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1、第12章蓄电池第1页，本讲稿共48页第一章绪论一、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。第2页，本讲稿共48页二、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、电路开关等第3页，本讲稿共48页三、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
2、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第4页，本讲稿共48页四、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。第5页，本讲稿共48页五、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
3、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6页，本讲稿共48页第二章蓄电池蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置21蓄电池的构造与型号211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 第7页，本讲稿共48页第8页，本讲稿共48页第9页，本讲稿共48页 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：1.61.
4、8 mm(厚)22一24 mm(薄)正极板栅厚度：2.22.4 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 第10页，本讲稿共48页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 gcm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成，密度一般在 224231 gcm3，使用时根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择，第11页，本讲稿共48页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
5、（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。第12页，本讲稿共48页第13页，本讲稿共48页222蓄电池的型号XXXXX 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 第14页，本讲稿共48页例如：6QAW100S 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。223
6、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；第15页，本讲稿共48页 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。第16页，本讲稿共48页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221蓄电池电动势的建立正极板上：PbO22H2OPb(OH)4Pb(OH)4Ph4+4OH正极板的电极电位约为十20 V。第17页，本
7、讲稿共48页 极板的电极电位约为一01V。在静止状态下的电动势E。约为2.1V。实际测定的结果是 EO 2.044 V。222蓄电池的放电过程 正极板上：Pb4+2ePb2+Pb2+SO42PbSO4负极板上：Pb2+SO42PbSO4 Pb 2ePb2+电解液中的 H2SO4逐渐减少，而H2O逐渐增多，电解液密度下降。第18页，本讲稿共48页第19页，本讲稿共48页223蓄电池的充电过程正极板上：PbSO4Pb2+SO42Pb2+2e(外电力的作用)Ph4+Ph4+4OHPb(OH)4Pb(OH)4PbO2H2OSO42 2H+H2SO4总反应：PbSO42e2H2OSO42PbO22H2S
8、O4负极板上的总反应：PbSO42e2H+PbH2SO4第20页，本讲稿共48页第21页，本讲稿共48页蓄电池充放电时的特征:放电时：（H2SO4）,（H2O）,电解液密度 充电时：（H2SO4）,（H2O）,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7080的活性物质没有起作用。第22页，本讲稿共48页23蓄电池的工作特性231蓄电池的静止电动势 E00.8425式中，E。蓄电池的静止电动势，单位为V；2525时电解液的密度。25t（t25）式中，t实测的电解液密度；t测量时电解液温度，
9、单位为；密度温度系数，取0.00075。第23页，本讲稿共48页232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PbSO4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。第24页，本讲稿共48页233蓄电池的充放电特性1蓄电
10、池的放电特性概念：概念：蓄电池的放电特性是指恒流放电时，蓄电池端电压Uf、电动势E和电解液密度25随放电时间变化的规律。第25页，本讲稿共48页放电时，由于蓄电池内阻尼的影响，蓄电池端电压Uf低于其电动势E，即UfE一IfR0当Uf从2.1V 1.85V 1.75V时，立即停止放电。放电停止后，Uf 1.95V。一般来说，电解液密度每下降004gcm3，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 175 V。电解液密度下降至最小的许可值，大约为211gcm3。第26页，本讲稿共48页2蓄电池的充电特性概念
11、：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。第27页，本讲稿共48页充电时：UcEIcR0当蓄电池单格电池电压达到2324V时，极板上PbSO4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27V时，继续充电23h，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21V左右。蓄电池充电终了的特征是：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。第28页，本讲稿共
12、48页24影响蓄电池容量的因素241蓄电池的容量C C I If f t t f f式中，C蓄电池的容量，单位为Ah；If放电电流，单位为A；tf放电时间，单位为h。1额定容量 概念：概念：GB 5008.11991标准规定，以 20 h放电率的放电电流在电解液初始温度为（255），密度为(2280.01)gcm3（25）的条件下，连续放电到规定的单格终止电压175 V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。第29页，本讲稿共48页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25A电流放电到单格终止电压175V时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min。3起动容
13、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15 V时所输出的电量。第30页，本讲稿共48页例如：对于6Q100型蓄电池，C20100Ah，在电解液初始温度为25时，以3C20A3100A300A的电流放电5min，单格电池电压降至1.5V，蓄电池端电压降至1.56V9V，其起动容量为（300560）Ah25Ah。（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2.5m
14、in。至单相电池电压降至1V时所输出的电量。第31页，本讲稿共48页242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注意：一次起动时间不应超过5S；连续两次起；连续两次起动应间隔动应间隔 15 S以上。以上。3电解液的温度4电解液的密度 第32页，本讲稿共48页第33页，本讲稿共48页25蓄电池的充电251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：方法：、充电电流大小：为C20的115l10；、当单格电压达2.4
15、V时，充电电流减小一半，直到充满为止。特点：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。第34页，本讲稿共48页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（1480005）V（6格电池）或（7.400.05）V
16、（3格电池）。此外，充电初期最大充电电流不应超过03 C20A，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。第35页，本讲稿共48页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0515h，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。第36页，本讲稿共48页252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
17、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36h，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115，充电至电解液中逸出气泡，单格电压达到24v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。第37页，本讲稿共48页（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2400gcm3的电解液调整，调整后再充电2h。、新蓄电池充电完毕后，要以20 h放电率放电
18、，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。第38页，本讲稿共48页2补充充电如果电解液密度下降到2150gcm3以下，或单格电池电压下降到175V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110，充电至单格电池电压达到24V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
19、电流超过03C20A，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01A，且电解液密度无明显变化，则可以认为充电结束。第39页，本讲稿共48页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lh，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2150 gcm3时，要加蒸馏水冲淡，继续充至密度不再
20、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。第40页，本讲稿共48页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 25 53 3蓄电池充电注意事项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。第41页，本讲
21、稿共48页26蓄电池的使用与维护261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1015mm，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。第42页，本讲稿共48页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
22、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。第43页，本讲稿共48页262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175V以上说明单格电池完好。读数在17515V表明放电较多，应进行补充充电。4蓄电池开路电压的检查第44页，本讲稿共48页第45页，本讲稿共48页263蓄电池常见故障1极板硫化（主要有：）充电不足的蓄电池长
23、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。第46页，本讲稿共48页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
24、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。第47页，本讲稿共48页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。第48页，本讲稿共48页