第1、2章 蓄电池.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,*,汽车电器设备构造与维修,马云贵,第一章 绪 论,一、汽车电气设备的发展概况,20,世纪,50,年代前,-,以机械为主，辅以必要的电器设备,20,世纪,60,年代,-,电子技术得到逐步的应用,20,世纪,70,年代,-,电子点火、电控喷油等多种控制,20,世纪,80,年代后,-,通讯技术、安全技术、可靠性、人,性化等多方位发展。,二、汽车电大设备的组成,分为三大部分：,电源,用电设备,全车线路,配电装置,蓄电池、发电机及调节器,起动系、点火系、照明系、信号装,置、仪表及警报装置、辅助电器、,电子控制系统等,中央接线盒、保险装置、继电器、,电线束及插接件、电路开关等,三、汽车电力设备的特点,1,、,采用直流电,2,、,采用低压电源,3,、,采用单线制,4,、,负极搭铁,5,、,设有保险装置,6,、,汽车线路有颜色和编号特征,四、本课程的性质、任务,1,、掌握汽车电气设备与相关电路的结构、基本工作原理、使用和维修、检测和调试、故障判断与排除等基本知识和技能。,2,、,读懂汽车电路图，学会用电路图分析汽车电路的基本工作情况；能根据具体电路进行故障判断和排除；对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修；能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具、设备、仪器、仪表。,五、课程的学习方法和考核方法,1,、课前预习，多做笔记，课后复习,2,、理论与实践并重,3,、考核,每个单元结束，布置一定的作业题，同时下发一份复习资料。考核时采用理论与实践相结合的方法,理论部分以书、作业、复习资料为基础,实践部分按系部实践操作考核标准执行。,第二章蓄电池,蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置,2,1,蓄电池的构造与型号,2,1,1,蓄电池的基本构造,由极板、隔板、外壳、电解液等部分组成,(,如图,),1,极板,：,正极板上的活性物质是二氧化铅，是棕红色,负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色,正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上,，,铅占,94,，锑占,6,。,目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅，可以减缓腐蚀速度，提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。,负极板栅厚度：,1.6,1.8 mm(,厚,),2,2,一,2,4 mm(,薄,),正极板栅厚度：,2.2,2.4 mm(,厚,),1.6,一,1.8 mm(,薄,),正极板片数：,4,一,13,片,负极板片数：,5,一,14,片,2,隔板,常见的隔板材料有木材。微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。,隔板为一厚度小于,lmm,，安装时，应将带沟槽的一面竖直朝向正极板。,3,电解液,电解液由密度为,1.84 g,cm,3,的纯硫酸和蒸馏水配制而成，密度一般在,2,24,2,31 g,cm,3,，使用时根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择，,4,外壳,常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料。工程塑料。,我国目前已大量生产聚丙烯等工程塑料蓄电池外壳。,5,其他零部件,（,l,）铅连接条：,有外露式、跨桥式和穿壁对焊式三种,（,2,）加注孔盖：,加注孔盖上有通气孔，下端有特制的隔板，其作用是将通气孔与单格上面的空间部分地隔开，以防汽车颠簸,时，电解液从通气孔溅出。,2,2,2,蓄电池的型号,XX,XXX,字母表示其具有的特殊性能,第,3,部分表示蓄电池的额定容量,用阿拉伯数字组成,第,2,部分表示蓄电池的类型和特,征，用汉语拼音字母表示。,第,1,部分表示串联的单格电池数，,用阿拉伯数字组成,例如：,6,QAW,100S,表示由,6,个单格串联而成，标准电压为,12V,，额定容量,100Ah,的干荷电式免维护蓄电池，它采用了塑料整体式外壳。,2,2,3,免维护铅蓄电池的特点,1,.,免维护铅蓄电池的结构特点,采用低锑合金或铅钙合金制作极板栅架,；,采用密封式压铸成型极桩,；,外壳为聚丙烯塑料热压而成，槽底没有肋条，,体积小，质量轻；,隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；,通气孔采用新型,安全通气装置,；,单格电池间的极,板组的连接条，,采用穿壁式贯通,连接，可减少内,阻。,2,兔维护铅蓄电池的使用特性,（,1,）使用中不需要加水,（,2,）自放电少，寿命长,（,3,）接线柱腐蚀较小,（,4,）起动性能好,22,蓄电池的工作原理,2,2,1,蓄电池电动势的建立,正极板上：,PbO,2,2H,2,OPb(OH),4,Pb(OH),4,Ph,4+,4OH,正极板的电极电位约为十,2,0 V,。,极板的电极电位约为一,0,1V,。,在静止状态下的电动势,E,。约为,2.1V,。,实际测定的结果是,E,O,2.044 V,。,2,2,2,蓄电池的放电过程,正极板上：,Pb,4+,2e,Pb,2+,Pb,2+,SO,4,2,PbSO,4,负极板上：,Pb,2+,SO,4,2,PbSO,4,Pb,2e,Pb,2+,电解液中的,H,2,SO,4,逐渐减少，而,H,2,O,逐渐增多，,电解液密度下降。,2,2,3,蓄电池的充电过程,正极板上：,PbSO,4,Pb,2+,SO,4,2,Pb,2+,2,e,(,外电力的作用,),Ph,4+,Ph,4+,4,OH,Pb(OH),4,Pb(OH),4,PbO,2,H,2,O,SO,4,2,2,H,+,H,2,SO,4,总反应：,PbSO,4,2e,2H,2,O,SO,4,2,PbO,2,2 H,2,SO,4,负极板上的总反应：,PbSO,4,2e,2H,+,Pb,H,2,SO,4,蓄电池充放电时的,特征,:,放电时,：,（,H,2,SO,4,）,（,H,2,O,）,电解液密度,充电时：,（,H,2,SO,4,）,（,H,2,O,）,电解液密度,在充放电时，电解液密度发生变化，主要是由于正极板的活性物质发生化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。,放电终了时，极板上尚余有,70,80,的活性物质没有起作用。,2,3,蓄电池的工作特性,2,3,1,蓄电池的静止电动势,E,0,0.84,25,式中，,E,。,蓄电池的静止电动势，单位为,V,；,25,25,时电解液的密度。,25,t,（,t,25,）,式中，,t,实测的电解液密度；,t,测量时电解液温度，单位为；,密度温度系数，取,0.000 75,。,2,3,2,蓄电池的内阻,蓄电池的内阻大小反映了蓄电池带负载的能力。,极板电阻在完全充电状态下是很小的，但随着蓄电池放电程度的增加，覆盖在极板表面的,PbSO,4,增多，极板电阻会随之增大。,隔板电阻主要取决于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔板的电阻较小。,电解液的电阻与电解液的温度和密度有关。温度降低时会因电解液的粘度增大，渗透能力下降而引起电阻增加。而电解液的密度过高或过低时，均会导致电阻增大。,美国标准,SAEJ546,明确规定，,12 V,蓄电池在标准负荷时的内阻为,0.014,。,2,3,3,蓄电池的充放电特性,1,蓄电池的放电特性,概念：,蓄电池的放电,特性是指恒流放电时，,蓄电池端电压,U,f,、电,动势,E,和电解液密度,25,随放电时间变化,的规律。,放电时，由于蓄电池内阻尼的影响，蓄电池端电压,U,f,低于其电动势,E,，即,U,f,E,一,I,f,R,0,当,U,f,从,2.1V,1.85 V,1.75 V,时，立即停止放电。,放电停止后，,U,f,1.95 V,。,一般来说，电解液密度每下降,0,04 g,cm,3,，蓄电池放电量大约为额定容量的,25,。,蓄电池放电终了的特征如下：,单格电池电压下降至放电终止电压，以,20 h,放电率放电，单格电池电压降至,1,75 V,。,电解液密度下降至最小的许可值，大约为,2,11g,cm,3,。,2,蓄电池的充电特性,概念：,蓄电,池的充电特,性是指以恒,电流充电时，,蓄电池充电,电压、电动,势,E,及电解,液密度,25,等随充电时间,变化的规律。,充电时：,U,c,E,I,c,R,0,当蓄电池单格电池电压达到,2,3,2,4 V,时，极板上,PbSO,4,已基本被还原成活性物质，这时充电接近终了。,当单格电池电压升至,2,7V,时，继续充电,2,3h,，以保证蓄电池完全充电。,充电停止后，附加电位消失，单格电池电压又迅速降至,2,1V,左右。,蓄电池充电终了的特征是：,蓄电池的端电压上升至最大值（单个电池电压为,2.7 V,），且,2 h,内不再变化。,电解液的密度上升至最大值，且,2h,内基本不变。,蓄电池剧烈地放出大量气泡，电解液沸腾。,2,4,影响蓄电池容量的因素,2,4,1,蓄电池的容量,C,I,f,t,f,式中，,C,蓄电池的容量，单位为,Ah,；,I,f,放电电流，单位为,A,；,t,f,放电时间，单位为,h,。,1,额定容量,概念：,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,），密度为,(2,28,0.01)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,，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为,C,20,。,2,额定储备容量,是指充足电的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,1,75 V,时所能维持的时间。符号为,C,m,，单位为,min,。,3,起动容量,表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力，用倍率和持续时间表示。起动容量有两种规定：常温起动容量和低温起动容量。,（,1,）常温起动容量,常温起动容量为电解液初始温度,25,时，以,5 min,放电率的电流放电，放电,5 min,至单格电池电压降至,1,5 V,时所输出的电量。,例如：对于,6,Q,100,型蓄电池，,C,20,100 Ah,，在电解液初始温度为,25,时，以,3C,20,A,3,100 A,300A,的电流放电,5min,，单格电池电压降至,1.5V,，蓄电池端电压降至,1.5,6V,9V,，,其起动容量为（,300,5,60,）,Ah,25 Ah,。,（,2,）低温起动容量,低温起动容量为电解液初始温度,-18,时，以,5min,放电率的电流放电，放电,2.5 min,。至单相电池电压降至,1V,时所输出的电量。,2,4,2,影响蓄电池容量的因素,影响蓄电池容量有以下四方面的因素。,1,极板的构造,2,放电电流,：,放电电流越大，蓄电池的容量就越低。,注意：一次起动时间不应超过,5S,；连续两次起动应间隔,15 S,以上。,3,电解液的温度,4,电解液的密度,2,5,蓄电池的充电,2,5,1,蓄电池充电的方法,充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种,。,1,定流充电,在充电过程中，充电电流保持一定的充电方法称为定流充电。,方法：,、充电电流大小,：,为,C,20,的,1,15,l,10,；,、当单格电压达,2.4V,时，充电电流减小一半，直到充满为止。,特点：,有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如，新蓄电池的初充电，使用中的蓄电池补充充电，去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流，充电时间长。,2,、,定压充电,在充电过程中，直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电。,采用定压充电时，应注意选择充电电压。电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象，造成极板损坏；电压选择过低则会使蓄电池充电不足。一般单格电池充电电压定为,2.5 V,，即蓄电池的充电电压应为（,14,80,0,05,）,V,（,6,格电池）或（,7.40,0.05,）,V,（,3,格电池）。此外，充电初期最大充电电流不应超过,0,3 C,20,A,，否则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。,3,快速充电,采用快速充电，新蓄电池初充电不超过,5h,，补充充电只需要,0,5,1,5h,，大大缩短了充电时间，提高了效率。目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。,一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低，能量转换效率也较低，不能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利的影响。,2,5,2,蓄电池充电的种类,1,初充电,初充电的特点是充电电流小，充电时间长。,（,l,）加注电解液,按制造厂的规定，加注一定密度的电解液。液面高出极板上沿,15mm,。加注电解液后，蓄电池应静置,3,6h,，待温度低于,35,才能进行充电。,（,2,）初充电过程,第一阶段充电电流约为额定容量的,1,15,，充电至电解液中逸出气泡，单格电压达到,2,4v,时为止。,第二阶段充电电流减半，充电至电解液沸腾，密度和瑞电压连续,3 h,不变时为止。,（,3,）注意事项,、充电过程中应经常测量电解液温度，上升到,40,时应将充电电流减半；上升到,45,时应停止充电，待冷至,35,以下再行充电。,、初充电接近完毕时应测量电解液密度，如果不符合规定值，应用蒸馏水或密度为,2,400g,cm,3,的电解液调整，调整后再充电,2 h,。,、新蓄电池充电完毕后，要以,20 h,放电率放电，再次充电，然后又以,20 h,放电率再次放电。如果第二次放电的蓄电池容量不小于额定容量的,90,，就可以使用了。,2,补充充电,如果电解液密度下降到,2,150 g,cm,3,以下，或单格电池电压下降到,1,75 V,以下，或冬季放电超过,25,，夏季放电超过,50,，或前照灯灯光比平时暗淡，或起动无力，则必须进行补充充电。,补充充电可采用定流充电，也可采用定压充电。若采用定流充电方法，其充电过程与初充电相似，但充电电流可以略大一些。第一阶段的充电电流为额定容量的,1,10,，充电至单格电池电压达到,2,4V,时电流减半，直至充足。,若采用定压充电，其充电方法如下：,将蓄电池与充电电源连接。,将电压调至规定值，观察充电电流，如果电流超过,0,3C,20,A,，应适当降低电压、待蓄电池电动势升高后再将电压调至规定值。,充电电流在连续,2h,内变化不大于,0,1A,，且电解液密度无明显变化，则可以认为充电结束。,3,预防硫化过充电,为预防硫化，蓄电池每隔,3,个月进行一次预防硫化过充电：先用补充充电的电流值将电池充足，然后间歇,l h,，将电流值减半继续充至沸腾，这样反复数次，直到蓄电池刚一接入直流电源充电就立即沸腾起来，这时就可以结束充电了。,4去硫充电,去硫充电：光倒出容器内的电解液，用蒸馏水反复冲洗数次，然后加入蒸馏水，用初充电电流进行充电，并且随时测量电解液密度。当密度上升到,2,150 g,cm,3,时，要加蒸馏水冲淡，继续充至密度不再上升。然后进行放电，反复进行到在,6 h,内密度值不再变化时为止。最后按初充电的方法充电，调整电解液密度至规定值。,5,、,锻炼循环充电,即按正常的充电方法将蓄电池充足，然后以,20 h,放电率放完，再按正常充电方法充足。,2,5,3,蓄电池充电注意事项,严格遵守各种充电方法的充电规范。,将充电机与蓄电池连接时，要注意极性。,在充电机工作时，不要连接或脱开充电机引线。,在充电过程中，要注意电压和电解液密度。,在充电过程中，要注意各个单格电池的温升。,充电时，打开蓄电池加液孔盖，使气体顺利逸出。,通风好，严禁在附近产生电火花、明火和吸烟。,充电时，导线必须连接可靠。,2,6,蓄电池的使用与维护,2,6,1,蓄电池的维护,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。在其表面涂上凡上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,10,15 mm,，液面过低时应及时补充蒸馏水。除非确知液面降低是由于电解液溅出所致，否则一般不允许加注硫酸溶液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,时，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。,2,6,2,蓄电池技术状况检查,1,电解液液面的检查,2,电解液密度的检查,3,用高率放电计测量放电电压,读数在,1,75 V,以上说明,单格电池完好。读数在,1,75,1,5 V,表明放电较多，应进行补,充充电。,4,蓄电池开路电压的检查,2,6,3,蓄电池常见故障,1,极板硫化,（主要有：）,充电不足的蓄电池长期放置时，温升时，极板上一部分硫酸铅溶于电解液中；温降时，溶解度随之减小，部分硫酸铅再结晶成粗大颗粒的硫酸铅附在极板上，使之硫化。,电池内液面过低，极板上部与空气接触而氧化（主要是负极板）。,电解液密度过大或不纯，气温变化大都能使极板硫化。,补救办法：当硫化不严重时，可采用去硫充电法进行充电。当硫化严重时，应予以报废。,2,、,自行放电,自行放电的原因主要有：,电解液不纯，杂质与极板之间以及沉附于极板上的不同杂质之间形成电位差，通过电解液产生局部放电。,电池溢出的电解液堆积在盖板上，使正负极桩形成通路。,极板活性物质脱落，下部沉淀物过多使极极短路。,蓄电池长期放置不用，硫酸下沉，下部密度比上部大，极板上下部发生电位差引起自行放电等。,发生自放电故障后，应倒出电解液，取出极板组，抽出隔板，再用蒸馏水冲洗极板和隔板，然后重新组装，加入新的电解液重新充电。,3,极板短路,隔板损坏、极板拱曲变形或活性物质大量脱落都会造成极板短路。,极板短路的外部特征是充电电压低，密度上升很慢，充电中气泡很少，而且用高率放电叉测试时，单格电池电压很低或者为零。,对于短路的蓄电池必须拆开，查明原因并进行故障排除。,4,活性物质脱落,负极板上活性物质脱落的主要原因是大电流过充电，产生大量的氢气和氧气，当氢气从负极板的孔隙向外冲出时，会使活性物质脱落。,汽车行驶中的颠簸振动，也会加速活性物质的脱落。,