汽车电器第一章.蓄电池思维导图
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图解汽车电气系统10-汽车蓄电池一、蓄电池的发展尽管铅蓄电池的发明原理已经超过150年了,但直到今天人们还在广泛应用。
铅蓄电池的主要优点有:① 良好的性价比② 高可靠性③ 批量生产④ 易用性今天,蓄电池的研究并没有停滞不前。
特别是伴随着电动混合动力驱动方案的推广以及电动机动化的开始,我们有理由期待蓄电池的更多新篇章。
二、蓄电池的结构一个12V蓄电池由六个串联的单体电池构成。
它们安装在由隔板分隔的壳体中。
每个蓄电池的基本模块都是单体电池。
单体电池由一个极板组构成,它是由一个正极板组和一个负极板组组合而成的。
极板组由电极和隔板构成。
每个电极都是由一个铅栏板和活性物质构成的。
隔板(微孔绝缘材料)用于分离不同极性的电极。
电极或极板组在充满电时沉浸在38%浓度的硫酸溶液中(电解液)。
接线端子、单体电池和极板连接器由铅制成。
正极和负极具有不同的直径。
正极总是比负极粗。
不同的直径可以避免蓄电池连接错误(防止接错极)。
单体电池连接线穿过隔板。
蓄电池的外壳(模块箱)由耐酸性绝缘材料制成,外面由底板固定蓄电池。
上面外壳通过端盖封闭。
通过连接线串联连接单体电池,为车辆提供所需的电压。
始终确保一个单体电池的负极连接另一个单体电池的正极。
三、蓄电池电解液铅蓄电池中使用了用蒸馏水稀释的硫酸。
满充电状态硫酸比例约为38 %,剩下的是水。
硫酸离子能够在电极之间导电。
硫酸的密度随着蓄电池充电状态而改变,参见如下表格。
表格中的关系仅适用于无负荷的、静态的蓄电池。
充电或放电和断开蓄电池之后必须等待至少两小时,以达到静止状态。
为了防止硫酸溢出造成损坏,可以将硫酸束缚在玻璃纤维中防止蓄电池溶液在外壳损坏时流出。
四、充放电过程1.充电充电指的是将电能回充到蓄电池中。
充电过程中将电能转化为化学能。
一旦发动机运行,就会通过发电机给蓄电池充电。
针对电动汽车,12V蓄电池由高压蓄电池充电。
这样放电时生成的硫酸铅(PbSO4)和水(H2O)重新变成了铅(Pb)、二氧化铅(PbO2)和硫酸(H2SO4)。
铅酸蓄电池作用1.发动机起动时,向点火系统和起动机供电2.当用电设备同时接入较多使得发电机超载时,协助发电机供电3.当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时,它可将电能转变为化学能储存起来(充电)注意:蓄电池还相当于一个容量很大的电容器(保护用电设备不被损坏)4.当发动机不发电或电压较低时,向用电设备供电构造极板正极板活性物质为二氧化铅(PbO2),呈深棕色负极板活性物质为海绵状的纯铅(Pb)隔板具有多孔性,以便电解液渗透,具有抗酸性和抗氧化性微孔塑料(橡胶)、木质材料,玻璃纤维材料压制而成体大量采用聚丙烯塑料外壳(耐酸、耐热、耐振、强度高)电解液本质化学纯净硫酸蒸馏水密度一般为1.24~1.31g/m³过低易结冰过高其黏度增加,电池内阻增大,加速极板腐蚀使其寿命缩短工作原理充电过程正负极板上的硫酸铅分别变成了原来的二氧化铅和铅,电解液中的硫酸增加,密度增大。
公式放电过程正极板上的二氧化铅和负极板上的铅都变成了硫酸铅,电解液中的硫酸减少,密度减小工作特性蓄电池的基本电特性静止电动势定义:蓄电池在静止状态下正负极之间的电位差(即开路电压),用E0表示影响因素电解液密度温度内阻R0构成极板电阻电解液电阻隔板电阻铅连接条和极柱电阻影响因素:电解液的密度蓄电池的充放电特性充电特性充电初期端电压迅速上升,极板孔隙中生成的硫酸来不及想在扩散,电解液密度增大充电中期端电压随着电解液密度的增加而上升充电末期活性物质全部转化为二氧化铅和海绵状铅,如继续充电,会出现“沸腾”(点解水产生氢气和氧气)充电终了特征1.蓄电池内部产生大量气泡,即所谓“沸腾”2.端电压和电解液密度均上升至最大值,且在2~3h内不在增加放电特性过度放电(端电压降到一定值时再继续放电):对电池有害,粗结晶硫酸铅充电时不易还原蓄电池“休息”电解液相互渗透,趋于平衡放电终了特征1.电解液密度降低到最小许可值(约1.1g/m³)2.单体电池的端电压降至放电终止电压容量定义一定放电条件下蓄电池所能输出的电量,用C表示,单位A·h影响因素1..放电电流随着放电电流的增大,蓄电池容量变小2.电解液温度温度降低,容量减小3.电解液密度适当增加电解液密度,容量增大,但密度过大时,电解液的黏度增大使渗透速度降低,内阻和极板硫化增加,容量会减小蓄电池的使用与维护维护性充电蓄电池的充电去硫充电硫化蓄电池长期充电不足或放电后长期放置,极板上生成一种白色的粗晶粒硫酸铅,在正常充电时很难溶解还原,蓄电池容量明显下降的现象产生原因★电池初充电不足或初充电中断时间较长;★电池长期充电不足;★放电后未能及时充电;★经常过量充电或小电流深放电;★电解液密度过高或者温度过高,硫酸铅将深入形成不易恢复;★电池搁置时间较长,长期不使用而未定期充电;★电解液不纯,自放电大;★内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电;★电池内部电解液液面低,使极板裸露部分硫酸化。