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1、飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC12 2 航空蓄电池航空蓄电池航空蓄电池航空蓄电池2.1 航空蓄电池的基本知识航空蓄电池的基本知识2.2 酸性蓄电池酸性蓄电池2.3 碱性蓄电池碱性蓄电池飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC2.1 航空蓄电池的基本知识航空蓄电池的基本知识u航空蓄电池的功用航空蓄电池的功用;u蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语u蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法u重点：基本概念和充电方法重点：基本概念和充电方法飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC航空蓄电池的功用航空蓄电池的功用航空蓄电池航空蓄电池应急电源应急电源辅助电源辅助电源镇定作用镇定作用为关键负载为关键负
2、载供电供电起动起动APU等等抗负载扰动抗负载扰动飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(1)1放电速率（放电速率（Discharging rate）有两种表示方法：有两种表示方法：u 时率：即放电时间，以某电流放电至规时率：即放电时间，以某电流放电至规 定的定的终止电压终止电压所经历的时间。所经历的时间。u“C”速率：单位为速率：单位为安培安培。充足电的电瓶用。充足电的电瓶用 1小时放完称为小时放完称为1C，如容量为，如容量为40Ah的电的电 瓶，其瓶，其“1C”速率为速率为40A。C=Q/t飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的常用术语蓄电池的
3、常用术语(2)2额定电压额定电压(The nominal voltage)lBAT以以2小时速率放出小时速率放出80%的电量时，电瓶所能的电量时，电瓶所能维持的电压。维持的电压。3放电终止电压放电终止电压(The endpoint voltage)lBAT在一定条件下放电至能反复充电使用的在一定条件下放电至能反复充电使用的最低最低电压电压。l铅酸铅酸单体电池单体电池放电终止电压为放电终止电压为1.8V（5小时放电小时放电率），则率），则BAT放电终止电压为放电终止电压为21.6V（12个）；个）；l碱性单体电池的放电终止电压为碱性单体电池的放电终止电压为1V，则，则BAT放电放电终止电压为终止
4、电压为19V或或20V。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(3)4蓄电池的容量蓄电池的容量(Capacity)BAT在一定放电条件下所能放出的电量在一定放电条件下所能放出的电量称为容量称为容量(capacity)，容量的单位为，容量的单位为安培安培小时（小时（Ah）或毫安时（）或毫安时（mAh）。）。容量分类：容量分类：蓄电池容量蓄电池容量理论容量理论容量实际容量实际容量额定容量额定容量 比容量，比容量，Ah/kg受使用条件受使用条件影响影响保证容量保证容量飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC影响电瓶容量的主要因素影响电瓶容量的主要因素放电速率和放
5、电方式。放电速率和放电方式。放电时的温度；放电时的温度；电解液的密度；电解液的密度；极板活性物质的多少极板活性物质的多少；极板面积的大小；极板面积的大小；飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC电瓶容量与温度之间的关系电瓶容量与温度之间的关系铅酸电瓶：温度对容量影响很大铅酸电瓶：温度对容量影响很大镍镉电瓶：对放电温度及放电率敏感度较低，镍镉电瓶：对放电温度及放电率敏感度较低，但温度降低时，放电容量也会减小。但温度降低时，放电容量也会减小。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC容量与充放电速率的关系容量与充放电速率的关系 l充电充电：电瓶用较小电流充电时，比用：电瓶用较小电流充电时，比用大
6、电流充电放出的电量要多；大电流充电放出的电量要多；l放电放电：放电速率越大，容量越小：放电速率越大，容量越小 飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(4)5蓄电池内阻（蓄电池内阻（Internal resistance）电池内阻电池内阻=欧姆电阻欧姆电阻+极化电阻极化电阻酸性电瓶的内阻为酸性电瓶的内阻为 30毫欧毫欧 左右，碱性电左右，碱性电瓶内阻只有瓶内阻只有 10毫欧毫欧 左右。左右。6电池的自放电（电池的自放电（Self discharging）指电池在存贮期间容量降低的现象指电池在存贮期间容量降低的现象原因：电极或电解液中存在原因：电极或电解液中存在
7、杂质杂质；储存；储存温度高；潮湿；表面不干净等温度高；潮湿；表面不干净等.飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语(5)9电池的使用寿命（电池的使用寿命（life）l使用周期：指蓄电池可供重复使用的次使用周期：指蓄电池可供重复使用的次数。蓄电池每经历一次全充电和全放电数。蓄电池每经历一次全充电和全放电称为一个周期或一个循环。称为一个周期或一个循环。铅铅BAT镍镉镍镉BAT镍氢镍氢BAT锂离子锂离子BAT标称电压标称电压2.01.21.23.6自放电率自放电率/月月5%20%30%10%循环寿命循环寿命30050050010003005005001000飞飞 机
8、机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法蓄电池蓄电池充电方法充电方法恒压恒压充电充电快速快速充电充电浮充电浮充电恒流恒流+恒压恒压充电充电恒流恒流充电充电专用专用充电器充电器机载机载充电器充电器脉冲脉冲充电充电Reflex TM充电法充电法 恒压恒压小电流小电流直流直流发电机发电机充电充电飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法脉冲式充电法脉冲式充电法:脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆
9、极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法2REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬
10、间放电脉冲，停充维持3个阶段。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC恒压充电恒压充电优点：优点：充电速度充电速度快快；充电设备简单；充电设备简单；电解液水分损失小。电解液水分损失小。缺点：缺点：冲击电流大冲击电流大；单体电池充电单体电池充电不不平衡平衡；易造成电瓶易造成电瓶过充过充或或充电不足充电不足。tU,I0充电电压充电电压充电电流充电电流飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC恒流充电恒流充电 l优点：优点：没有过大的冲击电流；没有过大的冲击电流；各单体各单体电池电池充电平衡充电平衡；容易测量和计算充入电容易测量和计算充入电瓶的能量（瓶的能量（Ah）。）。l缺点：缺点：充电充电时间
11、长时间长；过充时过充时析气多析气多，电解液水分损失多；电解液水分损失多；充电设备较复杂。充电设备较复杂。l改进：二阶段恒流充电法改进：二阶段恒流充电法tU,I0充电电流充电电流充电电压充电电压飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC2.2 酸性蓄电池酸性蓄电池n铅酸蓄电池的铅酸蓄电池的结构结构n铅蓄电池的铅蓄电池的充放电特性充放电特性n铅蓄电池铅蓄电池故障及维护故障及维护飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅酸蓄电池的结构铅酸蓄电池的结构1）极板）极板2）隔板）隔板3）电解液）电解液4）外壳）外壳5）铅连接条）铅连接条 6）极柱）极柱飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅酸蓄电池
12、的结构铅酸蓄电池的结构飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUCl极板：分极板：分正极板和负极板正极板和负极板，由栅架和活性，由栅架和活性物质组成。物质组成。铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造 栅架由栅架由铅锑合金铅锑合金铸成，铸成，具有良好导电性、耐蚀性具有良好导电性、耐蚀性和一定的机械强度。和一定的机械强度。正极板上活性物质是正极板上活性物质是二二氧化铅（氧化铅（PbO2），），呈棕红呈棕红色；负极板上活性物质是色；负极板上活性物质是海绵状海绵状纯铅（纯铅（Pb），），呈青呈青灰色。灰色。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC 隔板隔板1）隔板的作用：）隔板的作用：把正、负极板隔开，把正、负
13、极板隔开，防止极板短路。防止极板短路。2）隔板常用材料：）隔板常用材料：塑料、硬橡胶等。塑料、硬橡胶等。隔板做成一面有沟隔板做成一面有沟槽、一面平滑。槽、一面平滑。返回返回下页下页飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造 将一定数量的正负极板将一定数量的正负极板组装起来，中间插进隔板，组装起来，中间插进隔板，就组成了就组成了单格电池组单格电池组，这，这样样负极板的数目就比正极负极板的数目就比正极板多一片板多一片。目的：目的：使正极板两侧放使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。匀造成极板拱曲。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CA
14、UCl 电解液电解液 电解液起离子间导电的作用，并参与电解液起离子间导电的作用，并参与化学反应。电解液由纯硫酸（化学反应。电解液由纯硫酸（H2SO4）与与蒸馏水按一定比例配制而成，其蒸馏水按一定比例配制而成，其密度密度一一般为般为1.241.31g/cm3。电解液的电解液的纯度纯度对蓄电池的电气性能和使对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响，不能用工业硫酸和普用寿命有重要影响，不能用工业硫酸和普通水配制，否则容易造成通水配制，否则容易造成BAT自行放电，自行放电，损坏极板。损坏极板。铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC蓄电池的构造蓄电池的构造正、负极板安装示意
15、图：正、负极板安装示意图：单体电池极板组单体电池极板组1-组装完的极板组，组装完的极板组，2-负极板，负极板，3-隔板，隔板，4-正极板，正极板，5-联条联条 飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅蓄电池的放电铅蓄电池的放电蓄电池和负载接通后，电池开始放电，蓄电池和负载接通后，电池开始放电，电子从负极板流向正极板。电子从负极板流向正极板。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅酸蓄电池铅酸蓄电池铅酸蓄电池铅酸蓄电池铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的浓度降铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的浓度降低。在充电过程中，电解液的浓度升高。低。在充电过程中，电解液的浓度升高。放电放电 PbO2+2H
16、2SO4+Pb =PbSO4+2H2O+PbSO4+电能电能 正极正极 电解液电解液 负极负极 充电充电 正极正极 电解液电解液 负极负极飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC放电过程中：放电过程中：正极正极:PbO2+4H+SO42-PbSO4+2H2O负极负极:Pb+SO42-PbSO4+2e-总反应：总反应：PbO2+Pb+2H2SO42 PbSO4+2H2O 铅酸蓄电池的放电反应铅酸蓄电池的放电反应l 放电特点：放电特点：1）消耗了硫酸，生成水，电解液）消耗了硫酸，生成水，电解液密度下降密度下降；2）生成硫酸铅，）生成硫酸铅，内阻增大内阻增大。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CA
17、UC铅酸蓄电池的放电曲线铅酸蓄电池的放电曲线铅酸蓄电池铅酸蓄电池5小时率放电曲线小时率放电曲线飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC充电过程：正极：正极：PbSO4+2H2OPbO2+4H+SO42-+2e-负极：负极：PbSO4+2H+2e-Pb+H2SO4总反应：总反应：2 PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4铅酸蓄电池的充电特性铅酸蓄电池的充电特性飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅酸蓄电池正常充电曲线铅酸蓄电池正常充电曲线铅酸蓄电池的充电特性铅酸蓄电池的充电特性飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅酸蓄电池的使用与维护铅酸蓄电池的使用与维护l用苏打水溶液
18、清洗极桩和电缆卡子，再用专用用苏打水溶液清洗极桩和电缆卡子，再用专用清洁工具进行清洁。清洗后，在电缆卡子上涂清洁工具进行清洁。清洗后，在电缆卡子上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。上凡士林或润滑油防止腐蚀。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC测量铅酸蓄电池电解液密度测量铅酸蓄电池电解液密度l用用吸吸式式密密度度计计测测量量电电解解液液密密度度，其其测测量量过过程程（见见下下图图）。测测得得的的密密度度值值应应用用标标准准温温度度（+25）予以校正（同时测量电解液温度）。）予以校正（同时测量电解液温度）。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅蓄电池的故障及维护铅蓄电池的故障及维护（1）自放
19、电现象现象：蓄电池不工作时，容量自行下降，如一昼夜损失Q的12%。原因：电池内部有杂质；存放温度高；表面不清洁；措施：选择合格的硫酸和纯水；防止有害杂质落入电池；保持电池清洁；存放温度不要太高。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC铅蓄电池的故障及维护铅蓄电池的故障及维护（2）极板的硫酸化现象：极板上有大颗粒的硫酸铅原因：过量放电或充电不足；蓄电池长期放置；电解液减少，使极板暴露 在空气中；等等。后果及措施：容量显著下降；充电时电压上升快，放电时电压下降也快；极板硫化严重时，可使极板失去可逆性而损坏。（3）活性物质脱落原因：充电电流过大或过量放电，电池受到剧烈震动；飞飞 机机 电电 源源
20、系系 统统CAUC2.3 碱性蓄电池碱性蓄电池n概述概述n镍镉蓄电池的镍镉蓄电池的结构结构n镍镉蓄电池的基本镍镉蓄电池的基本工作原理工作原理n镍镉蓄电池的镍镉蓄电池的充电充电和电解液调整和电解液调整 n镍镉蓄电池的容量测试和镍镉蓄电池的容量测试和深度放电深度放电 n飞机电瓶充电器飞机电瓶充电器飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC碱性蓄电池种类碱性蓄电池种类碱性电池的优点：能量密度高，体积重碱性电池的优点：能量密度高，体积重量小；低温性能好；贮存性能较好；寿量小；低温性能好；贮存性能较好；寿命长；易于实现小型化。命长；易于实现小型化。碱性碱性蓄电池蓄电池镍镉镍镉BAT镍氢镍氢BAT铁镍铁镍
21、BAT银锌银锌BAT飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC镍镉蓄电池的结构镍镉蓄电池的结构l 结构结构正极板：正极板：负极板：负极板：电解液电解液：KOHNiOOH飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC镍镉蓄电池的基本工作原理镍镉蓄电池的基本工作原理l镉镍蓄电池的正极为三价氢氧化镍镉镍蓄电池的正极为三价氢氧化镍(NiOOH)，负极为海绵状金属镉，负极为海绵状金属镉(cd)，电解液为氢氧化钾溶液电解液为氢氧化钾溶液(KOH)或者氢氧或者氢氧化钠溶液化钠溶液(NaOH)。NiOOHKOHCd+-放电时：放电时：Cd+NiOOH+H2ONi(OH)2+Cd(OH)2 充电时：充电时：Ni(O
22、H)2+Cd(OH)2Cd+NiOOH+H2O 飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC放电曲线放电曲线放电特点：）初始阶段：下降放电特点：）初始阶段：下降）放电电压平稳，特别是大电流放电）放电电压平稳，特别是大电流放电。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC镍镉蓄电池的故障及维镍镉蓄电池的故障及维护护（1）自放电现象特点：轻微；温度越高，越严重；如+20，放置一个月，损失Q的10左 右。但先快后慢而后自行停止；充足电后可长期存放。（2）爬碱故障及内部短路现象：电解液沿着负极柱向上爬行称之为“爬碱”后果：外部短路；寿命后期有内部短路故障（镉枝穿透隔板）（3）记忆效应现象：镍镉蓄电池长时间
23、进行浅放电循环后，电池有自动保持这一特定性能的倾向，称为“记忆”效应，使电池容量下降。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC镍镉蓄电池的充电镍镉蓄电池的充电 充电方法：恒流充电法、二阶段恒流充电法、恒充电方法：恒流充电法、二阶段恒流充电法、恒流流+恒压充电法恒压充电法飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC镍镉镍镉BAT电解液的调整和补充电解液的调整和补充 电解液不足会引起容量降低，过多则容易电解液不足会引起容量降低，过多则容易溢出，堵塞泄气阀，损坏电瓶，甚至爆炸。溢出，堵塞泄气阀，损坏电瓶，甚至爆炸。电解液的调整和补充：在充电结束前进行电解液的调整和补充：在充电结束前进行（电解液泄漏除
24、外），即在小电流充电结（电解液泄漏除外），即在小电流充电结束前束前1530分钟或充电结束后马上进行。分钟或充电结束后马上进行。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC镍镉蓄电池的容量测试镍镉蓄电池的容量测试目的：测试目的：测试BAT的实际容量的实际容量方法：充满电方法：充满电，再放电，则，再放电，则 Q=I*t判断判断BAT是否具有额定容量的是否具有额定容量的85%：举例：举例：36Ah碱性电瓶放电时间的要求：碱性电瓶放电时间的要求：放电电流（放电电流（A）第一个单体第一个单体BAT达到达到1V的最小时间的最小时间9（C/4）3小时小时24分钟分钟18(C/2)1小时小时42分钟分钟36(C
25、)51分钟分钟若达不到最小放电时间，就须对电瓶进行维修若达不到最小放电时间，就须对电瓶进行维修 飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC电瓶的深度放电电瓶的深度放电l目的：消除单体电池之间的目的：消除单体电池之间的不平衡不平衡和镍镉电池固和镍镉电池固有的有的记忆效应记忆效应，以恢复电瓶的容量，以恢复电瓶的容量 l方法：用两种金属短路夹短路单体电池的两极，方法：用两种金属短路夹短路单体电池的两极，具体操作见手册。具体操作见手册。飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC飞机电瓶充电器飞机电瓶充电器充电方式：先恒流充电，当电瓶电压达到转折电充电方式：先恒流充电，当电瓶电压达到转折电压时，自动转换
26、到恒压充电模式。恒压充电模式压时，自动转换到恒压充电模式。恒压充电模式主要用于给电瓶浮充电（主要用于给电瓶浮充电（Top charging）。）。转折电压转折电压：由电瓶温度决定：由电瓶温度决定一个充电周期：一个充电周期：恒流充电恒流充电恒压充电恒压充电小电流过充电小电流过充电飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC电瓶充电器充电曲线电瓶充电器充电曲线l过充电：采用过充电：采用C/10的小电流，过充时间约为的小电流，过充时间约为基本充电时间的基本充电时间的10左右左右 飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC充电器停止充电情形：充电器停止充电情形：1）电瓶温度超过）电瓶温度超过63；2）充电器过载；）充电器过载；3）在）在APU起动。起动。电瓶充电器控制原理图电瓶充电器控制原理图飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUCB787-锂离子蓄电池锂离子蓄电池飞飞 机机 电电 源源 系系 统统CAUC复习思考题复习思考题1.说明蓄电池的组成及参数;简述蓄电池容量的定义及其影响因素;2.掌握铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的极板材料和放电化学反应方程式;3.简述铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的常见故障及使用注意事项;