电设备的需要。,1.,极板组,极板组是蓄电池的核心部分，极板分正极板、负极板两种。蓄电池的充放电过程是靠极板上的活性物质与电解液的电化学反应来实现的。极板是由栅架及铅膏涂料组成，其形状如,图,1,一,4,所示。,下一页,返回,第一节蓄电池的构造及型号,栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形。整个架体的平面内构成许多大小相同、分布均匀的长方形空格，下部有凸筋，上部的一角有板耳，如,图,1,一,5,所示。,栅架的材料多为铅锑合金。加锑是为了提高浇铸性能和机械强度。锑的质量分数一般为,5%7%,。但锑有副作用，会加速氢的析出，产生自放电，加速电解液的消耗，缩短蓄电池的使用寿命。为了避免这些缺点，栅架的制作技术将向锑质量分数不超过,3%,的低锑和不含锑的铅钙锡合金发展。,铅膏是由铅粉与一定密度的稀硫酸混合而成的。为了提高负极板上活性物质的多孔性，防止极板纯化和收缩，铅膏里常加入添加剂，如木素磺酸钠、木素横酸钙、硫酸钡、腐殖酸、炭黑等。同时还在活性物质中加入天然纤维和合成纤维，以防止活性物质的脱落和裂纹。,下一页,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,2.,隔板,正、负极板应尽量靠近，但彼此又不能接触以免短路，故在相邻的正负极板之间加有绝缘隔板。隔板具有多孔性，以便电解液渗透，且化学性能稳定。常用的隔板材料有木质的、微孔橡胶的、微孔塑料的、塑料纤维的以及浸树脂纸质隔板等。木质隔板原料充足、便宜、制作简便，但耐蚀性差。以微孔塑料隔板使用最为普遍。隔板也是制成长方形片状，面积比极板略大些。厚度一般不超过,1 mm,，成形隔板的一面有特制的纵向沟槽，另一面则为平面，如,图,1,一,6,所示。,下一页,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,3.,电解液,电解液又称电解质，俗称电水。它的作用是形成电离，促使极板活性物质电离产生电化学反应。电解液是用专用的蓄电池用硫酸,(GB 4554-1984),与铅酸蓄电池用蒸馏水,(ZBK84004-1989),按一定的比例配制而成的。,配制电解液时，必须使用耐酸耐热的器皿，因硫酸的比热比水的比热小得多，受热时温升很快，易产生气泡，造成飞溅现象，所以配制电解液时切记只能将硫酸徐徐倒入蒸馏水中，并不断搅拌。,下一页,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,4.,壳体,蓄电池的壳体是用来盛放电解液和极板组的，外形为长立方体，内部一般分隔成互不相通的三个或六个单格电池槽，顶沿四周有与池盖相接合的特制封沟，壳内底部有凸筋，用以支撑极板组。壳体应耐酸、耐热、耐寒、耐震、绝缘性能好、有一定的机械强度。国内多采用硬橡胶外壳，即硬橡胶模压后，经硫化而成，俗称胶壳。近年来，由于工程塑料的发展，多用塑料,(,聚丙烯,),制成。塑料外壳不仅耐酸、耐热、耐震，而且强度高韧性好、质量小，壳体壁较薄，一般为,3.5 mm(,而胶壳壁厚为,10 mm),，外形美观透明，塑料壳体易于热封合，生产效率高，已成为一种发展趋势。,下一页,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,5.,联条,蓄电池总是由,3,个或,6,个单格电池组成的，各单格电池之间靠铅质联条串联起来。联条的安装有传统的外露式，还有较先进的穿壁式，如,图,1,一,7,所示。,下一页,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,二、蓄电池的型号,根据原机械工业部标准,JB 2599-1985,铅蓄电池产品型号编制方法,规定，蓄电池型号由三部分组成，各部分之间用破折号分开，其内容及排列如下。,下一页,返回,上一页,第一节蓄电池的构造及型号,(1),串联单格电池数。指一个整体壳体内所包含的单格电池数目，用阿拉伯数字表示。,(2),电池类型。根据蓄电池的主要用途划分，启动型蓄电池用“,Q”,表示，代号“,Q”,是汉字“启”的第一个拼音字母。,(3),电池特征。为附加部分，仅在同类用途的产品具有某种特征，而在型号中又必须加以区别时采用。如为干荷电蓄电池，则用汉字“干”的第二个拼音字母,A”,表示,;,如为无须,(,免,),维护蓄电池，则用“无”字的第一个拼音字母“,W”,来表示。当产品同时具有两种特征时，原则上应按,表,1,一,2,所示顺序用两个代号并列表示。,(4),额定容量。是指,20,Ah,的额定容量，用阿拉伯数字表示，单位为,Ah,(,安,时,),，在型号中可略去不写。,(5),特殊性能。在产品具有某些特殊性能时，可用相应的代号加在型号末尾表示。如,“,G”,表示薄型极板的高启动率电池，“,S”,表示采用工程塑料外壳与热封合工艺的蓄电池。,返回,上一页,第二节蓄电池的工作原理,一、电解液中的电离过程和电离平衡,铅蓄电池的电解液是硫酸水溶液。硫酸水溶液是二类导电体，依靠带电离子导电。,H,2,O,是一种极性分子，即显示一定的电性，它可与其他极性分子作用。,H,2,S0,4,是一种具有极性键的分子，可与,H,2,O,作用。所以硫酸多以氢离子和酸式硫酸根离子或氢离子和硫酸根离子的形式存在。,硫酸在水分子的作用下离解为氢离子,(,阳离子,),和酸式硫酸根离子,(,阴离子,):,酸式硫酸根离子又可离解为氢离子和硫酸根离子，但比较困难,:,下一页,返回,第二节蓄电池的工作原理,水可电离为,电离是可逆的，在一定条件下，当电离过程的速度和离子结合成分子的速度相等时，则建立起电离平衡。当然，这是一种动态平衡,下一页,返回,上一页,第二节蓄电池的工作原理,二、电势的建立,当极板浸入电解液时，在负极板处，铅受到两方面的作用，一方面它具有溶解于电解液的倾向，少量铅溶于电解液，生成,Pb,2+,，在极板上留下两个电子，使极板带负电,;,另一方面，由于正、负电荷的吸引，,Pb,2+,有沉附于极板表面的倾向。当两者达到平衡时，溶解停止，使负极板具有负电位，约为一,0.1 V,。,正极板上，少量的,PbO,2,溶于电解液，与水生成,Pb,(OH)4,，再离解成四价铅离子和氢氧根离子，即,下一页,返回,上一页,下一页,返回,上一页,第二节蓄电池的工作原理,Pb,4+,有沉附于极板的倾向且大于溶解的倾向，因而在正极板上使极板呈正电位，当达到平衡时，约为,+2.0 V,。因此，当外电路未接通，反应达到相对平衡时，蓄电池的静止电动势,E,0,约为,三、铅蓄电池的放电过程,铅蓄电池的放电过程就是化学能转变为电能的过程。蓄电池接上负载，在电动势的作用下，电流,I,f,从正极经负载流向负极，即电子从负极到正极，使正极电位降低，负极电位升高。,放电时的化学反应过程如,图,1,一,8,所示。,下一页,返回,上一页,第二节蓄电池的工作原理,四、铅蓄电池的充电过程,所谓充电过程，就是在外加电场作用下，正、负极板上硫酸铅还原为二氧化铅和海绵状铅，电解液中水转变为硫酸的过程。即电能转变为化学能储存起来的过程。,充电时，应将蓄电池接直流电源。当电源电压高于蓄电池的电动势时，在电场力的作用下，充电电流,I,流入蓄电池正极，再从负极流出，即驱使电子从正极经外电路流入负极此时，正负极板发生的反应正好与放电过程相反，其充电时的化学反应过程如,图,1,一,9,所示。,返回,上一页,第三节蓄电池的特性,一、蓄电池的电动势、内电阻及端电压,1.,电动势,根据蓄电池的工况，有静止电动势和瞬时电动势之分,(1),静止电动势。蓄电池在静止状态和标准相对密度时，单格电池两电极之间的电位差值，称为静止电动势。静止电动势的大小取决于电解液的密度和温度。温度为,15,时的经验公式为,(2),瞬时电动势。瞬时电动势是指铅蓄电池充、放电过程中，标准电解液渗入极板孔隙内进行电化学反应时，在正负极板上产生的电极电位差值，用,E,表示。其值仍按静止电动势公式计算，但需注意,:,极板孔隙内部电解液标准相对密度，在放电时比外部的要小些，因此瞬时电动势小于静止电动势,;,反之，在充电时，瞬时电动势高于静止电动势。,下一页,返回,第三节蓄电池的特性,2.,内电阻,蓄电池的内电阻,R,0,是指极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、联条和极桩电阻的总和完全充足电的蓄电池在温度为,20,时，内阻,R,0,可按下述经验公式计算其近似值,3.,端电压,蓄电池的端电压,u,，就是用直流电压表测得的正、负极桩之间的电压值。其大小随充、放电程度的不同而变化，放电时端电压逐渐下降，并且总是低于瞬时电动势，它们之间的关系为,下一页,返回,上一页,第三节蓄电池的特性,二、蓄电池的放电特性,蓄电池的放电特性是指恒流放电过程中，蓄电池的端电压,u,f,和电解液相对密度,:,随放电时间的变化规律。如,图,1,一,11,所示。,1.,开始放电阶段,(2.11 2.0 V),开始放电时，首先消耗的是极板孔隙内部的硫酸。而极板孔隙内部的硫酸很有限，所以极板孔隙内部电解液密度迅速下降，使电动势,E,和端电压,u,f,也随之迅速下降。,下一页,返回,上一页,第三节蓄电池的特性,2.,相对稳定阶段,(21.85 V),端电压迅速下降到,2.0 V,左右时，接着在较长时间内缓慢地下降到,1.85 V,。这是因为随着极板孔隙内密度的明显下降，孔隙内外的密度差不断增大，硫酸向孔内的扩散速度也随之加快，从而使放电电压和放电电流得以维持。,当孔外补充的硫酸和孔内消耗的硫酸相等时，孔内外的密度差将基本保持一定。这时孔内的电解液密度将随孔外的电解液密度一起下降，端电压也将随之直线下降。,下一页,返回,上一页,第三节蓄电池的特性,3.,迅速下降阶段,(1.851.75 V),此阶段的放电有以下三方面的特点。,(1),放电接近终了时，孔隙外的密度已大大下降，难以维持足够的密度差，使离子打散的速度下降，同时离子扩散距离也增长。,(2),在放电过程中，附着在极板表面的硫酸铅增多，堵塞孔隙，将部分活性物质与电解液隔开。,(3),硫酸铅本身的导电性极差。放电时间越长，硫酸越多，内电阻越大。,铅蓄电池放电终了的特征是,:,(1),单格电池电压下降到放电终了电压,(,以,20 h,放电率放电时，终止电压为,l.75V,。,(2),电解液密度下降到最小许可值，约为,1.11 g/cm,3,。,下一页,返回,上一页,第三节蓄电池的特性,三、蓄电池的充电特性,蓄电池的充电特性是指恒流充电过程中，蓄电池的端电压,u,c,和电解液相对密度,r,随充电时间的变化规律。如,图,1,一,12,所示。,铅蓄电池充满电的特征是,:,(1),端电压上升到最大值,2.7 V,，并在,23h,内不再增加。,(2),电解液相对密度上升到最大值,1.27g/cm,3,，在,23h,内不再增加。,(3),蓄电池内产生大量气泡，电解液沸腾。,返回,上一页,第四节蓄电池的容量,一、蓄电池的容量,蓄电池的容量标志蓄电池对外供电的能力，是蓄电池的主要性能参数。一般为标称容量，是指在一定条件下的恒定放电电流,I,f,与放电时间,T,f,的乘积，可用下式表达,:,1.20 h,率额定容量,20 h,率额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一。,GB 5008.1-1991,标准规定，以,20 h,放电率的放电电流在电解液初始温度为,(25,5),，电解液相对密度为,(1.28,0.01)g/cm,3,(25,),的条件下，连续放电到规定的单格终止电压,1.75 V,时，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的,20 h,率额定容量，记为,C,20,，单位为安培,小时,(,Ah,),。,下一页,返回,第四节蓄电池的容量,2.,额定储备容量,额定储备容量是国际上通用的另一种表示蓄电池容量的方法。它是指完全充足电的,12V,蓄电池在电解液温度为,25,条件下，以,25 A,电流放电到单格终止电压为,1.75 V,时所能维持的时间。记为,C,m,，单位为分钟,(min),。,3.,启动容量,对于汽车启动用蓄电池来说，启动容量是表示蓄电池在发动机启动时的供电能力的。启动容量有两种规定,:,常温启动容量和低温启动容量。,(1),常温启动容量。蓄电池在电解液初始温度为,25,时，以,5min,放电率的电流放电,5 min,至单格电压降至,1.5 V,时所输出的电量，称为常温启动容量。,(2),低温启动容量。低温启动容量为电解液初始温度为一,18,时，蓄电池以启动电流,I,S,(A),值放电,60 s,，单格电压降至,1.4 V,时所输出的电量。,下一页,返回,上一页,第四节蓄电池的容量,二、影响蓄电池容量的因素,1.,极板的构造对容量的影响,极板面积越大，片数越多，则参加反应的活性物质也越多，容量越大。提高表面积的方法有两条,:,一是增多极板的片数，一是提高活性物质的孔率。,极板越薄，活性物质的多孔性越好，电解液渗透容易，活性物质的利用率高，增加了反应深度，容量也就越大。,下一页,返回,上一页,第四节蓄电池的容量,2.,放电电流对容量的影响,在蓄电池放电过程中，正、负极板上的活性物质会不断转变为硫酸铅。而,PbSO,2,的体积比,PbO,2,大,1.86,倍，比,Pb,大,2.68,倍，所以随着,PbSO,2,的不断产生，极板孔隙会逐渐减小，使硫酸渗透困难。放电电流越大，单位时间内产生的,PhSO,2,越多，堵塞极板孔隙的作用越明显，极板内层活性物质不能参加反应。同时，放电电流越大，硫酸的需求量也越大，这就必将导致孔隙内电解液密度急剧下降，于是端电压也迅速降低，从而缩短了放电时间。,图,1,一,14,所示是放电电流与容量之间的关系。放电电流越大，极板上用于参加电化学反应的活性物质越少，容量越低。,下一页,返回,上一页,第四节蓄电池的容量,3.,电解液温度对容量的影响,电解液温度降低，则容量减小，如,图,1,一,15,所示。电解液温度降低，电解液钻度增大，渗入极板的能力降低。同时电解液内电阻增大，蓄电池内阻增加，使端电压下降，因此容量减小。在冬季应注意铅蓄电池的保温工作。,4.,电解液密度对容量的影响,适当增加电解液的相对密度，可以提高电解液的渗透速度和蓄电池的电动势，并减小内阻，使蓄电池的容量增大。但相对密度超过一定数值时，由于电解液钻度增大使渗透速度降低，内阻和极板硫化增加，又会使蓄电池的容量减小。,图,1,一,16,所示为电解液的相对密度与蓄电池容量的关系。,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,一、充电方法,1.,定流充电,定流充电是指充电全过程中，保持充电电流基本恒定的充电方法,(,如,图,1,一,17,所示,),它是蓄电池充电的主要方法，广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。,定流充电适应性强，可以任意选择和调整充电电流，因此可对各种不同情况的蓄电池充电如新蓄电池的初充电、普通充电、去硫化充电等。它的缺点是充电时间长，且需经常调节充电电流。,2.,定压充电,定压充电是指充电全过程中，电源电压,u,始终保持不变的充电方法。如,图,1,一,18,所示。,下一页,返回,第五节蓄电池的充电,3.,脉冲快速充电,脉冲快速充电是充电技术的一次重大改革，是充电技术的新发展。脉冲快速充电的特点是先用,0.81,倍额定容量的大电流进行定流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的,50%60%,。当蓄电池单格电压升到,2.4 V,，开始冒气泡时，由控制电路控制，开始进行脉冲充电。即先停止充电,2540 ms(,称前停充,),，接着再放电或反充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流,(,脉冲深度为充电电流的,1.53,倍，脉冲宽度为,150,一,1 000,s),，然后再停止充电,25 ms(,称后停充,),。以后的充电一直按,:,正脉冲充电一前停充一负脉冲瞬间放电一后停充一再正脉冲充电的循环过程进行，直至充足。脉冲电流的波形如,图,1,一,19,所示。,下一页,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,脉冲快速充电的优缺点,:,(1),充电时间大为缩短。,(2),可增加蓄电池容量，提高启动性能,(3),去硫化显著。,(4),采用脉冲快速充电时，蓄电池析出气体的总量虽然减小，但其出气率高，对极板活性物质的冲刷力强，活性物质易脱落，因此对蓄电池寿命有一定的影响。,下一页,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,二、充电的种类,1.,初充电,对新电池或更换极板的电池的首次充电叫初充电。初充电的特点是充电电流小，充电时间长，电化学反应充分。,2.,补充充电,蓄电池在使用中，常有充电不足的现象，应根据需要进行补充充电，一般每月至少一次，如发现下列现象，必须及时进行充电,:,(1),当电解液相对密度降到,1.150,以下时,(2),冬季放电超过,25%,，夏季超过,50%,(3),灯光比平时暗淡,(4),启动无力,下一页,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,3.,间歇过充电,间歇过充电是避免在使用中极板硫化的一种预防性充电。一般应每隔,3,个月进行一次充电方法是先按补充充电方式充足电，停歇,1h,后，再以减半的充电电流进行过充电，直至充足电为止。,4.,循环锻炼充电,循环锻炼充电是蓄电池为了防止极板钝化而进行的一项保养性充电。它适用于长期处在小电流放电工况下,;,经常过放电使用,;,长期放置不用的蓄电池。,下一页,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,5.,去硫化充电,去硫化充电是消除蓄电池极板硫化的一种排除故障性充电。方法是先倒出电解液，用蒸馏水冲洗数次,;,再注入蒸馏水至高出极板,15 mm,，用,2 2.5 A,或初充电第二阶段的充电电流充电，并随时测量电解液的相对密度。如相对密度上升到,1.15,时，应停止充电。再将电解液倒出后注入蒸馏水，然后继续充电。如此反复，直至电解液相对密度不再增大为止。最后进行一次放电，再将其充足电，将电解液相对密度调整为标准值即可。经过去硫化充电的蓄电池，其容量应恢复到额定容量的,80%,以上，否则必须进行多次充放电处理。,下一页,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,三、充电设备,蓄电池是直流电源，必须用直流电充电。汽车上采用就是发动机驱动的发电机给蓄电池充电。充电室采用的充电设备种类较多，主要有,:,三相交流电动机,直流发电机充电设备,;,各种整流充电设备，其中包括各种固体整流器,(,比如硒整流器、氧化铜整流器、硅整流器,),，充气管整流器,(,如钨灯整流器,),，水银整流器,(,如汞弧整流器,);,可控硅整流器，还有脉冲快速充电设备、全自动充电设备等。其中硅整流充电设备和可控硅充电设备，由于结构简单、使用方便、工作可靠，在充电中得到广泛的使用。,下一页,返回,上一页,第五节蓄电池的充电,四、蓄电池充电注意事项,(1),严格遵守各种充电方法的充电规范。,(2),将充电机与蓄电池连接时，应注意极性，正接正，负接负，不可接错，以免损坏蓄电池。,(3),在充电机工作时，不要连接或脱开充电机导线。,(4),在充电过程中，要注意各个单格电池电压和电解液密度，及时判断充电程度。,(5),在充电过程中，要注意各个单格电池的温升，以免温度过高，影响蓄电池的使用性能。,(6),室内充电时，打开蓄电池加液孔盖，使气体顺利逸出，以免发生事故。,(7),充电室要安装通风设备，严禁在蓄电池附近产生电火花、明火和吸烟,(8),充电时，导线必须连接牢固可靠。,返回,上一页,第六节蓄电池的使用与维护,一、蓄电池的维护,为了使蓄电池经常处于完好状态，延长其使用寿命，在日常使用中，应注意做好如下维护保养工作。,定期检查蓄电池安装是否牢固，线夹与极桩的连接是否牢固，并及时清除线夹和极桩上的氧化物。在其表面涂上凡士林或黄油可防止氧化,经常检查蓄电池表面是否清洁，应及时清除灰尘、油污、电解液等脏物。畅通加液孔盖通气小孔。,定期检查电解液的液面高度，液面一般应高出极板,1015 mm,，液面过低时应及时补充蒸馏水。除非确知液面降低是电解液溅出所致，否则一般不允许加注硫酸溶液。,下一页,返回,第六节蓄电池的使用与维护,检查蓄电池的放电程度，如果放电程度冬季超过,25%,，夏季超过,50%,，就应对蓄电池立即进行补充充电。,定期对蓄电池进行补充充电，不考虑蓄电池放电程度强制性进行补充充电，以保证蓄电池始终保持充足电状态，避免极板硫化。定期补充充电一般为每月一次，城市公共汽车可短些，而长途运输车辆可更长一些。,连接蓄电池时，细心查明极性，不要接错。,脱开蓄电池时，始终要先拆负极,(,搭铁,),电缆。,千万不要把工具放在蓄电池上。它们可能会同时触及两个极桩，使蓄电池短路而引起事故。,每次接通起动机时间不得超过,35s,。再次启动时，应间隔,15s,以后再进行。,下一页,返回,上一页,第六节蓄电池的使用与维护,二、蓄电池技术状况检查,1.,电解液液面高度的检查,电解液液面高度可以用玻璃管测量，将内径为,5 6 mm,的玻璃管从蓄电池的加液口插入，直至压到防护板，顶住极板组为止。然后用大拇指堵住玻璃管的上口并将玻璃管提出。如果玻璃管下端液柱长度为,1015 mm,，说明电解液液面高度符合要求，测量液面高度的示意图如,图,1-20,所示。测量时如电解液不足应加注蒸馏水。除非确实知道液面降低是因蓄电池侧倒电解液洒出或电解液溅出所致，一般不允许加入硫酸溶液。对于透明塑料壳体的蓄电池，在壳体上标出两条线，电解液液面要求应在此两条线之间。,2.,电解液密度的检查,通过测量电解液密度就可以得到蓄电池的放电程度。电解液的密度可用专用的密度计测量，如,图,1,一,21,所示。,下一页,返回,上一页,天王蓄电池的使用与维护,3.,用高率放电计测量放电电压,对于装有分体式容器盖的蓄电池，由于单格电池的极桩外露，还可以用高率放电计测量蓄电池各个单格在大电流放电时的电压值，即模拟接入起动机负荷，测量蓄电池在接近起动机启动电流放电时的端电压，用以判断蓄电池的放电程度和启动能力，如,图,1-22,所示。,4.,蓄电池开路电压的检查,开路电压检测用来确定蓄电池的充电状态。检测时，蓄电池必须是稳定的，若蓄电池刚补充完电，至少应等待,10 min,，让蓄电池的电压稳定后，再进行测量。测量时把电压表接在蓄电池两极桩上，跨接时应认准极性。测量开路电压，读数要精确到,0.1 V,。,一般来说，蓄电池在,25,时处于较佳状态的读数应为,12.4 V,左右，若充电状态达,75%,或,75%,以上，就可认为蓄电池充足了电，其对应关系见,表,1-8,。,下一页,返回,上一页,天王蓄电池的使用与维护,三、蓄电池的正确使用,1.,三抓,(1),抓及时，正确充电。,(2),抓正确使用操作。,(3),抓清洁保养。,2.,五防,(1),防止过充或充电电流过大,(2),防止过度放电,(3),防止电解液面过低,(4),防止电解液密度过高,(5),防止电解液内混入杂质,返回,上一页,天王蓄电池的故障及其分析,一、极板硫化,1.,极板硫化的现象与特征,蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上会逐渐生成一层自色粗晶粒的硫酸铅，在正常充电时，不能转化为二氧化铅和海绵状铅,(,Pb,),。这种现象称为“硫酸铅硬化”或“不可逆硫酸盐化”，简称“硫化”。这是蓄电池早期损坏的主要原因之一。,蓄电池硫化主要表现在,:,极板上有较厚的自霜，充、放电时会有异常现象,;,放电时容量明显下降，用高率放电叉检查时，单格电压急剧降低,;,充电时单格电压上升快，且迅速升高到,2.8 V,左右，电解液温度迅速升高，但密度却增加缓慢，且过早出现沸腾现象。,下一页,返回,天王蓄电池的故障及其分析,2.,硫化的成因,可将蓄电池极板硫化的主要原因归纳如下。,(1),极板硫化的主要原因是蓄电池长期处于欠充电,(,俗称亏电,),使用工况。即长期充电不足，或放电后未即时充电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶的结果。,(2),电池液面过低，极板上部外露与空气接触而强烈氧化,(,主要是负极板,),。由于汽车在行驶中电解液上下波动，与极板氧化部分接触也会生成大晶粒的硫酸铅，使极板硫化。,(3),电解液密度过高，有害杂质质量分数大，使极板上生成的,PhSO,4,难于溶解而使极板硫化。,(4),蓄电池经常过量放电或小电流深放电，在极板活性物质细孔内层生成平时充电不易恢复的硫酸铅。,天王蓄电池的故障及其分析,二、自放电,充足电的蓄电池，处于静置不工作状态时，其容量自行损耗的现象称为自放电。,电池自放电的原因归结起来主要有以下几个方面,(1),蓄电池材料不纯，内部含有杂质引起的自放电,(2),正极板,PbO,2,的分解和负极板,Pb,的自溶而形成自放电,(3),栅架与有效物质接触引起自放电。,(4),蓄电池盖上积存有电解液、油污等引起自放电,(5),电解液浓度差引起自放电,(6),蓄电池内部短路引起的自放电,下一页,返回,上一页,天王蓄电池的故障及其分析,三、极板短路,隔板损坏、极板拱曲或活性物质沉积过多都会造成极板短路。极板短路的特征是开路端电压低。充电时，电解液温度迅速升高，而端电压和相对密度回升缓慢，且充电末期气泡很少。用高率放电计测量端电压时很低或迅速下降为零。,对于极板短路必须拆开，查明原因而排除之。,下一页,返回,上一页,天王蓄电池的故障及其分析,四、极板活性物质大量脱落,极板活性物质大量脱落多发生于正极板。产生的原因主要是,:,充电电流过大，电解液温度过高，活性物质膨胀松软而脱落,;,经常过充电，致使极板孔隙中逸出大量气体，并对极板孔隙造成压力，使活性物质脱落,;,放电电流过大，接入起动机时间过长，致使极板拱曲引起活性物质脱落,;,电解液密度过低而冻结使活性物质脱落,;,另外在汽车行驶中，由于剧烈震动，而使活性物质脱落等。,其特征是电解液混浊，并有褐色物质自底部上浮，蓄电池容量不足。,对于极板活性物质脱落的蓄电池，沉淀物少时，可以清除后继续使用，沉淀物多时，应更换极板。,返回,上一页,天王新型蓄电池,一、干荷电铅蓄电池,在极板完全呈干燥状态下能够长期,(,一般为,2,年,),保存其化学过程中所得到的电量的蓄电池叫做干荷电铅蓄电池。这类电池在注入符合规定的电解液之后，静置,2030 min,即可投入使用不需进行初充电，使用方便，是应急的理想电源。,目前，干荷电铅蓄电池均采用穿壁跨接式联条、整体塑料容器结构，,图,1,一,23,所示为干式荷电铅蓄电池结构。,下一页,返回,第八节新型蓄电池,二、胶体电解质铅蓄电池,在胶体电解质蓄电池中，电解质用经过净化的硅酸钠溶液和硫酸水溶液混合后，凝结成稠厚的胶状物质，故而得名。,这种蓄电池的主要优点是电解质呈胶体状，不流动，无溅出，使用时只需加蒸馏水，不需要调整和测量相对密度值。使用、维护、保管、运输都比较安全和方便。同时，可保护极板活性物质不易脱落。寿命比一般铅蓄电池长,20%,以上。其缺点是内阻较大，启动容量较小，自放电程度较高。,下一页,返回,上一页,第八节新型蓄电池,三、免维护蓄电池,1.,免维护蓄电池的结构特点,图,1-24,是免维护蓄电池的结构示意图，与普通铅蓄电池相比在构造与使用特性上具有很多特点。,(1),采用铅钙合金栅架。,(2),采用袋式聚氯乙烯隔板,(3),采用新型安全通气装置和气体收集器,(4),内装液体密度计电眼。,(5),单格电池间的连接条采用穿壁式贯通连接以减小内阻,(6),外壳为聚丙烯塑料热压而成的全密封外壳，工艺性好，重量轻,下一页,返回,上一页,第八节新型蓄电池,2.,免维护蓄电池的优点,(1),在整个使用过程中不需添加蒸馏水,(2),自放电少，寿命长,(3),接线柱腐蚀小,(4),耐过充电性能好,(5),启动性能好,返回,上一页,智慧型蓄电池,一、启动电池的结构特点,启动电池是针对启动时，在短时间内大电流供电的要求设计的，它具有以下特性和优点。,(1),薄极板上涂以低密度的活性物质，大电流放电时具有最大的极板面积，启动时，可给起动机提供大的启动电流。,(2),正极板栅架采用低锑合金，负极板栅架采用铅钙锡合金，负极板上涂有专门的添加剂，可提高低温时提供大电流的能力。,(3),启动电池内阻低。,(4),启动可靠性高，即处于充足电的状态。,下一页,返回,第九节智慧型蓄电池,(5),因为启动电池是处于充足电的状态，所以降低了启动容量的要求，也降低了启动电池的重量和体积。,(6),启动电池在启动时，不必因为电压降落而对点火系统进行补偿。,(7),一组独立的充足的电压用于点火，减少了启动时间，从而也降低了这一阶段废气的排出，也降低了油耗和发动机磨损。,(8),启动电池不需要循环放电和深度放电，从而延长了寿命。,下一页,返回,上一页,第九节智慧型蓄电池,二、辅助电池的结构特点,(1),厚的极板，涂以高密度的活性物质，正极板栅架用低锑合金，负极板栅架用铅钙锡合金，提高在深度放电下的循环性能，使它在这种负载下有长的寿命,(2),在深度放电之后，仍然有良好的放电特性,(3),隔套上衬有玻璃丝垫，以获得长的寿命,下一页,返回,上一页,第九节智慧型蓄电池,三、,EMC,能量管理器,双电池系统由能量管理器对两个电池的充、放电进行控制，它由传感器、控制线路、继电器等组成，它具有以下几个功能。,(1),当汽车开动时，将启动电池和辅助电池及充电电路连接,(2),当汽车停止而某辅助负载接通时，将启动电池和辅助电池分开，这样可以提高启动的可靠性和延长电池的寿命。,(3),如果辅助电池电压过低，振动传感器检测到汽车有人上车，管理器把启动电池与辅助电池连接。,下一页,返回,上一页,第九节智慧型蓄电池,(4),当启动时，把启动电池和辅助电池分开，提供充足的电压给点火系统，以提高启动性能。如果辅助负载大，该功能要求辅助电池具有充足的储备容量和足够的电压。,(5),在充电系统不良的情况下，将启动和辅助电池的组合容量供给点火系统。,(6),智慧型电池系统的能量管理器用微处理器来确定电池的充电状态，并由此决定充电方式，避免了过度充电，同时可避免传统充电系统所固有的一系列问题。,(7),智慧型蓄电池具有低充电状态切断功能。,返回,上一页,第十节汽车用,42 V,电气系统,一、概述,随着高新技术及其装置在汽车上的广泛应用，传统的,12 V,电源已经不能满足需要，如何提高汽车供电系统的电压，已成为国际论坛中的讨论热点，尤其在欧洲，由于燃油价格较高，因此，将改进汽车效率放在优先地位。欧美的汽车制造商与零部件供应商已达成协议，将汽车的供电系统电压标准由,12 V,提高到,42 V,。这将是汽车电气系统的巨大变革。,下一页,返回,第十节汽车用,42 V,电气系统,二、轿车用电量需求的发展,20,世纪,80,年代以来，随着人们对汽车乘坐舒适性、燃油经济性、排放环保性要求的日益提高，汽车上的新装置、新技术不断增多，能耗量不断增加。据雷诺公司介绍，,1980,年以来汽车电气系统的用电量以每年大约,4%,的幅度增长，交流发电机输出功率从几百瓦增加到现在的约,1.5 kW,。,图,1,一,32,是乘用车交流发电机平均峰值功率增长图。,80,年代时雷诺汽车公司预期到,2005,年，高档车型上的用电量将从现在的,1.5 kW,增加到,5 kW,，有些专家甚至期望达到,7.5 kW,。,下一页,返回,上一页,第十节汽车用,42 V,电气系统,三、汽车用,42 V,电气系统,1.,两种电气系统,新的电气系统有两种类型,:,一种是双电压的,14/42 V,电气系统，另一种是单一电压的,42 V,电气系统。,(1)14/42V,双电压电气系统。,图,1,一,33,是,14/42 V,电气系统的结构框图，它由大功率起动机,/,发电机、,DC/DC,转换器、,36 V,吸液性玻璃纤维,AGM(Absorbent Glass Mat),铅酸蓄电池和最新型,12 V,锂聚合物蓄电池等组成。,下一页,返回,上一页,第十节汽车用,42 V,电气系统,这种双电压电气系统的特点是按电器设备和电子装置消耗功率的大小分为两组。耗电功率较大的一组，如三元催化转换系统、挡风玻璃加热装置、发动机冷却风机、电控悬架及电磁阀驱动电路等，使用,42 V,供电系统，可大大降低负载电流，减小体积，利于电子元件小型化，便于提高集成度,;,而消耗功率较小的一组，如传统的照明、信号装置、仪表及电动门窗、中央门锁、发动机电控燃油喷射和点火系统等，则采用,14 V,供电系统，可充分利用现有的制造工艺和技术，使其稳定价格，平缓过渡。,(2)42 V,电气系统。单一电压的,42 V,电气系统具有使用效率高、控制系统较为简单、配用电池为一组同等电压的蓄电池等特点。,下一页,返回,上一页,第十节汽车用,42 V,电气系统,2.42 V,电气系统中的关键装置,(1),启动,/,发电复合装置,(2)DC/DC,转换器,四、,42 V,电气系统对未来汽车零部件的影响,1.,对汽车整车的影响,由于电源能提供足够的功率，,21,世纪将广泛采用网络汽车、导航系统、车载计算机、电动动力转向、电子制动、电子伺服制动、电动水泵、电动坐椅、电加热坐椅及电加热三元催化转化器等新技术，并向智能化驾驶方向发展。,下一页,返回,上一页,第十节汽车用,42 V,电气系统,2.,对汽车发动机的影响,由于采用电控气门配气相位及电磁阀技术，发动机将取消传统的凸轮轴、气门挺杆、气门摇臂及轴、液力挺杆及正时齿轮等部件，大大简化发动机结构，缩小其体积，提高效率。,3.,对电动机及电磁阀的影响,采用,42 V,电气系统，选用更好的绕组材料后，可使电动机及电磁阀的整体质量降低,20%,左右。体积小、质量轻的电机将使车门减薄，坐椅周围空间增大，乘坐宽敞、舒适。,下一页,返回,上一页,第十节汽车用,42 V,电气系统,4.,对照明系统的影响,系统电压提高后，现在的照明装置均不能采用。前照灯必须采用高强度的放电灯，并配备功能可靠的防眩目装置。其他灯具也将采用氖气灯，以延长使用寿命。,5.,对电气开关和连接器件的影响,系统电压提高后，开关接触瞬间的电磁辐射必须加以考虑。传统机械式的继电器、断电保护器、调节器工作时产生电磁辐射，因而将被淘汰,;,由于新的供电系统中采用大量的功率半导体器件，熔断丝式的保护电路也将被废除。具有自诊断功能和电路保护能力的多路传输控制系统将被广泛采用。,返回,上一页,第十一节电动汽车用电池,1.,钠硫电池,钠硫电池的结构原理如,图,1,一,35,所示。,2.,燃料电池,燃料电池由燃料,(,氢、煤气、天然气等,),、氧化剂,(,氧气、空气、氯气,),、电极,(,多孔烧结镍电极和多孔银电极等,),和电解质,KOH,溶液等组成,燃料电池中燃料的化学能量不作燃烧，是利用燃料的氧化反应，从化学能直接转变为电能的。它与普通电池不同，只要不断地加入燃料和氧气，就会不断地产生电能，因此称为燃料电池。这种电池能量移动效率极高，理论上可以达到,80%90%,。,下一页,返回,第十一节电动汽车用电池,3.,锌一空气电池,锌一空气电池的比能量可达,150 400 W,h/kg,。正极板是由金属网集电器、活性层等组成的一个薄空气电极，负极板是纯锌，电解液为氢氧化钾水溶液。其工作电压为,1.01.2 V,。,放电时正极板上的反应为,负极板锌的氧化过程为,充电时按上述过程反向进行。,下一页,返回,上一页,第十一节电动汽车用电池,蓄电池的总反应为,返回,上一页,表,1,一,2,蓄电池产品特征代号,返回,表,1-8,开路电压的检测结果表明充电状态,返回,图,1,一,3,蓄电池的构造,返回,图,1,一,4,极板,返回,图,1,一,5,栅架,返回,图,1,一,6,隔板的形状,返回,图,1-7,单格电池之间的穿壁焊示意图,返回,图,1,一,8,铅蓄电池的放电过程,返回,图,1,一,9,铅蓄电池的充电过程,返回,图,1,一,11,铅蓄电池的放电特性,