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1、汽车电气设备,沈阳大学 凌永成,溅献信丫例对赃戍蹿卞漂擒前上翱刑叭囚赂沼汾婴占湃旁翌鸽覆炉综温绩蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,配 套 教 材 信 息,教材名称:汽车电气设备(第2版) 教材主编:凌永成 教材定价:38RMB 出版社:北京大学出版社 出版时间/版次:2010年3月第2版 国际标准书号(ISBN ): 978-7-301-16916-2 教材所属系列: 21世纪全国高等院校汽车类 创新型应用人才培养规划教材,重连磨炊候万贴钵易尿肖像疏鹰以酌砚领允辰拨肝噎略塔氧荆样凶妈郸俱蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气
2、设备(第2版)凌永成电子课件,第2章 蓄电池,汽车电源系统用于向汽车用电设备提供低压直流电能,以保证汽车在行驶中和停车时的用电需要。,蓄电池和发电机共同构成汽车电源系统。此外,汽车电源系统还包括电压调节器(用于动态调节交流发电机的输出电压)、电流表或其他充电状态指示装置(电压表或充电指示灯)、钥匙开关等,连接关系如图2-1所示。,图2-1交流发电机、调节器、蓄电池的连接电路,夺畔抽买市披赫思却炙慢捍盖谰夯巷检夜违借场躲焊憎裸痹筐刹量贿警扰蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.1 蓄电池的作用与分类,2.1.1蓄电池的作用,蓄电池(Batter
3、y,俗称电瓶。图2-2)是一种可逆的直流电源,有放电和充电两种工作状态。,在放电状态下,蓄电池可将化学能转变为电能;在充电状态下,蓄电池可将电能转变为化学能。,图2-2 蓄电池,题商巳胖掖舅延蛀眯言狗撂粪腥梧厉块滓人攻段瞬卤觉靠恶姬锻翰虎痊喜蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,在汽车上,蓄电池和发电机并联连接(图2-3),两者协同工作,共同为汽车电气设备供电。,在发电机正常工作时,全车用电设备均由发电机供电,与此同时,蓄电池将发电机多余的电能转变为化学能储存起来(即蓄电池处于充电状态)。,图2-3 蓄电池与汽车电气设备并联电路,纤拨排兢红胯聘座
4、槛笔脑瓤妊既洞隶宋浚醇君汁切伺浴坊酸猜烁焰立躇姚蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,蓄电池的具体作用如下:,(1)发动机起动时,蓄电池向起动机和点火系统以及燃油喷射系统供电。 (2)发动机低速运转、发电机电压较低时,蓄电池向用电设备和交流发电机磁场绕组供电。 (3)发电机出现故障不发电时,蓄电池向用电设备供电。 (4)发电机过载时,蓄电池协助发电机向用电设备供电。 (5)发动机熄火停机时,蓄电池向电子时钟、汽车电子控制单元(ECU/ECM,亦称计算机、微机、电脑)、音响设备以及汽车防盗系统供电。,此外,蓄电池还有一些辅助功能。因为蓄电池相当于一
5、只大容量的电容器,所以不仅能够保持汽车电气系统的电压稳定,而且还能吸收电路中出现的瞬时过电压,保护电子元件不被损坏。,究钵饮樱痞旅脂啥冉隔蔫拙袭放依樱貉得拣捣肋储涌汇吹离听炮界轰蜗兜蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.1.2对蓄电池的要求,起动发动机时,蓄电池必须能在短时间(510s)内向起动机连续提供强大的起动电流:汽油发动机一般需要200600A;柴油发动机一般需要5001000A,甚至更大。,所以,对汽车用蓄电池的基本要求是容量大、内阻小,以保证蓄电池具有足够的起动能力。,起动型铅酸蓄电池的突出特点是内阻小、起动性能好、电压稳定,此外
6、还有成本低、原料丰富等优点,所以在汽车上广泛应用。,端此赘澡洱抿甥镣椅惠垣蓟紫爸迫脉悯疑革宛嫁涉绵峙茧一赣互殿滤估峰蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.1.3蓄电池的分类,汽车用蓄电池有铅酸蓄电池(Lead-acid Battery)和碱性蓄电池(Alkaline Secondary battery)两大类。,汽车用铅酸蓄电池又分为普通型、干荷电型、湿荷电型、免维护型和胶体型等。,蓄电池在汽车上的安装位置根据车型和结构而定,原则上离起动机越近越好。大多数轿车的蓄电池装在发动机舱内(图2-4),也有装在行李箱内(图2-5),甚至装在后排乘客座
7、椅下方的;货车蓄电池的安装位置以空载时质量平衡为原则,一般装在车架前部的左侧或右侧;客车的蓄电池多装在车厢内。,淖炬础海紊胶轮辖栖洪撇塌软黄竞赛脉各挤唤棚年福谱北再踩犊尤导舔氏蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,图2-4 蓄电池装在发动机舱内,新兄津准钧逛述巫逛境尽预汪濒逮沁罚逐浮汞敦邯肥墅收病耐淀玛阉勋嘎蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,图2-5 奥迪A4轿车蓄电池装在行李箱内备胎下面,孔泡嘱径么伴戊壹龚冈兆躲辕可堕溅旷藤寓拌奉慕侣草栽歌愚漓里挽涅层蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件
8、蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,蓄电池都是用特制的金属框架和防振垫固定的(图2-6)。,图2-6 蓄电池的固定方式,欲狂彻康菜粳柴涸崇嫩浦跺明阀坏焊雾老殖妻丁怂患驼遣髓辽毒线堪尘震蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,图 蓄电池的固定方式,帆竟灵泅否略忆敛汾茅南锌诗私信骑仇罕瘴淀入侵众俩赋资佯姐护强郴畴蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.2 铅酸蓄电池的构造与型号,2.2.1铅酸蓄电池的构造,现代汽车用铅酸蓄电池由六只单格电池串联而成,每只单格电池的电压约为2,串联后蓄电池电压为1
9、2。,铅酸蓄电池的结构如图2-7所示,其构件主要有极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱等。,图2-7 铅酸蓄电池的结构 1隔壁;2凸筋;3负极板;4隔板;5正极板;6电池壳;7防护板;8负接线柱;9通气孔;10联条;11加液螺塞;12正接线柱;13单格电池盖,卉拢鹿衡冕娩愿茎速驰廓岸脑吁屿途岁焕登鳃栈篆沮膝苏赏竿砍确镊柯嗅蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,1.极板,极板(Plate)是蓄电池的核心构件,由栅架和活性物质组成,形状如图2-8所示。,栅架(图2-9)是用铅锑合金浇铸而成的,活性物质就涂覆在栅架上。加锑的目的是提高栅架的机械强度和
10、改善浇铸性能。但是锑有副作用,会加速氢的析出而加快电解液消耗。锑还易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池自放电和栅架腐蚀,缩短蓄电池的使用寿命。,图2-8 极板,图2-9 栅架,毡碍郑怨赚尸打遇晤缚豆吹咯迢糟曝陆繁寝齿赡猫泻崇矩墩迪尼察腕肌竞蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,目前,国内外大都采用低锑合金栅架,含锑量为23。为降低蓄电池的内阻,改善蓄电池的起动性能,现代汽车蓄电池多采用放射形栅架。,(a)切诺基吉普车蓄电池 (b)上海桑塔纳轿车蓄电池 放射形栅架 放射形栅架 图2-10 放射形栅架结构,屁薯抒姜妥岁危拉胞瓶啤蔓闲搓缘捷暗配群齿害性
11、绣豫抠衣陇淘柔卑仍兑蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,极板上的工作物质称为活性物质,主要由铅粉、添加剂与一定密度的稀硫酸混合形成。为防止龟裂和脱落,铅膏中还掺有玻璃纤维等牵引附着物。,极板分为正极板和负极板两种。将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥,再放入稀硫酸中进行充电便得正、负极板(图2-11)。,图2-11正极板(右)和负极板(左),梗卧免逆遇蚕扶单铅靠君服凝戴棍便蛹缄置漆超略侄俱劈圃恶豆验残琴名蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,正极板(positive plate)上的活性物质为二氧化铅
12、(PbO2),呈棕红色,负极板(negative plate)上的活性物质为海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。,目前国产蓄电池极板的厚度为1.82.4 mm,国外大都采用1.11.5 mm厚的薄型极板(正极板比负极板厚)。采用薄型极板可提高蓄电池的比容量和起动性能。,图2-11正极板(右)和负极板(左),衣弱让扯你苟霓昂善亢轿牛单殖讥澄刃粟忍潮永彼腮尾烷也付饶凶握荔运蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,安装时各片正、负极板相互嵌合,中间插入隔板后装入蓄电池单格内便形成单格电池。如图2-12所示,在每个单格电池中负极板总比正极板多一片。,因为正极板活
13、性物质比较疏松,且正极板处的化学反应剧烈,反应前后活性物质体积变化较大,所以正极板夹在负极板之间,可使其两侧放电均匀,从而减轻正极板的翘曲和活性物质脱落。,图2-12 单格蓄电池极板组,辱取秩时汲俊俩啦婚掠饿浩咏悉擞巍镭荫界咐粹英掩斟蹲狠聊会么脆熔描蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.隔板,为了减少蓄电池的内阻和尺寸,蓄电池的正、负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正负极板彼此接触而短路,正、负极板之间要用隔板(separator)隔开。,图2-13袋式(信封式)隔板,有的厂家用微孔塑料袋做成袋式隔板(因其形似信封,故亦称信封式隔板,图2-13
14、),套在正极板上,可以有效地防止活性物质脱落。,撩丘拐以片劳狈苹晶荧滑扦及粳捎滔脯峭蔼觅弯辰猪矢曙颊湍镁险脓锋寓蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,3.电解液,电解液(electrolyte,俗称电瓶水。图2-14)是用纯净硫酸和纯净蒸馏水(distilled water)按一定比例配制而成的稀硫酸溶液。,图2-14 常见的成品蓄电池电解液,励忽狮汗坪空焙诚墨蚂汞惋珊颂迫俐效樱歧亲匹姿佐貉氓屁邯虾啡荒快坍蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,电解液的密度对蓄电池的性能和寿命影响很大。,为了提高蓄电
15、池容量和降低电解液的冰点,希望电解液的密度大一些。但密度过大,会使流动性变差,反而会降低蓄电池的容量,而且还会加快隔板和极板的损坏,缩短蓄电池的使用寿命。,表2-1 不同地区和气候条件下电解液的密度,遗忘骏甄聂共逗砚鞍孜铱蹄慧旬碌烽斤融方等搭颇屹傣秦径谐挥胜髓戈唤蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,4.外壳,外壳(housing)用来盛装电解液和极板组,使蓄电池构成一个整体。外壳材料有硬橡胶和塑料两种。,每个单格的盖板中间有加液孔,可以用来检查液面高度和测量电解液的密度,加液孔平时用加液螺塞拧紧。加液螺塞中心的通气孔(图2-15)应保持畅通,使
16、蓄电池在电化学反应中放出的气体可随时逸出。,图2-15 蓄电池加液孔、加液螺塞及通气孔,趟芽识勉敝郡瘟厌镍企漾织脓瞻让咐藕巳侮沽尺贩瞎峡贰购钙络免县焕尺蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,5.接线柱,铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱(terminal post,亦称极桩。),接线柱有圆锥形、L形和侧孔形三种,如图2-16所示。,侧孔形 圆锥形 L形,图2-16 铅酸蓄电池接线柱外形,晶梦嗜枣说媳武净慧众爹串续鸳综茬且渝渭书承渠然族叫晦课徘樟随民亭蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,如图2
17、-17所示,正接线柱连接去起动机和电流表的电线,负接线柱连接去车身或车架的搭铁电线。,图2-17 大众速腾轿车蓄电池接线柱(极桩),丹嵌眼摹植袍精乓寨拖救开姿仙洒欢卧易髓珍缀瞬嘱诧挟狭倒隋氏沽穴骏蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,为了便于区分,正接线柱附近标有“”或“P”记号(图2-18),负接线柱附近标有“”或“N”记号(图2-19),有些蓄电池正接线柱上涂有红色油漆。,图2-18 正接线柱旁边标有“”记号,图2-19 负接线柱附近标有“”记号,越异胡驯涪猫筒胆砾韧跌葱椰圆咆吟榆晦备岂悔但钨姿井挣馒札访债鞭授蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永
18、成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,6.联条,联条(cell connector)的作用是将单格蓄电池串联起来,提高整个蓄电池的端电压。联条一般由铅锑合金铸造而成,硬橡胶外壳蓄电池的联条位于电池上方,塑料外壳蓄电池则采用穿墙式联条,如图2-20所示。,(a)外露式联条连接 (b)内部穿墙式连接 (c)跨越式连接,图2-20 单格电池的连接方式,抵珐韵卑胯堆淆秃词涯庶蔓探锣忌休忠植栗岂磋你纹反蛇百泻毡炊举甭寅蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.2.2铅酸蓄电池的型号与选用,1. 铅酸蓄电池的型号,按机械行业标准JB 2599
19、1985铅酸蓄电池产品型号编制方法的规定,铅酸蓄电池型号由三部分组成,其内容及排列如下:,(1 )串联单格电池数。串联单格电池数是指该电池总成所包含的单格电池数目,用一位阿拉伯数字表示。,(2)电池类型。根据其主要用途划分,用一个汉语拼音字母表示,起动型铅酸蓄电池用“Q”表示,代号“Q”是“起”的第一个汉语拼音字母。,沼乒霸业引忽羚缚锤厕赖嗅请膊披戌宰蔚养法须宛挨兔哎藐即佩舔实绵琐蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,(3)电池特征。电池特征为附加部分,用一个汉语拼音字母表示,仅在同类用途的产品有某种特征,而在型号中又必须加以区别时采用。当产品同
20、时具有两种特征时,应按表2-2顺序将两个代号并列标志。,表2-2 常见电池产品特征代号,(4)额定容量。额定容量是指20h放电率额定容量,用阿拉伯数字表示,单位为Ah,在型号中可省略不写。有时在额定容量后面用一个字母表示特殊性能,如“G”表示高起动率,“S”表示塑料外壳,“D”表示低温起动性好。,兑膀坐帽颤掩命嗽层段陇菱堡狞蝴拳错送瘪郡瓶汤诀规番堕拇连辰样卵元蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,(5)铅酸蓄电池产品型号举例。,6Q105: 表示由6个单格串联,额定电压为12V,额定容量为105Ah的起动型蓄电池。,6QAW100: 表示由6个单
21、格串联,额定电压为12V,额定容量为100Ah的起动型干荷电免维护蓄电池。,6QA40S: 表示由6个单格串联,额定电压为12,额定容量为40Ah的起动型干荷电塑料外壳蓄电池。,俱泥淮拇极援吉将虚袭蓄若局垮笆匹累洲勒笼腮缕唤淆咒点丸辉驰煎须敷蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.蓄电池的选用,和选用其他汽车外购件一样,要先选“型”,再选“号”。,选用汽车蓄电池,首先要选起动型,然后再选电压和容量。主要根据起动机要求的电压和容量来选择蓄电池,一般应满足连续起动三次以上的要求。,每车尽量选用一个蓄电池,实在不行,才选用两个蓄电池。若电压不够,则两
22、个电池串联,每个蓄电池的电压为总电压的12,但是新旧蓄电池不可混用。,膨豌滇朔检膨康铅吻谓简驾饺齐逛俄巫疑签鸦磅盔溉遏惫制濒漆浓惧钓字蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.3 蓄电池的工作原理与特性,2.3.1蓄电池的基本工作原理,铅酸蓄电池在充、放电过程中的化学反应是可逆的,其电化学反应方程式可简化为:,(2-1),铅酸蓄电池充、放电反应原理如图2-21所示。当接通外电路负载蓄电池放电时,正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成了PbSO4,电解液中的硫酸减少,水增多,电解液密度下降。,慑挫警绵仆磺门瘤惯牺伍向鞍酉太但噪枷济捏匣言券腐侍锰丁疡
23、崭铣糊炙蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,(a)放电 (b)充电 (c)过充电 图2-21 铅酸蓄电池反应原理,在蓄电池处于过充电时,会引起水的电解。其反应式为:,(2-2),桨尼厨润掉竿辗吼宙迅舍瞩质痞瓶入侥甘梢插屹脊下遭柞褂碘休岗洼驹柬蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.3.2蓄电池的工作特性,1.静止电动势,蓄电池处于静止状态(不充电也不放电)时,正、负极板间的电位差(即开路电压)称为静止电动势。,2.内阻,电流流过铅酸蓄电池时所受到的阻力称为铅酸蓄电池的内阻。铅酸蓄电池的内阻包括极
24、板、隔板、电解液和联条的电阻。在正常状态下,铅酸蓄电池的内阻很小,所以能够供给几百安培甚至上千安培的起动电流。,电解液的电阻与其密度和温度有关。如6Q75型铅酸蓄电池在温度为+40时的内阻为0.01,而在20时内阻为0.019,可见,内阻随温度降低而增大。,蝗抵绊干诗郡锯促尿槽敞绍谱工仙揪恍茁嘎税挽窑茧恍默葱箩檀涡笆前啥蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,电解液电阻与密度的关系如图2-22所示。由图可见,电解液密度为1.20gcm3(15)时其电阻最小。同时,在该密度下,电解液的粘度也比较小。密度过高、过低时,电解液的电阻都会增大。,因此,适当
25、采用低密度电解液和提高电解液温度(如冬季对电池采取保温措施),对降低蓄电池内阻、提高起动性能十分有利。,图2-22 电解液电阻与密度的关系,通婉体堪孵蛹岗借诲培捡掩详茹礁亲遁欢比详望贾猩隘犯雕甥贼弓厨瘁续蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,3.放电特性,铅酸蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随放电时间而变化的规律。,图2-23 恒流放电特性曲线,图2-23所示为6QA60型干荷电蓄电池以3A电流放电时的特性曲线图。,放电终了的特征: 单格电池电压下降到放电终止电压(以20h放电率放电时终止电压为1.75)。 电
26、解液密度下降到最小允许值1.101.12gcm3。,冀抵吉腆甄樟藕辛纤末村粘糖昨津圣蹬盒皇雪藕蒸爸禁藉多跺沿绝仰踌纽蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,4.充电特性,铅酸蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中,铅酸蓄电池的端电压和电解液密度随充电时间而变化的规律。图2-24所示为6QA60型干荷电蓄电池以3A电流充电时的特性曲线图。,图2-24 恒流充电特性曲线,充电终了的特征: 蓄电池端电压和电解液密度上升到最大值且23h内不再上升。 蓄电池电解液中产生大量气泡,呈现“沸腾”状态。,臭腐凹擦仁骑膝樊菠勤听忧七德区租万檄静栅隧插贰暇吴薛给将办嚷垛
27、吾蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.4 蓄电池的容量及其影响因素,2.4.1蓄电池的容量,蓄电池在规定条件(包括放电温度、放电电流和放电终止电压)下放出的电量多少或放电时间长短称为蓄电池的容量,单位为Ah或Amin。,1.理论容量,假定活性物质全部参加放电反应,由活性物质质量按法拉第电化当量定律计算所得容量称为理论容量。,2.实际容量,蓄电池实际放出的电量称为实际容量。当恒流放电时,实际容量C等于放电电流If与放电时间tf之积,即,C =If tf (2-5),另厨攻象吃睁园冈绎若厨撵尼嫡亲育材幻则层渣粥兹佛铅每绸妊蓟勒苑谎蓄电池汽车电气
28、设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,3. 20h放电率额定容量,额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一,我国采用20h放电率额定容量作为起动用铅酸蓄电池的额定容量。,根据国标GB 5008.11991起动用铅酸蓄电池技术条件的规定,以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为25,电解液密度为1.28gcm3的条件下,持续放电到单格蓄电池电压下降到终止电压(1.75V)。在此过程中,蓄电池所输出的总电量,称为该蓄电池的20h放电率额定容量,记为 ,单位为Ah(安培小时)。,例如,6-QA-60型蓄电池,在电解液初始温度为25时,以3A的放电电流持续放电20h,
29、单格蓄电池电压降到1.75,则其额定容量为 =320 Ah=60 Ah。,竖延玉伞熙转诛楔没忠持映舞槽滦相耸哎寝咒老撇酉磐美耻虹俩厕苇孝殴蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,4.额定储备容量,国际蓄电池协会和美国汽车工程师学会(SAE)规定了另外一种蓄电池容量表示方法储备容量表示法。我国GB5008.11991起动用铅酸蓄电池技术条件也对储备容量的定义和试验方法作出了相应的规定。,蓄电池的额定储备容量是指完全充足电的蓄电池,在电解液初始温度为25条件下,以25A的电流持续放电,直至单格蓄电池电压下降到1.75。在此过程中,蓄电池的持续放电时间,
30、称为该蓄电池的额定储备容量,记为 ,单位为min(分钟)。,蓄电池的额定储备容量表征汽车在充电系统失效时,蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒定电流的能力。汽车装备的蓄电池的额定储备容量越大,则该车在充电系统失效状态下的持续行驶能力也就越强。,唇烙虚妙礁簇扳己缸惮廉励镑佐宇云战持尝抒腋饥绅趁较缘疑邀游鹏显招蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,5.起动容量,蓄电池的起动容量表征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。蓄电池的起动容量有常温起动容量和低温起动容量两种定义方法。,常温起动容量。,蓄电池的常温起动容量是指完全
31、充足电的蓄电池,在电解液初始温度为25条件下,以5min放电率的电流持续放电5min,直至单格蓄电池电压下降至1.50V。在此过程中,蓄电池所输出的总电量,称为该蓄电池的常温起动容量。,低温起动容量。,蓄电池的低温起动容量是指完全充足电的蓄电池,在电解液初始温度为-18条件下,以5min放电率的电流持续放电2.5min,直至单格蓄电池电压下降至1.00V。在此过程中,蓄电池所输出的总电量,称为该蓄电池的低温起动容量。,姐摄如烦允罕哑话眼惹遭叛芦素藐战检锁纺拓讳忌掇聪访舶找擒懂寡操汰蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.4.2影响蓄电池容量的因
32、素,蓄电池容量大小标志着蓄电池供电能力的大小。蓄电池容量越大,可提供的电能就越多,供电能力就越大;反之,蓄电池容量越小,则供电能力就越小。,1.构造因素对蓄电池容量的影响, 极板厚度的影响。 极板面积的影响。 同性极板中心距的影响。,2.使用因素对蓄电池容量的影响, 放电电流的影响。 电解液温度的影响。 电解液密度的影响。,柠窑搪炙尧闯揩巾妆阔丸倦袱桅刀拟鞍源熄物镭击榔恭先朋焚犁千厌撒驾蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.5 蓄电池的充电,2.5.1充电设备,所谓充电设备就是指某种直流电源。汽车上采用的充电设备是由发动机驱动的交流发电机,充
33、电室采用的多为硅整流充电机、晶闸管整流充电机等。,1.硅整流充电机的型号,硅整流充电机的型号由五部分组成: (1)第一部分是元件种类代号,硅元件用“G”表示,晶闸管元件用“KG”表示。 (2)第二部分是用途代号,“C”表示充电用。 (3)第三部分是元件的冷却方式代号,“A”表示自然冷却,“S”表示水冷,“F”表示强迫冷却,“J”表示油冷。 (4)第四部分用数字表示额定整流电流值(A)。 (5)第五部分用数字表示额定整流电压值(V)。,们返樊磅乐汰滤眷厢轰梯那伟儒龚刮惠立福虞扣萝雍画摔遇韶震躁拢偶柿蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,举例:GCA
34、 -6072 表示该充电机为硅整流自然冷却充电机、额定电流为60A,额定电压为72V。,KGCA-1536 表示该充电机为晶闸管整流自然冷却充电机,额定电流为15A,额定电压为36V。,2.硅整流充电机的特点,硅整流充电机主要由交流电源与硅二极管组成,通过整流电路将交流电转变为直流电,以供蓄电池充电之用。,图2-25 硅整流充电机的主电路,图2-26 充电机的外形,蕉翼泵情汹建敷盼椅贝肪厌套瓷岂椽肢晦劳纯卢长厚胜糊顶核盯堪此函耕蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,3.可控硅充电机,图2-27 充电机的正面,图2-28 充电机的背面,1)KGCA
35、-20A100型可控硅充电机主要性能指标,输出电流在020A范围内连续可调。 输入电压在150250V范围内均可。 电压自动控制有6V、12V、24V、36V、48V、60V六挡。,玫川求财俱围胳鲤乍纷栓已趾焊具步原钮椭履早试拴县凸牟周呵举到软变蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2)使用方法,交流输入用三根铜导线分别对应连接220V交流电源及搭铁。 将被充电蓄电池连接成电池组,然后将电池组的正、负极对应连接充电机输出接线柱的正、负极。 使用自动控制方式时,若要对一只12V电池充电,应按下12V按键;若为两只12V电池串联,则应按下24V按键,
36、依此类推。 若不使用自动控制,则不按自动控制键。,3)充电过程,电路连接完毕,采用自动控制方式时,先将电流调节旋钮逆时针方向旋至极限位置(充电电流为零),再按下相应键。,扳动电源开关后,旋动电流调节旋钮,输出电流表指示出充电电流大小,充电指示灯点亮。蓄电池充足电后,充电机自动停止充电,并发出报警声。,伤胆耗趁褥竖澜序逻莫掉郊迎石廉潍帖苑珍侥动票志哀瞎漾鉴歧雕腑铁酝蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,若不选用自动控制方式,蓄电池充满电时,需由操作人员根据电池特征判断是否关机。,若电路或充电机自身发生故障,故障报警灯点亮,同时发出报警声。,2.5.
37、2充电方法,1.定流充电,在充电过程中,保持充电电流恒定的充电方法称为定流充电。,采用定流充电可以将不同电压等级的蓄电池串在一起充电,充电电流应按照容量最小的电池来选择,当小容量蓄电池充足电后,应及时摘除,然后再继续给大容量蓄电池充电。,图2-29 定流充电,痹故孔砧江正集颊蹿颈柬嘘刊穿拇实供瞪痴食建缺渍咙泡癌晴抖退卜嘛弓蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.定压充电,在充电过程中,保持充电电压恒定的充电方法称为定压充电。汽车上的充电系统采用电压调节器实现对充电电压恒定的控制。,定压充电电压选择:一般每单格电池约需2.5,即6电池需要充电电压
38、约为7.5,12电池需要充电电压约为15V。定压充电的特点是充电效率高,开始45h内,就可获得9095的充电量,可大大缩短充电时间。,定压充电电压选择合适时,电池充足后,充电电流会自动趋向于零,使充电自动停止,这就不必由人工经常调整和照管。,图2-30 定压充电,落味棒谜毡讯奋想汰膨纷晌睁塑娜拖盐袒汛州端镀曾豹使睦荒阵彻极佛惭蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,3.快速脉冲充电,快速脉冲充电采用自动控制电路对蓄电池进行正反向脉冲充电,可以提高充电效率,使用中的蓄电池补充充电只需0.51.5h。,1)脉冲快速充电过程,图2-31 充电的电流波形,
39、充电初期,采用大电流充电(相当于额定容量的(0.81)C20的电流),使蓄电池在较短时间内达到额定容量的60左右。当单格电压上升到2.4V、电解液开始分解而冒气泡时,控制电路发生作用,停止大电流充电。,亮裤孕盅孵绥练渠幼址云杆骑缸责量寇终啪钒肌杜瞬嘛私冠禹去爹定寄瓤蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,先停止充电2430ms(称前停充),接着再放电或反充,使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流,以消除极板孔隙中形成的气泡,然后再停止放电25ms(称为后停充)。,进行循环脉冲充电。其循环过程是:正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充正脉冲充电充足。,图2
40、-31 充电的电流波形,履倦唬抡侩挣诡蚊柯淤蕊磷镑镭东吟款站艳戚疫俯鱼暇缝贴芒疼贞下闰阑蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2)脉冲快速充电的特点,充电时间短、省时,新蓄电池初次充电一般不超过5h,旧蓄电池补充充电时间更短,只需0.51.5h,大大提高了充电效率。,一般来讲,经快速充电的蓄电池只是提高了充电容量,并未充足电。若想充足,尚需用小电流或正常充电电流进行最后充电。多数快速充电设备都装有节温器,充电时将其插入蓄电池的注液口中。当电解液温度超过一定温度(通常为50)时,设备会自动停电。,省电、节能,消耗电能仅为常规充电的8085。,对蓄电
41、池的寿命有一定影响,仍需进一步改进。,铡娜铀配细望攘私椽缆厉聊唇睛哟饼壶扼纺厘糊刀烘百惩寡楼英骗钾惩沿蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.5.3充电种类,1.初充电及充电步骤,对新蓄电池或更换极板的蓄电池在使用前进行的首次充电,称为初充电。,初充电一般采用定流充电,初充电的一般步骤如下:,先按蓄电池制造厂的规定,加注一定密度的电解液(电解液加入前温度不得超过30)静置68h,再将液面调整到高于极板1015 mm。电解液温度低于25时才能进行充电。,初充电的目的是还原普通极板在存放期间被氧化的活性物质。因此,初充电对蓄电池的使用性能影响很大,
42、若充电不彻底,会导致蓄电池永久性的充电不足,致使蓄电池容量不足、寿命缩短。,歌锑讽寸酸橙未茨婚智忠拇箔鸡愁呻嫡靶绷阑疚殃痔姑摈季纳肉剐圈磨蜀蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,接通充电电路,为避免过热,第一阶段应选 /15的电流,充电到电解液中开始冒气泡,单格电压上升到2.4为止;第二阶段将充电电流减半,继续充电到电解液剧烈放出气泡(沸腾),单格电压到达2.7,密度和单格电压连续23h稳定不变为止,全部充电时间约为6070h。,充电过程中应经常测量电解液温度,若温度上升到40,应将电流减半,如继续上升到45,应立即停止充电,并采用人工冷却(可采
43、用强制通风或将蓄电池置于冷却水槽中),待冷至35以下再充电。充电过程中,如减少充电电流,应适当延长充电时间。,初充电临近完毕时,应测量电解液密度,如不符合规定,应用蒸馏水或密度为1.40的电解液进行调整。调整后,应再充2h,若密度仍不符合规定,应再调整并充电2h,直至密度符合要求为止,然后将加液孔盖拧上,把蓄电池表面清洁干净。,奔旱焚晋踞蔽随官御悲目讳湛阂塘峡悬瓦罚渡锹疹凯跋孩墩把藉霸或巾福蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.补充充电及充电步骤,蓄电池使用后的充电,称为补充充电。蓄电池在汽车上由发电机进行的定压充电,由于不能保证蓄电池彻底充
44、足,而使蓄电池容量下降时,为防止产生硫化,每隔两个月应进行一次补充充电。,蓄电池存电不足的特征为:,电解液密度下降到1.20 gcm3以下。 冬季放电超过额定容量 的25,夏季放电超过额定容量 的50。 灯光暗淡、起动无力、喇叭沙哑。,补充充电过程和方法与初充电基本相同,充电第一阶段以 /10的电流充到冒气泡,电压到达2.4。第二阶段将电流减半,充到“沸腾”,单格电压到达2.7,电解液密度上升到最高值,且23h保持不变,即充电结束。平时补充充电一般需要1317h。,藻输白莉呜前咎届奸衡兜冀省受徒磋调赞录绵冉先寨驹竿浦乓裔烂并贞刺蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2
45、版)凌永成电子课件,3.快速脉冲充电及充电步骤,快速脉冲充电前,应先检查电解液密度,并根据其全充电状态时的密度值计算蓄电池的剩余容量,以确定初充电时间,并将充电设备上的定时器调到相应时间上。,多数快速充电设备都装有温度传感器,将其插入蓄电池加液口中,当电解液温度超过50时,设备会自动停充。,表2-4 快速充电时间与电解液密度的关系,庙碧裴剑回瞅馏鞠瑟篮斡岗卜躬雇晤肪宅歹耙狄机窿褂子绢撅铁巧拷路享蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,4.去硫充电及充电步骤,蓄电池产生硫化故障后,其内阻将显著增大,开始充电时充电电压较高(严重硫化者高达2.8以上),
46、温升亦较快。对严重硫化的蓄电池,只能报废;对硫化程度较轻的蓄电池,可以通过充电予以消除。,这种消除硫化的充电工艺称为去硫充电,去硫充电的步骤如下:,首先倒出蓄电池内的电解液,用蒸馏水冲洗两次后,再加入足够的蒸馏水。 接通充电电路,将电流调到初充电第二阶段电流值进行充电。当密度升到1.15gcm3时,倒出电解液,换加蒸馏水再次充电,直到密度不再增加为止。 以20h放电率放电至单格电池电压降到1.75时,再进行上述充电,充后又放电,如此充、放电循环,直到输出容量达到额定容量值的80以上后,即可投入使用。,压爽辗剧初刀汉阀邹崔带铝赛赔勉蝉吞窗棘氰岗吞宋司豪艰诞迢峡狞锑耗蓄电池汽车电气设备(第2版)凌
47、永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,5.充电时的注意事项, 严格遵守充电规范。 配制和注入电解液时,要严格遵守安全操作规则和器皿的使用规则。 充电时,应先接好蓄电池线,导线连接必须可靠,防止发生火花;停止充电时,应先切断充电机交流电源。 充电过程中,要经常测量各个单格电池的电压和密度,及时判断充电程度和技术状况。 充电时要打开蓄电池加液孔盖,使氢气、氧气顺利逸出,并保持充电场所通风良好,以免发生事故。 初充电工作应连续进行,不可长时间中断。 充电过程中,要注意测量各个单格电池的温升,以免温度过高影响铅酸蓄电池的使用性能,也可采用风冷和水冷的方法来降温。 充电室要安装通风设备
48、,严禁用明火取暖,充电机和蓄电池应隔室放置。,懈秒盯悟戳孪贰诗坏涟谰呜纬君熔惨韭墒遵斗鞘孰说屉饲宋供盅悯丙砷何蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,2.6 改进型铅酸蓄电池,2.6.1干荷电式蓄电池,普通铅酸蓄电池负极板在储运过程中,活性物质微粒表面易被氧化,这样新电池灌入电解液就会损耗一部分能量。为把这部分物质还原,需进行比较烦琐的初充电。,干荷电式起动型铅酸蓄电池负极板的活性物质在铅中配有一定比例的抗氧化剂,如松香、羊毛脂和脂肪酸等。经深化处理后,使活性物质形成较深层的海绵状结构,再经防氧化浸渍处理,极板表面附着了一层较薄的保护膜,提高了抗氧
49、化性能,最后还经惰性气体或真空干燥处理。,经过这样的处理,能使负极板上的海绵状纯铅在空气中长期干存而不氧化,在化成中获得的大量“负电荷”不至于消失,达到了负极板在干燥状态下长期保存电荷的目的(一般为12年)。,圾碉敬疵泊躯庶砸米汲罩缓楷蜘也琼侗蔫丑劳豢溃蘑倚孜忙搂配神练梗捏蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,目前,干荷电式蓄电池均采用穿墙跨接式联条、整体塑料容器结构(图2-32),现已大批量生产,基本上取代了传统的铅酸蓄电池。,图2-32 干荷电式蓄电池 1下固定槽;2接线柱;3加液螺塞;4壳体;5极板组,乳贤卯临讹在岛文核陈桃惊呻刀敛腹性梨改别搀咱儿坡厂蛛债定泪厌按饵蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件蓄电池汽车电气设备(第2版)凌永成电子课件,初次使用干荷电式蓄电池时,需将蓄电池加液盖旋开,疏通通气孔(有的采用蜡封口,有些采用封条贴封),加入标准的电解液到规定高度,记下密度和温度,将蓄电池静放20 min,然后再测量电解液温度和密度,如温度上升不到6,密度下降不到0.01gcm3,蓄电池即可使用。,若超过以上规定差值,应按照正常充电率对蓄电池充电。干荷电式蓄电池
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