制作人：覃維獻人民郵電出版社配套多媒體課件第二章

蓄電池學習目標掌握汽車電源系統的組成與其組成關系。能正確描述蓄電池的結構與工作原理。能分析蓄電池的充放電特性。能描述免維護蓄電池與干荷蓄電池的特點。能正確描述蓄電池的維護與使用。掌握蓄電池的充電作業。情境案例小王早上準備開車上班，著車時發動機起動轉速慢，無法著車，請求幫助。故障現象：汽車起動無力章節導航2.1蓄電池的作用與類型2.2蓄電池的結構與型號2.3蓄電池的工作原理與特性2.4蓄電池的充電2.5改進的蓄電池2.6蓄電池的使用維護和故障診斷章節導航2.1蓄電池的作用與類型2.1.1蓄電池的分類一種將化學能轉變為電能的裝置，是可逆的低壓直流電源。它既能將化學能轉化為電能對用電設備供電，也能將電能轉化為化學能儲存。普通蓄電池、干荷蓄電池、免維護蓄電池、玻璃纖維蓄電池、膠體蓄電池等，其中前三種類型在車用蓄電池中最為常見。2.1蓄電池的作用與類型2.1.2蓄電池的作用（1）發動機起動時，向起動機、點火系等供電。（2）發電機不發電時或發電電壓較低時，向用電設備供電。（3）當用電設備開啟較多、發電機負荷較大時，協助發電機供電。（4）當蓄電池存電不足時，發電機向蓄電池充電。（5）蓄電池可作為電路中的一個大電容，吸收發電機和電路中形成的過電壓，保護用電設備。1.1蓄電池的結構與型號蓄電池是可逆式直流電源，它與發電機并聯后組成汽車電源。起動后由發動機供電。蓄電池在電源系統中的作用演示2.2蓄電池的結構與型號2.1.2蓄電池的結構主要由極板、隔板、殼體、電解液、鉛連接條、極柱等部分組成。蓄電池一般分隔為3個或6個單格，每個單格電池的標稱電壓約為2V，串聯后制成一個6V或12V。2.1.2蓄電池的結構1、極板與極板組極板為分正負板，是蓄電池的核心，由柵架和活性物質構成。正極板上的活性物質是二氧化鉛呈深棕色，負極板上的活性物質是海綿狀純鉛，呈現灰色。正極板＋負極板－2.1.2蓄電池的結構2、隔板作用：在正負極板間起絕緣作用，使電池結構緊湊。特征：

（1）隔板有許多微孔，可使電解液暢通無阻。

（2）多孔性且化學穩定性好，具有良好的耐酸性與抗氧化性。免維護蓄電池隔板做成袋式隔板。隔板＋PbO2－Pb2.1.2蓄電池的結構3、電解液由高純度硫酸（密度為1.84g/cm3）與蒸餾水按一定的比例配制為1.24～1.30g/cm3，使用時，應根據不同地區、氣候條件和制造廠的要求來確定密度。4.殼體

殼體用于盛裝電解液和極板組。外殼應耐酸、耐熱、耐振動沖擊。

外殼由橡膠外殼和聚丙烯塑料兩種，普遍采用的是塑料外殼。外殼為整體式結構，殼內間壁分成3個或6個互不相通的單格。蓄電池單格電池之間均用鉛質聯條串聯，如圖

所示。

注意：每個單格電池設有一個液孔，可以加注電解液或檢測電解液密度。孔蓋上設有通氣孔，便于排出蓄電池內部氣體，防止外殼漲裂，發生事故。

2.1.2蓄電池的結構2.2.2蓄電池的型號包含蓄電池額定電壓、額定容量、冷起動電流及類型、儲備容量等。蓄電池的含義如下：12345－－－1——表示蓄電池總成由幾個單個格電池組成；2——表示蓄電池用途，用大寫字母表示，如汽車用Q來表示；3——表示蓄電池的特征，用大寫字母表示，可省略不寫；4——表示20h放電率額定容量，用阿拉伯數字表示，單位A.h5——表示特殊性能，用大寫字母表示，如薄型極板的高起動率電池用用”G“表示。如3-Q-90;6-QAW-1002.1.2蓄電池的結構2．歐洲標準（EN）2.1.2蓄電池的結構3．日本工業標準（JIS）蓄電池選用標準在蓄電池選用上，盡量要求型號一致，若型號不一致，則要求：（1）額定電壓必須和原車額定電壓相一致。（2）額定容量必須滿足汽車起動要求。（3）尺寸應做到與原廠蓄電池尺寸一致。2.3蓄電池的工作原理與特性

2.3.1蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池的工作原理就是化學能與電能相互轉化的過程。充電過程是將電能轉化為化學能儲存在蓄電池中，放電過程是將化學能轉變為電能供給汽車用電設備。2.3.1蓄電池的工作原理負極板：鉛，負極板浸入電解液中少量的鉛隔入電解液中而形成Pb2+而在板上留下多余的電子而形成負電位，約－0.1V。正極板：少量的PbO2溶入電解液。生成Pb(OH)4,Pb4+與OH-，Pb4+沉淀在正極板上使正極板呈正電位，約為2.0V。PbO2→Pb4+＋2.0VE＝2.0－（－0.1）＝2.1Pb→Pb2+－0.1V蓄電池靜止的電動勢：PbO2

＋Pb+2H2SO4→2PbSO4↓+2H2O

Pb2++SO42-→PbSO4↓

提供電子

Pb-2e→Pb2+Pb4++2e→Pb2++SO42-→PbSO4↓負極板：正極板：2．蓄電池的放電（接通外電路時）圖2-6蓄電池的放電過程示意圖3．蓄電池的充電圖2-7蓄電池的充電過程示意圖正極板3．蓄電池的充電圖2-7蓄電池的充電過程示意圖負極板2PbSO4↓+2H2O→PbO2＋Pb+2H2SO4總化學反應式2.3.2蓄電池的工作特性2.蓄電池內阻電子在蓄電池內的流經通道，即極板電阻、隔板電阻、電解液電阻與連條電阻。內阻一般為0.01Ω,與密度有關。圖2-8電解液電阻與密度的關系1.靜止電動勢靜止電動勢主要取決于電解液與溫度。1.20g/cm3（15℃）3．蓄電池的放電特性恒流放電過程中，端電壓U、電解液密度ρ隨時間變化的規律。端電壓：壓降不規律，始快中緩未極快。原因→電解液在極板中的流通速度。中間為消耗與流入的硫酸相等。停止放電后，硫酸流入端電壓可上升至1.98伏。體積不變但濃度下降了電壓下降圖2-9蓄電池的放電特性曲線3．蓄電池的放電特性放電終了的特征：1）單格電壓降至放電終止電壓（如下表所示）。2）電解液密度降低到最小的許可值。放電電流/A0.05Q0.1Q0.25Q1Q3Q連續放電時間20h10h3h30min5.5min單格電池終止電壓/V1.751.701.651.551.54．蓄電池的充電特性先快是緣于孔隙內迅速生成硫酸，中間平是緣于生成的硫酸與擴散的硫酸速度平衡。末快是因負極板周圍積聚大量的氫離子而產生了附加的0.3V電壓。過充的危害：大量氣泡從極板孔隙中沖出，導致活性物質脫落，壽命降低。充電電流恒定，電解液密度隨充電時間的增加而呈直線上升。特點：先快中平穩后快圖2-10蓄電池的充電特性曲線蓄電池充電終了的特征1）蓄電池激烈地放出大量的氣泡，電解液沸騰；2）電解液密度上升至最大值，2h內不再增加；3）端電壓上升到最大值（2.7V）且2h不再增加。4、蓄電池的容量及其影響因素

額定電容：

C=20h×4.5A/h(0.05Q)＝90A

起動電容分為常溫起動電容與低溫起動電容。蓄電池容量的影響因素1）放電電流2）電解液溫度3）電解液的密度4）電解液的純度5）極板的結構容量：其大小標志蓄電池對外供電的能力。

恒流放電：C=Iftf2.4蓄電池的充電1．初充電

對象：新蓄電池與更換極板后的蓄電池。

特點：充電時間長，電流小。

1）加入適宜的電解液靜放3～6小時，并調整液面到極板以上15mm.方可進行充電。

2）分為二個階段充電，如6-Q-105,第一階段的電流為7A，時間為25～35h，第二階段為為4A，充電時間為20～30h。

充好后，必須放置1～2h后方能使用。2.4.1蓄電池的充電種類2．補充充電1）進行補充充電的條件：（1）電解液密度下降到1.15g/cm3以下；（2)冬季放電超過額定容量25％，夏季超過50％；（3）燈光比平時暗淡，起動機運轉無力；（4）單格電池電壓降到1.7V以下。（5）蓄電池放置時間超過一個月。2）分為二個階段充電第一階段的電流為1/10C20，10.5A，時間為10～11h，階段為為5A，充電時間為3～5h（以6-Q-105為例）。

充好后，必須放置1～2h后方能使用。3．間歇（預防硫化）充電

為預防充電不足而造成的硫化，每隔三個月，進行一次預防硫化充電，即用平時補充充電的電流值將電池充足，中間斷一個小時，再用一半的電流充電直到沸騰。可見只能用恒流充電。4．鍛煉循環充電防部分放電所引起。每三個月進行一次反復的用20h的放電率進行放電與充電。2.4.1蓄電池的充電種類2.4.2充電方法1.定電流充電法即在充電過程中保持恒定的電流，用串聯法聯接；其通用性好，充電電流可選擇，可預防硫化，延長蓄電池的使用壽命。缺點是充電時間長，效率低，易過充。需專人看守。用于新蓄電池的初充電，防流化充電，補充電

圖2-11定流充電時蓄電池的連接

圖2-12定壓充電時蓄電池的連接

2.定電壓充電法并聯優點是效率高，操作方便，不易發生過充，聯接方式：并聯，并要求支路的電壓相等，支路電容相等。缺點是不能調整電流，初充電與硫化不宜，初充電流過大而影響壽命。連接方式不同用于新蓄電池的初充電，防流化充電，補充電

圖2-11定流充電時蓄電池的連接

圖2-12定壓充電時蓄電池的連接

充電作業視頻3．快速脈沖充電法圖2-13快速充電電流波形圖由脈沖充電控制電路進行自動控制，其過程如下：正脈沖充電→前停階段→負脈沖瞬間放電→后停階段→正脈沖充電，直至蓄電池充電結束。而影響壽命。2.4.3充電設備主要用于汽車修理廠及蓄電池充電站。

常用是充電設備有硅整流充電機、快速充電機等。

1、硅整流充電機2、快速充電機脈沖快速充電機的優點是充電時間短、空氣污染小、節電省能等。因此，在蓄電池集中、充電頻繁或應急使用部門，其優點更顯突出。2.4.4蓄電池充電注意事項（1）嚴格遵守充電操作規范。（2）充電過程中，及時檢查電解液密度和端電壓，確定其充電程度。（3）整個充電過程必須隨時測量各單格電池的溫度，以免溫度過高影響蓄電池的性能。（4）初充電工作應連續進行，不可長時間中斷。（5）配制和灌注電解液時，遵守安全操作規范。（6）室內充電時，應旋下加液孔蓋，使氫氣和氧氣能順利逸出，以免發生事故。（7）充電室要安裝通風設備。（8）充電室要嚴禁煙火。2.5.1免維護蓄電池MF不需加蒸餾水，無需維護。市內短途8萬公里，長途可達40～48萬公里。結構特點：

1）免維護電池柵架采用鉛鈣合金或低銻合金，這就避免了普通鉛蓄電池經常發生自行放電、過充、水分蒸發等故障。2）隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；3）通氣孔采用新型安全通氣裝置；通過氣分離結構及催化劑鈀，可將排出的氫氣與氧氣結合生成水再回流到電解液中；4）仍保留有排氣孔。免維護蓄電池（MF）5）充電狀態指示器（電眼）1—綠色（≥65%）；2—黑色（＜65%）；3—無色或黃色（蓄電池有故障）

4—蓄電池蓋；5—觀察窗；6—光學的荷電狀況指示器；7—綠色浮子球圖2-16單色小球電眼結構2．免維護蓄電池的優點（1）免加蒸餾水、調整電解液液面的工作。（2）免去了進行補充充電的工作。（3）使用壽命長。（4）極柱腐蝕小。（5）內阻小、起動性好。

1.5.2干荷鉛蓄電池能在較長的干燥狀態下保存制造過程中的所得到的電荷，在規定的保存期內如需使用，只要灌入規定的電解液即可。與普酸蓄電池區別：極板組在干燥狀態下，能在較長的時期保存在制造過程中所得的電荷。使用方法：在保期內加入電解液，放置半小時即可使用。原因：工藝不同，負極板做成海綿狀鉛，表面積大，化學活性高，并加防氧化劑，并使其深層放電。內充惰性氣體；超過二年應進行補充充電。2.6蓄電池的使用維護與故障診斷1.正確使用

1）不要連續使用起動機，應急處理如圖。

2）嚴寒區冬季應對蓄電池采取保溫措施；

3）輕搬輕放，不可敲打；固牢于汽車上；1.6.1蓄電池的正確使用與維護圖2-18應急跨接1—應急蓄電池；2—故障車蓄電池；3—故障車上接地點2.蓄電池的維護1）經常去污，特別是電極樁與線夾；2）通氣要好；3）放完電后24小時內應及時充電；4）停駛車輛的蓄電池，每兩個月應進行一次充電；5）放電程度冬季達25％/夏季達50％時應及時充電；6）先拆負極；裝時先裝正極。

2.6.2蓄電池技術狀況的檢驗1.電解液面高度的檢查方法：將玻璃管蓄電池加入液孔，壓緊提起高度為10～15mm，不足加蒸溜水。高度檢測動畫2、蓄電池電解液密度的檢測每下降0.01g/cm3，蓄電池放電約6%，密度可用吸管式密度計或冰點測試儀進行檢測

?！芏确从撤烹姵潭?！圖2-23檢測蓄電池電解液密度2、蓄電池電解液密度的檢測圖2-24YDT-4T冰點測試儀1—棱鏡；2—蓋板；3—校正釘；4—把套；5—目鏡圖2-25YDT-4T冰點測試儀視場冰點測試儀進行檢測利用光的折射原理來檢測。3．蓄電池電壓的檢測蓄電池的開路電壓（靜止電壓）、放電電壓（工作電壓）及兩者之間差值可反映蓄電池的放電程度及蓄電池的好壞。（1）蓄電池開路電路是指蓄電池沒有電流輸入或輸出的情況下，用萬用表所檢測的靜止電壓。數字萬用表檔位與量程直流電壓（DCV）：200mV、2V、20V、200V、1000V。交流電壓（ACV）：200mV、2V、20V、200V、700V。交、直流電流（ACA、DCA）：20mA、200mA、20A。電阻（）：200、2k、20k、200k、2M、20M。頻率（F）：20kHz、200kHz。電容（C）：20nF、200nF、2F、20F。（2）放電電壓檢測

——蓄電池測試儀檢測

檢測原理：直接短接蓄電池電負極，內部串聯一個電流表。蓄電池測試儀摩托車用（2）放電電壓檢測

——萬用表檢測

在蓄電池大電流放電情況下檢測蓄電池電壓，即起動時檢測，通過觀察萬用表電壓變化來檢測。起動狀態下，用萬用表檢測蓄電池放電電壓值（2）蓄電池放電電壓（2）就車起動檢測存電狀態/%1007550250單格放電電壓/V1.7～1.81.6～1.71.5～1.61.4～1.51.3～1.4檢測結果分析①≥9V且保持穩定，說明性能良好。②＜9V且5s內能穩定說明存電不足，應補充充電。③＜9V，且指針迅速下降，說明蓄電池內部有短路、斷路或嚴重硫化故障，應進行修理或更換。智能型蓄電池檢測儀蓄電池檢測視頻2.6.3蓄電池的常見故障及排除蓄電池障可分為外部故障和內部故障。

外部故障：外殼裂紋、封膠干裂、極柱腐蝕或松動等——明顯。

內部故障：極板硫化、極板短路、自放電等——不顯明，需要檢測。內部故障故障現象：極板上有白色霜狀物；蓄電池明顯下降；處理方法：不嚴重時，可采用去硫化處理（恒流充電）；嚴重時則應予以報廢。原因：充電不足硫酸鉛結晶；液面過低空氣與極板上的活性物質發生反應（主要是負極板）電解液的密度過大或不純、氣溫變化大等原因也可造成極板硫化。1.極板硫化蓄電池長期處于放電狀態或充電不足狀態下放置時，極板上逐漸生成一層白色的粗晶粒的硫酸鉛，正常充電時，不能轉化為PbO2和Pb，稱為硫酸鉛硬化，簡稱為極板硫化。2、活性物質脫落故障特征正極活性物質二氧化鉛脫落，充電時從加液孔中可看到有褐色物質，電解液渾濁，會造成蓄電池容量減小故障原因①蓄電池充電電流過大，電解液溫度過高，使活性物質膨脹、松軟而易于脫落②蓄電池經常過充電，極板孔隙中逸出大量氣體，在極板孔隙中造成壓力，而使活性物質脫落③蓄電池經常低溫大電流放電使極板彎曲變形，導致活性物質脫落。因此，鉛蓄電池在使用過程中，將放電電流和電解液比重控制在最低值，是防止正極板活性物質脫落的可行措施④汽車行駛中的顛簸振動，這在汽車行駛過程中是不可避免的排除方法若沉積物較少時，可清除后繼續使用；若沉積物較多時，應更換新極板和電解液。3、極板短路故障特征蓄電池正、負極板直接接觸或被其他導電物質搭接稱為極板短路。此故障的現象表現為蓄電池充電時端電壓回升相對緩慢，若用蓄電池放電測試端電壓時，電壓很低且會迅速下降為零。電解液溫度迅速升高，相對比重上升很慢，充電末期氣泡很少故障原因①隔板損壞使正、負極板直接接觸②活性物質沉積過多，會將正、負極板連通③極板組彎曲，鉛蓄電池過量放電，或者極板活性物質脫落較多，或者蓄電池中含有雜質，都會造成極板彎曲④導電物體落入電解液內排除方法出現極板短路時，必須將蓄電池拆開檢查，找出出現極板短路的原因。或者更換破損的隔板，或消除沉積的活性物質，或校正或更換彎曲的極板組等4、自放電故障特征蓄電池在開路擱置狀態時，其容量自然損耗的現象稱為自放電。一般情況下，維護良好、充足電的蓄電池在20℃～30℃的環境中開始擱置28d，其容量損失超過20%，稱為自放電過大故障原因①電解液不純，雜質與極板之間及沉附于極板上的不同雜質之間形成電位差，通過電解液產生局部放電②蓄電池長期存放，硫酸下沉，使極板上、下部產生電位差引起自放電③蓄電池溢出的電解液堆積在電池蓋的表面，使正、負極柱連通④蓄電池活性物質脫落，下部沉積物過多使極板短路排除方法應將蓄電池完全放電，倒出電解液，用蒸餾水進行清洗，再加入新的電解液，充足電后即可使用。

桑塔納起動系電路系統由蓄電池、起動機、電瓶線、點火開關等電器元件所組成。起動無力