汽车电气系统-第2章蓄电池2.ppt
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1、第二章第二章 蓄电池蓄电池2021/9/15第第2章章蓄电池蓄电池一、概述一、概述1、蓄电池的分类、蓄电池的分类何谓蓄电池?何谓蓄电池?汽车上(电动汽车除外)使用的是哪种蓄电池?汽车上(电动汽车除外)使用的是哪种蓄电池?汽车用铅蓄电池分几种?(汽车用铅蓄电池分几种?(4种)种)2021/9/151.何谓蓄电池?何谓蓄电池?蓄电池是一种化学电源,即能将电能蓄电池是一种化学电源,即能将电能转化为化学能储存,也能通过其内部的转化为化学能储存,也能通过其内部的化学反应向用电设备供电。化学反应向用电设备供电。是一个可逆的低压直流电源。是一个可逆的低压直流电源。2021/9/15蓄电池的分类蓄电池的分类铅
2、酸蓄电池镍碱蓄电池普通干荷湿荷免维护汽车用蓄电池汽车用蓄电池电动车蓄电池2021/9/15第一节第一节概述概述(1)起动时;)起动时;(2)发电机不发电时;)发电机不发电时;(3)过载时;)过载时;(4)充电;)充电;(5)保持系统电压稳定,保护电子元件。)保持系统电压稳定,保护电子元件。2、蓄电池的功用2021/9/15第二节第二节蓄电池的结构与型号蓄电池的结构与型号2021/9/15一、蓄电池的结构一、蓄电池的结构极板、隔板、电解液、外壳第二节第二节蓄电池的结构与型号蓄电池的结构与型号2021/9/15极板极板由栅架和活性物质组成。由栅架和活性物质组成。正极板:二氧化铅(正极板:二氧化铅(
3、PbO2),深棕深棕色色负极板:海绵状纯铅(负极板:海绵状纯铅(Pb),青灰色青灰色注意:注意:负极板比正极板多一块。负极板比正极板多一块。2021/9/15极板组极板组极板:由栅架和活性物质组成。极板有正极板和负极板之分2021/9/15隔板隔板:在正、负极板间起绝缘作用,可使电池结在正、负极板间起绝缘作用,可使电池结构紧凑。构紧凑。A-隔板有许多微孔,让电解液畅通无阻。隔板有许多微孔,让电解液畅通无阻。B-隔板一面平整,一面有沟槽。沟槽面隔板一面平整,一面有沟槽。沟槽面对着正极板。使充放电时,电解液能通过沟对着正极板。使充放电时,电解液能通过沟槽及时供给正极板,当正极板上的活性物质槽及时供
4、给正极板,当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。2021/9/15注:沟槽应垂直放置,并朝向正极板。注:沟槽应垂直放置,并朝向正极板。隔板隔板2021/9/15材料:硬橡胶、塑料两种。材料:硬橡胶、塑料两种。外壳上有链条和加液孔。外壳上有链条和加液孔。壳体:2021/9/15联条:串联各单格电池联条:串联各单格电池,材料为铅。材料为铅。加液孔盖:加液孔盖:(注意孔盖上小孔的作用)注意孔盖上小孔的作用)蓄电池的每一个单格都有一个加液孔,为加蓄电池的每一个单格都有一个加液孔,为加注电解液和检测电解液密度所用,孔盖上有注电解液和检测电解液密度
5、所用,孔盖上有通气孔,该小孔应经常保持畅通,一便随时通气孔,该小孔应经常保持畅通,一便随时排除蓄电池化学反应放出的氢气和氧气,防排除蓄电池化学反应放出的氢气和氧气,防止外壳涨列和发生事故。止外壳涨列和发生事故。附件:2021/9/15电解液:电解液:用用纯硫酸纯硫酸和和蒸馏水蒸馏水按一按一定的比例定的比例配制配制成配制成的电解液比重一般在成配制成的电解液比重一般在1.241.30g/cm3之间。之间。对电解液浓度的选择北方南方略对电解液浓度的选择北方南方略有不同。有不同。2021/9/15二二、免维护蓄电池、免维护蓄电池(MF)1.优点:不需维护、自放电少、寿命长耐过优点:不需维护、自放电少、
6、寿命长耐过充性能好。充性能好。2.结构特点:结构特点:2021/9/15第三节第三节蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理1.电动势的建立电动势的建立正极板:正极板:PbO2Pb4+2.0V负极板:负极板:Pb-2ePb2+-0.1V两极板之间的两极板之间的电动势为电动势为2.1V2021/9/151.电动势的建立电动势的建立一个极板组的电动势也是一个极板组的电动势也是2.1V;要得到要得到12V电压需串连电压需串连6个单格。个单格。第三节第三节蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理2021/9/152.放电时化学反应为:放电时化学反应为:正极板:正极板:Pb4+2ePb2+Pb2+SO42-PbSO4附
7、在正极板上附在正极板上第三节第三节蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理负极板:Pb-2ePb2+Pb2+SO42-PbSO4 附在负极板上2021/9/15二、蓄电池的放电过程二、蓄电池的放电过程2021/9/15192.放电时化学反应总方程式为:放电时化学反应总方程式为:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O电解液中:电解液中:H+OH-H2OSO4减少减少电解液硫酸浓度降低电解液硫酸浓度降低第三节第三节蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理2021/9/15工作原理工作原理放电过程放电过程蓄电池放电终了特征:蓄电池放电终了特征:(1)单格电池电压降单格电池电压降到终止电压;到终止电压;(2)电
8、解液密度下降)电解液密度下降到最小许可值。到最小许可值。2021/9/15三、蓄电池的充电过程三、蓄电池的充电过程2021/9/1522工作原理工作原理充电过程充电过程蓄电池充电终了特征:蓄电池充电终了特征:(1)电解液中有大量)电解液中有大量气泡冒出,呈沸腾气泡冒出,呈沸腾状态;状态;(2)电解液密度和端)电解液密度和端电压上升到规定值,电压上升到规定值,且且23小时保持不小时保持不变。变。2021/9/15蓄电池的型号蓄电池的型号6Q1056QA1056QB1056QW105G6QA105S6QH105D单格数特征额定容量2021/9/15蓄电池的选用蓄电池的选用蓄电池的选择必须符合如下两
9、点要求:蓄电池的选择必须符合如下两点要求:1.电压等级必须一致电压等级必须一致2.蓄电池的容量必须足够。蓄电池的容量必须足够。2021/9/15蓄蓄电电池池在在规规定定条条件件下下放放出出的的电电量量称称为为容容量量,单单位位为安为安.小时(小时(A.h)C=IC=If ft tf f蓄电池容量的表示额定容量额定容量起动容量起动容量储备容量储备容量第四节第四节蓄电池的容量及其影响因素蓄电池的容量及其影响因素一、一、蓄电池的容量蓄电池的容量2021/9/151、额定容量、额定容量蓄电池的额定容量用蓄电池的额定容量用20h率容量表示:即将充足率容量表示:即将充足电的蓄电池在电电的蓄电池在电解液温度
10、为解液温度为25条件下,以条件下,以20h率率放电电流连续放电,直至单池平均电压降到放电电流连续放电,直至单池平均电压降到1.75V时时,输出的电量称为蓄电池的额定容量。输出的电量称为蓄电池的额定容量。2、储备容量、储备容量储备容量表示了汽车充电系统失效时蓄电池向储备容量表示了汽车充电系统失效时蓄电池向汽车提供汽车提供25A恒流的能力。恒流的能力。蓄电池在电蓄电池在电解液温度为解液温度为25条件下,以条件下,以25A恒流恒流放电电流连续放电,直至单池平均电压降到放电电流连续放电,直至单池平均电压降到1.75V时时的放电时间称为蓄电池的储备容量。的放电时间称为蓄电池的储备容量。2021/9/15
11、电解液在电解液在30时,以时,以3倍额定倍额定容量的电流持续放电至终止电压容量的电流持续放电至终止电压(12V蓄电池为蓄电池为8V,6V蓄电池为蓄电池为4V)所放出的电量称为常温起动)所放出的电量称为常温起动容量(持续时间应在容量(持续时间应在5min以上。以上。电解液在电解液在18时,以时,以3倍额倍额定容量的电流持续放电至终止电定容量的电流持续放电至终止电压(压(12V蓄电池为蓄电池为6V,6V蓄电池蓄电池为为3V)所放出的电量称为低温起)所放出的电量称为低温起动容量(持续时间应在动容量(持续时间应在2.5min以上)以上)。常温起动容量低温起动容量3.起动容量起动容量2021/9/15二
12、、影响容量的因素二、影响容量的因素1.构造因素构造因素:极板的面积、片数、厚度:极板的面积、片数、厚度2.使用因素使用因素:1)放电电流)放电电流2)电解液温度)电解液温度3)电解液密度)电解液密度2021/9/15放电电流和容量的关系举例放电电流和容量的关系举例2021/9/15电解液温度电解液温度2021/9/15电解液密度电解液密度2021/9/15第五节第五节蓄电池工作特性蓄电池工作特性 电动势 静止电动势 内阻 放电特性 充电特性2021/9/15电动势电动势E E(正负极板电位差)(正负极板电位差)E0=0.84+25。C25。C=t+0.00075(t25)静止电动势静止电动势E
13、0:指其内部工作物质的运动处于暂时的平:指其内部工作物质的运动处于暂时的平静状态时的电动势。静状态时的电动势。一、一、静止电动势静止电动势静止电动势是指蓄电池在静止状态静止电动势是指蓄电池在静止状态(不充电也不放不充电也不放电电),正负极板之间的电位差,正负极板之间的电位差(即开路电压即开路电压)。它的。它的大小与电解液的相对密度和温度有关。大小与电解液的相对密度和温度有关。2021/9/1534二、内阻二、内阻 蓄电池的内电阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、蓄电池的内电阻由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、连条电阻组成。放电程度越高,极板电阻越大;温度低,粘连条电阻组成。放电程度越高,极板电
14、阻越大;温度低,粘度大,电解液电阻增大,相对密度过高或过低,电解液电阻度大,电解液电阻增大,相对密度过高或过低,电解液电阻增大。增大。电解液电阻与密度关系电解液电阻与密度关系适当采用低比重1.208g/cm3、高温度的电解液,可降低蓄电池的内阻。2021/9/1535内阻内阻极板电阻:电阻很小,且与活性物质变化而变化。极板电阻:电阻很小,且与活性物质变化而变化。电解液电阻:与其温度和密度有关。电解液电阻:与其温度和密度有关。隔板:其材料的通透性影响电解液的电阻。隔板:其材料的通透性影响电解液的电阻。连接条:铅质,电阻很小。连接条:铅质,电阻很小。2021/9/15放电特性:放电特性:概念:蓄电
15、池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池概念:蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电压的端电压Uf和电解液密度和电解液密度25随时间随时间f而变化的规律。而变化的规律。蓄电池在恒流放电过程中,端电压的变化规律蓄电池在恒流放电过程中,端电压的变化规律:开始放电阶段开始放电阶段相对稳定阶段相对稳定阶段迅速下降阶段迅速下降阶段蓄电池放电终了的特征是:蓄电池放电终了的特征是:.单个电压降到放电终止电压单个电压降到放电终止电压(单池终止电压和放电电流单池终止电压和放电电流有关有关);.电解液密度降到最小终止值。电解液密度降到最小终止值。但应注意:放电终止电压和放电电流有关。但应注意:放电终止
16、电压和放电电流有关。2021/9/15充电特性充电特性:概念:蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,概念:蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,蓄电池的端电压蓄电池的端电压Uf和电解液密度和电解液密度25随时间随时间f而而变化的规律。变化的规律。蓄电池充电终了的特征是:蓄电池充电终了的特征是:.端电压和电解液密度上升到最大(端电压和电解液密度上升到最大(2.7V),且),且在在2h小时内不上升。小时内不上升。.电解液中剧烈冒汽泡,呈沸腾现象。电解液中剧烈冒汽泡,呈沸腾现象。(电解水电解水)2021/9/15三、放电特性三、放电特性蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电蓄电池的放电特
17、性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电压压U Uf f和电解液相对密度等参数随时间而变化的规律。和电解液相对密度等参数随时间而变化的规律。放放电电特特性性2021/9/1539 Uf=E-IfRn 1)放电初期,极板孔隙内的硫酸迅速消耗,Uf和E从2.1V迅速下降到2V左右;2)继续放电,当孔隙内消耗掉的硫酸和渗入的硫酸达到平衡时,Uf和E缓慢下降到1.85V;3)放电接近终止时,活性物质大部分已转变为PbSO4而积聚在孔隙内,Uf和E迅速下降到1.75V;2.2.放完电的标志放完电的标志 1)Uf降到放电终止电压(与放电电流有关);2)电解液比重下降到最小许可值,约为1.11;1.1.放电过程
18、放电过程2021/9/1540四、充电特性四、充电特性蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,蓄电池的端电,蓄电池的端电压压UcUc和电解液密度和电解液密度等参数随充电时间变化的规律。等参数随充电时间变化的规律。充电特性2021/9/15411、充电过程UC=E+ICRn1)充电初期,极板孔隙内表层迅速生成硫酸,使孔隙中电解液比重增大,UC和E迅速上升;2)继续充电,当孔隙内产生硫酸的速度和向外扩散的速度达到平衡时,UC和E随整个容器内电解液比重的上升而缓慢上升;3)UC达到2.32.4V时,极板上可能参加变化的活性物质,差不多全恢复为PbO2和Pb,继续通电
19、,使得水电解,出现沸腾,UC上升到2.7V左右,此时应切断电源。2、充足电的标志 1)UC上升到最大值,且两小时内不再增加;2)电解液比重上升到最大值,且两小时内不再增加;3)蓄电池激烈地放出大量气泡,电解液沸腾。2021/9/1542小小结结1.铅蓄电池由哪几部分组成?(铅蓄电池由哪几部分组成?(极板、隔板、电解极板、隔板、电解液、外壳液、外壳)2.铅蓄电池内部分为铅蓄电池内部分为几个单格几个单格?一格的静止电动势?一格的静止电动势约为多少?约为多少?3.正、负极板上的正、负极板上的活性物质活性物质各是什么?(正极板各是什么?(正极板Pbo2,负极板负极板Pb)4.铅蓄电池的每一个单格都有一
20、个加液孔,孔盖上铅蓄电池的每一个单格都有一个加液孔,孔盖上通气孔,其作用?通气孔,其作用?5.蓄电池的选择必须符合哪些要求?蓄电池的选择必须符合哪些要求?6.国产蓄电池的编号规则?国产蓄电池的编号规则?2021/9/157.写出蓄电池充放电的化学反应综合方程式。写出蓄电池充放电的化学反应综合方程式。8.蓄电池放电终了特征?放电时两极板上生成什么物质,蓄电池放电终了特征?放电时两极板上生成什么物质,电解液有何变化?电解液有何变化?9.蓄电池充电终了特征?充电时两极板上各生成什么物蓄电池充电终了特征?充电时两极板上各生成什么物质?电解液有何变化?质?电解液有何变化?10.何谓蓄电池容量?单位?(蓄
21、电池在规定条件下放出何谓蓄电池容量?单位?(蓄电池在规定条件下放出的电量。单位为的电量。单位为A.h)11.何谓额定容量?起动容量?何谓额定容量?起动容量?12.使用因素对容量有何影响?使用因素对容量有何影响?(放电电流大容量小,环放电电流大容量小,环境温度低容量小)境温度低容量小)2021/9/15蓄电池的常见故障有:蓄电池的常见故障有:蓄蓄电电池池的的外外部故障有:部故障有:外壳裂纹外壳裂纹极柱松动极柱松动封胶干裂封胶干裂蓄蓄电电池池的的内内部部故故障有:障有:极板硫化、活极板硫化、活性物质脱落、极性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、板短路、自放电、极板拱曲。极板拱曲
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