第1章 電源系統(tǒng)(蓄電池)

《汽車電器構(gòu)造與檢修》——第1章電源系統(tǒng)（蓄電池）教學(xué)內(nèi)容第1章電源系統(tǒng)第2章起動(dòng)系統(tǒng)第3章點(diǎn)火系統(tǒng)第4章照明及信號系統(tǒng)第5章儀表與報(bào)警系統(tǒng)第6章防抱死制動(dòng)系統(tǒng)第7章安全氣囊系統(tǒng)第8章輔助電器與電子設(shè)備第9章汽車空調(diào)第10章全車電路識讀與分析1.1蓄電池的結(jié)構(gòu)與型號1.2蓄電池的工作原理與工作特性1.3蓄電池的容量及其影響因素1.5蓄電池技術(shù)狀況檢測及常規(guī)故障診斷與排除1.4蓄電池的充電1.6新型蓄電池簡介第1章電源系統(tǒng)（蓄電池）1.1蓄電池的結(jié)構(gòu)與型號1蓄電池的分類2蓄電池功用3蓄電池構(gòu)造4蓄電池的型號1蓄電池的分類(1)蓄電池實(shí)質(zhì)：化學(xué)能電能

(2)汽車用蓄電池分為堿性和酸性兩大類。堿性蓄電池的電解液為NaOH或KOH溶液；酸性蓄電池的電解液是硫酸溶液，由于其極板上活性物質(zhì)主要成分是鉛，故稱為鉛酸蓄電池，其優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)部電阻小、輸出電壓穩(wěn)定、制造成本低、原材料豐富等，故在汽車上普遍使用。1蓄電池的分類

(3)現(xiàn)代汽車普遍使用干荷與免維護(hù)蓄電池(按性能)：干荷蓄電池：極板在干燥狀態(tài)下，能在較長時(shí)間(一般2年)內(nèi)保存蓄電池的電量，稱為干荷電蓄電池。免維護(hù)蓄電池：蓄電池在有效期(一般4年)內(nèi)無需進(jìn)行添加蒸餾水等維護(hù)工作。(2)備用供電：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低時(shí)，向點(diǎn)火系統(tǒng)等用電設(shè)備供電。

2蓄電池功用(1)

啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系供電，這是汽車上蓄電池的主要用途。汽油機(jī)起動(dòng)電流200～600A；柴油機(jī)起動(dòng)電流高達(dá)1000A。起動(dòng)時(shí)間約為5～10秒。(3)協(xié)同供電：發(fā)電機(jī)過載，幫發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電2蓄電池功用(4)儲存電能：發(fā)動(dòng)機(jī)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)正常供電時(shí)，儲存發(fā)電機(jī)的過余能量。

(5)穩(wěn)定電源電壓，保護(hù)電子設(shè)備：相當(dāng)于一個(gè)大的電容器，吸收電路中的瞬時(shí)高壓，這點(diǎn)在現(xiàn)代電控汽車中尤為重要(發(fā)動(dòng)機(jī)絕不允許脫開蓄電池運(yùn)轉(zhuǎn))。

3蓄電池構(gòu)造

鉛酸蓄電池由極板、隔板、外殼、電解液等組成。蓄電池內(nèi)有3或6格，每個(gè)單格為2V。

負(fù)極柱加液孔蓋連接條正接柱外殼負(fù)極板隔板正極板極板（蓄電池的核心，由柵架與活性物質(zhì)做成）(1)柵架——由鉛梯合金組成

梯的含量為5～7%，目的是提高柵架的機(jī)械強(qiáng)度并改善澆鑄性能。含銻負(fù)作用：會加速氫離子析出而加速電解液中蒸餾水的消耗，還易從正極板柵架中解析出來而引起蓄電池自放電荷柵架膨脹、潰爛等；因此柵架的材料向低銻方向發(fā)展。

(2)正極板——活性物質(zhì)為二氧化(PbO2呈棕紅色)。

(3)負(fù)極板——活性物質(zhì)為純鉛(Pb呈青灰色)。

(4)極板組——制成極板組的目的是增大蓄電池的容量。極板（蓄電池的核心，由柵架與活性物質(zhì)做成）正極板活性物質(zhì)脫落和柵架腐蝕是蓄電池壽命的決定因素，且正極板化學(xué)反應(yīng)劇烈。負(fù)極板為正極板的70～80%厚。

a、將多片正極板并聯(lián)安裝形成正極板組。

b、將多片負(fù)極板并聯(lián)安裝形成負(fù)極板組。

每單格中，負(fù)極板總比正極板多一片：使正極板兩側(cè)放電均勻，減輕正極板的翹曲和活性物質(zhì)脫落。極板（蓄電池的核心，由柵架與活性物質(zhì)做成）隔板

(1)功用：防止正負(fù)極板短路。

(2)材料：木質(zhì)、微孔橡膠、微孔塑料等。

(3)要求：有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐酸耐腐蝕、多孔性好。

(4)安裝：若隔板一面平整，一面帶有溝槽，則帶槽面朝正極板且溝槽垂直與殼體底部。其目的：溝槽能使電解液上下流通，也能使氣泡上升，還能使脫落的活性物質(zhì)沿槽下沉。電解液

(1)組成：純硫酸和蒸餾水配制而成(電解液密度要求范圍：1.24～1.31g/cm3)。

(2)電解液為換季使用產(chǎn)品

a、同一地區(qū)，冬季使用的電解液密度一般比夏季高。

b、冬季在保證電解液不結(jié)冰的前提下，盡可能采用稍低密度的電解液。殼體殼體由電池槽和電池蓋組成，其功用是盛裝電解液和極板組。(1)材料：硬橡膠(黑色)或聚丙烯塑料(白色)等。(2)結(jié)構(gòu)：由3個(gè)或6個(gè)單格組成，互不相通，有的殼體底部有凸筋。

蓄電池技術(shù)狀態(tài)指示器目前，采用全密封型免維護(hù)蓄電池的小轎車越來越多，由于這種蓄電池蓋上沒有設(shè)置加液孔，因此不能用密度計(jì)測量電解液的相對密度，為此在這種免維護(hù)蓄電池蓋上設(shè)有一只結(jié)構(gòu)如下所示的蓄電池技術(shù)狀態(tài)指示器來指示蓄電池的技術(shù)狀況。

蓄電池技術(shù)狀態(tài)指示器（a）指示器的結(jié)構(gòu)（b）存電充足（c）充電不足(d)電解液不足4蓄電池的型號

1：表示單格數(shù)，不可省略。

2：表示蓄電池用途，如Q為汽車，不可省略。

3：表示蓄電池的特征，如A表示干荷電式蓄電池。可省略，省略時(shí)表示普通干荷式蓄電池。4：表示20h放電率額定容量，單位為A·h，不可省略。5：表示蓄電池特殊性能，如G為高起動(dòng)率、D為低溫起動(dòng)性能好?？墒÷裕÷詴r(shí)表示為普通型蓄電池。例：3－Q－105，6－QA－105，6－QA－105G，6－Q－105D。4蓄電池的型號1.2蓄電池的工作原理與工作特性1.2.1蓄電池的基本參數(shù)

1．靜止電動(dòng)勢：蓄電池在開路狀態(tài)下,單格電池的正、負(fù)極板間所具有的電動(dòng)勢。(1)、負(fù)極板：Pb（少量溶解）→Pb2++2e（使負(fù)極板呈負(fù)電位，約為－0.1V）(2)、正極板：PbO2(少量)+2H2O→Pb(OH)4

Pb(OH)4→Pb4++4OH-

(一部分Pb4+沉附在正極板上，其電位約為＋2.0V)(3)、E0≈2.0-(-0.1)≈2.1V1.2.1蓄電池的基本參數(shù)(3）、化學(xué)反應(yīng)過程１)．放電過程：正極板（Ｐb02)ＰbSO4放充

２)．充電過程：負(fù)極板（Ｐb）ＰbSO4放充1.2.1蓄電池的基本參數(shù)蓄電池充放電過程中的變化情況蓄電池狀態(tài)正極板負(fù)極板電解液密度充足電Ｐb02

Pb

H2S04

大放

放完電放

ＰbS04放ＰbS04放

H2O放

小充充充充充說明:1．充、放電過程的化學(xué)方程式為：２．放電終了的蓄電池只有20%～30%的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U；因此采用薄型極板，增加多孔性，以提高活性物質(zhì)的利用率；PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O2．內(nèi)阻：

R。=r極+r隔+r液1.200r液

注：一只狀態(tài)良好的蓄電池內(nèi)阻只有0.01Ω左右1.2.1蓄電池的基本參數(shù)1．測試電路1.2.2放電特性IU

25℃05101520tf（h)2.121.271.96V1.75V1.11I=3(A)放電特性曲線⑵U的變化規(guī)律開始迅速下降——緩慢下降——接近放電終了時(shí)又迅速下降——（切斷電路）恢復(fù)上升。

2．各參數(shù)的變化規(guī)律⑴——逐漸下降的斜直線。IU

25℃05101520tf（h)2.121.271.96V1.75V1.11I=3(A)放電特性曲線1.2.2放電特性3．放電終了的特征（1）單格端電壓降至終止電壓；（2）電解液密度降至最小許可值。1.2.2放電特性1.2.3充電特性1．各參數(shù)的變化規(guī)律⑴

25℃——逐漸上升的斜直線。⑵U

的變化規(guī)律

開始迅速上升——緩慢上升——（單格電壓達(dá)2.4V時(shí)，有氣泡）又迅速上升——保持不變（2.7V）——（切斷電路）恢復(fù)下降。

IU

25℃05101520tC（h)2.12V1.271.962.7V1.11IC=3(A)充電特性曲線2.4V2．充電終了的特征

①端電壓升至最大值（2.7V左右）且2小時(shí)不再變化；②電解液密度升至最大值且2小時(shí)不再變化；③電解液“沸騰”。1.2.3充電特性1.3蓄電池的容量及其影響因素1.3.1蓄電池的容量1.額定容量：

在電解液溫度為25℃，完全充電，以20小時(shí)放電率連續(xù)放電20小時(shí)，單個(gè)電壓至1.75V的情況下所蓄電池能放出的電量。如：6-Q-60蓄電池，其I放=3A，連續(xù)放電20小時(shí)，則：Qe=I放×t放=3

×20=60Ah，（U蓄不低于10.5V）2．額定儲備容量3．起動(dòng)容量

2.T液：隨溫度的降低,電解液粘度增大，滲透性差，內(nèi)阻增大，活性物質(zhì)利用率降低,輸出容量減小。

1.I放:隨I放的增大,化學(xué)反應(yīng)速度加快,孔隙堵塞速度加快，活性物質(zhì)利用率降低,輸出容量減小。1.3.2影響因素1.3蓄電池的容量及其影響因素

3.：適當(dāng)增大

可使E↑，C↑，但過大則粘度增大，滲透性↓，活性物質(zhì)利用率，C↓。

4.極板有效面積越大，片數(shù)越多，極板越薄，蓄電池的容量越大。

1.4蓄電池的充電1.4.1蓄電池的充電種類1.4.2蓄電池的充電方法1.4.3蓄電池充電設(shè)備1.4.4蓄電池的充電注意事項(xiàng)1、初充電：對新電池或更換極板的電池的首次充電。（1）一般采用定電流充電法。（2）步驟a、配制或選擇電解液b、加注電解液（液面高出極板上沿10～15mm）c、開始充電（第一階段的充電電流約為額定容量的1/15，第二階段充電電流減半。打開蓄電池加液孔蓋）d、充電接近結(jié)束時(shí)，調(diào)節(jié)電解液相對密度1.4.1蓄電池的充電種類2、補(bǔ)充充電蓄電池在車輛上使用時(shí)，常有充電不足現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)充充電，一般每月一次。

（1）定流或定壓充電法，可按實(shí)際情況選定。

（2）定流充電步驟：方法和初充電相同，只是第一階段的充電電流為額定容量的1/10、第二階段充電電流減半。

1.4.1蓄電池的充電種類(3)補(bǔ)充充電的幾種必充現(xiàn)象電解液密度下降到1.15g/cm3以下；冬季放電超過額定容量25％，夏季超過50％；燈光比平時(shí)暗淡，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力；單格電池電壓降到1.7V以下。1.4.1蓄電池的充電種類

3．預(yù)防硫化充電為預(yù)防蓄電池因充電不足而造成的硫化，每隔3個(gè)月進(jìn)行一次預(yù)防硫化過充電，即用平時(shí)補(bǔ)充充電的電流值將電池充足．中斷1h，再用1/2的補(bǔ)充充電電流值進(jìn)行充電至電解液“沸騰”。反復(fù)幾次，直到剛接入充電，蓄電池電解液立即“沸騰”為止。1.4.1蓄電池的充電種類

4．鍛煉循環(huán)充電蓄電池在使用中常處于部分放電狀態(tài)，參加化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)有限。為了迫使相當(dāng)于額定容量的活性物質(zhì)參加工作，以避免活性物質(zhì)長期不工作而收縮，可每隔三個(gè)月進(jìn)行一次鍛煉循環(huán)充電，即在正常充電后，用20h的放電率放完電，再正常充足。

1.4.1蓄電池的充電種類1.4.2蓄電池的充電方法

1、定流充電

(1)定義：在充電過程中，使充電電流保持恒定的充電方法（階段性恒定）。

1、定流充電

(2)特點(diǎn)：a、為保持Ic恒定，充電電壓應(yīng)隨時(shí)調(diào)整。

b、一般分階段進(jìn)行。

c、充電時(shí)間長，效率較低。

d、適應(yīng)性廣，充電效果好。

e、不同額定電壓、不同額定容量的電池可串聯(lián)在一起充電，串聯(lián)的單格電池總數(shù)不應(yīng)超過n=（Ue為充電機(jī)的額定電壓）/2.7（每個(gè)單格充電電壓按2.7V計(jì)算）。確定充電電流大小時(shí)，應(yīng)以最小額定容量來選定。

1.4.2蓄電池的充電方法

2、定壓充電（1）定義：在充電過程中，使充電電壓保持恒定的充電方法（無階段性）。（2）特點(diǎn)：a、充電設(shè)備指示電流隨充電時(shí)間而下降，直至為0b、充電時(shí)間短，效率較高。c、適應(yīng)性不廣。d、相同額定電壓的蓄電池可并聯(lián)在一起充電，一般以支路單格數(shù)n×2.5V確定充電電壓的大小。1.4.2蓄電池的充電方法3．快速脈沖充電法上述兩種方法統(tǒng)稱為“常規(guī)充電”，初充電需60～70h，補(bǔ)充充電也需20h左右?？焖俪潆姵醭潆娦?h，補(bǔ)充需1h，主要用于補(bǔ)充充電。1.4.2蓄電池的充電方法(1)初期正脈沖充電階段，采用大電流充電(相當(dāng)于額定容量的0.8～1Qe的電流)，使蓄電池在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定容量的60％左右。當(dāng)單格電壓上升到2.4V，電解液開始冒氣泡時(shí)，則由控制電路控制，開始脈沖充電；(2)前停階段，即先停止充電24～30ms；(3)負(fù)脈沖瞬間放電階段，使蓄電池反向通過一個(gè)較大的脈沖電流，其脈沖寬度為150～1000μs、負(fù)脈沖電流峰值為1.5～3倍的正向充電電流；(4)后停階段，停止負(fù)脈沖瞬間放電25ms。

1.4.3蓄電池充電設(shè)備常用的充電設(shè)備有硅整流充電機(jī)、晶閘管整流充電機(jī)等。1.4.4蓄電池的充電注意事項(xiàng)

1.嚴(yán)格遵守各種充電辦法的操作規(guī)范，2.充電過程中，要及時(shí)檢查各單格電池電解液密度和端電壓，確定其充電程度；3.整個(gè)充電過程必須隨時(shí)測量各單格電池的溫度，以免溫度過高影響電池性能；4.初充電工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不可常時(shí)間間斷；5.配置和灌注電解液時(shí)，嚴(yán)格遵守規(guī)章；6.室內(nèi)充電，應(yīng)旋下加液孔蓋，安裝通風(fēng)設(shè)備，嚴(yán)禁煙火7.充電時(shí)應(yīng)先將蓄電池連接好，然后閉合電源。停止充電，則先切斷電源開關(guān)。1.5蓄電池技術(shù)狀況檢測及常規(guī)故障診斷與排除1.5.1蓄電池的檢查1.目測或用玻璃管檢查圖1.5.1檢測電解液液面高度1.5.1蓄電池的檢查

2.用密度計(jì)測量電解液密度

圖1.5.2密度計(jì)測量電解液密度1.5.1蓄電池的檢查

3.用高率放電計(jì)檢測

圖1.5.3高率放電計(jì)項(xiàng)目1.5蓄電池技術(shù)狀況檢測及常規(guī)故障診斷與排除蓄電池常見故障包括內(nèi)部故障和外部故障。外部故障：外殼裂紋、極柱腐蝕、極柱松動(dòng)、封膠干裂。內(nèi)部故障：極板硫化、活性物質(zhì)脫落、極板柵架腐蝕、極板短路、自行放電、極板拱曲。

1、概念：極板上生成白色的粗晶粒硫酸鉛的現(xiàn)象稱硫化。2、危害：粗晶粒硫酸鉛導(dǎo)電性差，正常充電很難還原，晶粒粗，體積大，堵塞活性物質(zhì)孔隙，內(nèi)阻增大。3、故障特征(1)極板上生成一層白色粗晶粒硫酸鉛；(2)放電時(shí)，內(nèi)阻大，電壓急劇下降，不能持續(xù)供給起動(dòng)電流；(3)充電時(shí)，內(nèi)阻大，單格電池的充電電壓很快升達(dá)2.8V以上，密度上升慢，溫度上升快，過早出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。(4)用高率放電計(jì)檢測時(shí)，單格電壓明顯下降。(一)極板硫化4、故障原因(1)充電不足，長期處于存放或放電狀態(tài)，放電后未及時(shí)充電；（溫度高時(shí)，PbSO4溶解，溫度低時(shí)，析出大晶粒的PbSO4于極板表面）(2)極板露出電液液面而氧化；（負(fù)極板的上部在汽車行駛過程中因巔波而時(shí)常露出液面被氧化生成粗晶粒PbSO4）(3)電解液密度過大，電池內(nèi)部易形成電位差，產(chǎn)生自放電，致PbSO4再結(jié)晶；(4)電解液不純，產(chǎn)生自放電，致PbSO4再結(jié)晶。(一)極板硫化(一)極板硫化5.預(yù)防與補(bǔ)救蓄電池應(yīng)處于充足電狀態(tài)，放完電后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充充電；電解液密度要恰當(dāng)；液面高度應(yīng)符合規(guī)定；已硫化的蓄電池，輕者用去硫化充電法消除，重者報(bào)廢。1.現(xiàn)象：存電很足的蓄電池停放一天后出現(xiàn)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢無力，燈光暗淡，喇叭聲小的現(xiàn)象。充足電的蓄電池每晝夜容量降低超過2%時(shí)，應(yīng)視為自行放電。2.原因：①外部線路短路或未關(guān)斷；②電池表面臟污；③內(nèi)部短路（隔板損壞、活性物質(zhì)脫落）；④電液不純。（含鐵量達(dá)1%時(shí)，一晝夜電會全放完）（二)自行放電3.故障診斷與排除①清潔電池外部；②檢查電線有無接地短路處；③檢查有無用電設(shè)備未關(guān)斷；4.檢查方法：關(guān)閉全部用電設(shè)備，拆下蓄電池一個(gè)接線柱上的電線試火，若有火，為線路問題；若無火，為