汽车电器与电子设备

Q20 Ah
20h放电率的放电电流——0.05Qe
以3-Q-90为例说明如何检验蓄电池的
质量？
1.4.2 起动容量
表征蓄电池在发动机起动时的供电能 力，由于起动容量受温度影响很大， 分为常温和低温两种。
1. 常温：30℃、3Qe电流、1.5V、持续 时间应在5min以上
2. 低温：-18℃、3Qe电流、1V、持续时 间应在2.5min以上
产生极化的原因： 欧姆极化：由内阻产生的电压降 浓差极化 电化学极化
3、脉冲快速充电
充电电流i:随时间按指数曲线而衰减 i = I0e-xt
I0：t=0时，蓄电池能接受的充电电流最大值 x：衰变率常数 x = I0 / Q
过程：正脉冲充电——前停充——负脉冲瞬间放 电——后停充——再正脉冲充电
时，它可将发电机的电能转变为化学能储存 起来（充电）。
1.1 蓄电池的构造与型号
蓄电池由若干个单格电池串联而成。 单格电池：电压2V、一个单格。
组成：极板组、隔板、壳体、电解液、铅连 接条、极柱等。其结构如图1-1。
1.1.1 极板组
1、正极板：活性物质（二氧化铅PbO2） 呈深棕色，厚度2.2mm
2PbSO4+2H2O 化学反应过程见图1-3a所示
二、铅蓄电池的充电过程（电能→化学能） 2PbSO4+2H2O →
PbO2+Pb+2H2SO4
1.2.1 放电过程
正极板
1. PbO2+2H2SO4→Pb+++++2SO4--
+2H2O
2.
Pb+++++2e → Pb++ （接通电路）
前、后停充：消除欧姆极化
负脉冲瞬间放电：消除电化学极化、浓差极化
i 0.8-1Qe
前停 后停
1.5-3倍的 反向电流
脉宽
t
脉冲快速充电的电流波形
怎样正确维护和使用蓄电池？
1. 要经常保持蓄电池的外部清洁，以防间接短 路和电极接线柱腐蚀。
2. 要经常检查蓄电池在车上的安装是否牢靠， 电极接线柱与接线头的连接是否紧固，为防 治接线柱氧化，通常应涂以保护剂（比如黄 油）。
内搭铁：两电刷引线中一根与磁场接线柱 “F”相连；另一根接搭铁“-”。
（3）蓄电池长期放置不用，硫酸下沉，造成 电解液上部、下部的浓度差异（上小下大）， 使同一块极板的上、下部分形成电位差而造成 自放电。
（4）电解液含杂质过多。 （5）蓄电池内部短路。 （6）蓄电池盖上洒有电解液。
1.5.3 极板短路
原因： 1. 隔板破损使正、负极板直接接触； 2. 活性物质大量脱落，沉积后将正、负
——极板硫化、自行放电、极板短 路、活性物质脱落
1.5.1 极板硫化
蓄电池长期充电不足或放电后长时间放 置未充电，极板上逐渐生成一层白色粗 晶粒的PbSO4，在正常充电时，不能正 常转化成PbO2和海绵状Pb，这种现象 称“硫酸铅硬化”（硫化、白霜）。
现象：“一充就热，稍放便无”
1.5.1 极板硫化

当上升2.7V时，不再上升，
硫酸增多，电解液密度增大。

当上升到2.7V，活性物质已基
本还原为PbO2和Pb。

电解液“沸腾” “氢气和氧
气”
判断蓄电池充足电的现象
1. 端电压上升到最大值，且两小时内不再增 加；
2. 电解液比重上升到最大值，且两小时内不 再增加；
3. 蓄电池激烈地放出大量气泡，电解液沸腾。
3. Pb++++ + 2SO4-- ↔ PbSO4 4. PbSO4 +2H2O → PbO2 +2H2SO4 负极板
1.
PbSO4 ↔ Pb+++ SO4--
2.
Pb+++ 2e → Pb
2PbSO4+2H2O → PbO2+Pb+2H2SO4
1.3 蓄电池的工作特性
1.3.1 电动势和内阻 静止电动势－蓄电池内部工作物质的运动处
2、定电压充电

电源电压U保持不变

充电开始时，电流很大，逐渐减
小，充电终了，自动降为0。

充电时间短，不能调整充电电流
的大小。
适用于：补充充电
3、脉冲快速充电
充电设备：可控硅调压充电机
初充电
5h
补充充电 0.5-1.5h
3、脉冲快速充电
极化——在充电后期化学反应过程中，电池 两极之间的电位差会高于两极活性物质的平 衡电极电位（每单格2.1V）。
蓄电池的功用
汽车上蓄电池与发电机并联，共同向用电设 备供电。
蓄电池的作用： （1）发电机起动时，向发电机和点火系统
供电。 （2）发电机不发电或电压较低的情况下向
用电设备供电。 （3）当用电设备同时接入较多、发电机超
载时，协助发电机供电。 （4）蓄电池存电不足，而发电机负载又小
极板深处活性物质的孔隙内生成 PbSO4，平时充电不易恢复。 5. 新蓄电池初充电不彻底，活性物质未 得到充分还原。
补救办法
1.5.2 自行放电
充足电的蓄电池，放置不用会逐渐失去电量， 这种现象为“自行放电”。
（1）正负极板上活性物质自发溶解和还原而成 为PbSO4。
（2）极板上活性物质与栅架材料不同，形成局 部电池“自放电”。
Q = If*tf
If: 放电电流 A tf: 放电持续时间 h
与放电电流的大小及电解液的温度有关 标称容量——在一定的放电电流、一定
的终止电压和一定的电解液温度下测得。 标称容量有两种：额定容量、起动容量
1.4.1 额定容量
即设计容量
指完全充足电的蓄电池，在30℃时， 以20h放电率的放电电流连续放电至单 格电压降至1.75V时所输出的电量。
3.
Pb+++ SO4-- →PbSO4
负极板
1.
Pb → Pb+++ 2e
2. Pb+++ SO4-- → PbSO4 （接通电路）
PbO2+Pb+2H2SO4 → 2PbSO4+2H2O
1.2.2 充电过程
正极板
1.
PbSO4 ↔Pb+++SO4--
2.
Pb++-2e → Pb++++
（一）产品结构因素 1. 极板的表面积越大、片数越多→参加反应
的活性物质越多→容量越大 2. 极板越薄→电解液向极板内部的渗透越容
易→活性物质的利用率越高→容量越大
1.4.3 影响蓄电池容量的因素
（二）使用条件 1、放电电流的影响：放电电流大，Uf 下降
快，容量小。 接通起动机的时间不超过5s，两次起动时
间要相隔15s以上。
1.4.3 影响蓄电池容量的因素
2、电解液温度的影响：温度降低，容量减小。 3、电解液比重的影响：
提高——容量提高 过高——容量减小 实践证明：电解液比重较低时，有利于提高放 电电流和容量
1.5 蓄电池的故障及其排除
外部故障 ——壳体或盖子裂纹、封口胶干裂、
极桩松动或腐蚀等 内部故障
2、负极板：活性物质（海绵状纯铅Pb） 呈青灰色，厚度1.8mm
负极板比正极板多一片
1.1.2 隔板
隔开正负极板 特性：多孔性、以便电解液渗透、耐酸、抗氧化。 材料：微孔橡胶、微孔塑料、木质、玻璃纤维、纸板。
1.1.3 壳体
•用来盛放电解液和极板组。 早期：硬橡胶 现在：工程塑料（聚丙稀塑料）
于暂时的平衡状态时，蓄电池的电动势。 Ej = 0.84 +γ 15℃ γ 15℃ =γ t+ 0.00075(t-15) γ t：t ℃时电解液的比重
1.3.2 蓄电池的充电特性
恒流充电特性曲线见图1-5
充电开始：

铅蓄电池的电动势和端电压上
升到2.3-2.4V，就会产生气泡。
否畅通。 7. 使用起动机时，每次起动时间不超过5s，
两次起动之间的时间间隔应大于15s。 8. 对于车上使用的蓄电池，每月应拆下来进
行一次补充充电，新、旧蓄电池不允许混 装使用。
2.1交流发电机的构造
三相同步交流发电机+整流器（六只硅二极管构 成三相桥式全波整流器）
2.1.1 转子——产生磁场
1.3.3 蓄电池的放电特性
恒流放电特性曲线见图1-6 放电开始：端电压Uf从2.11V→2V快，电
解液密度下降快。 放电中期： Uf从2V → 1.85V时间长，
电解液密度下降慢。 放电终期： Uf从1.85V → 1 .75V下降
快。
1.4 蓄电池容量
蓄电池容量——在放电允许的范围内输 出的电量。
3、预防硫化过充电：平时充电电流将 电池充足，中断1h，再用1/2电流充 至“沸腾”，重复几次，至到刚接入， 就“沸腾”。
4、锻炼循环充电：每3月一次，在电 池正常充足后，用20h放电率放完后， 再正常充电后送出使用。
1.6.2 充电方法
1、定电流充电 充电电流保持一定 不论6V、12V都可串联在一起。 适用于：初充电、去硫化充电
两块爪极+磁场绕组+滑环+轴 2.1.2 定子——产生感应电动势，即产生交流电
定子铁芯+三相定子绕组
相临两相间绕组线圈的起端（或末端）相临两个 槽（或8个槽），即三相绕组的各起端A、B、C分 别放入1、3、5槽（或1、9、17槽）。
即能保证三相绕组相临之间相差120°电角度。
三相绕组的连接方法
蓄电池的规格型号
1
2
3
4
5
1－单格数 2－用途 Q－起动型 3－极板类型 4－20h放电率的额定容量 5－特殊性能
3－Q－75
1.2 蓄电池的工作原理
蓄电池的充、放电过程是一种可逆式电化学 反应。
一、铅蓄电池的放电过程（化学能→电能） PbO2+Pb+2H2SO4 →
产生硫化的原因： 1. 蓄电池长期充电不足或放电后未及时充
电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶 的结果。 2. 电池内液面太低，使极板上部与空气接 触而强烈氧化（主要是负极板）。 3. 电解液比重过高或不纯，外部气温剧烈 变化时也将促进硫化。
1.5.1 极板硫化
产生硫化的原因： 4. 长期过量放电或小电流深度放电，使
目的：在于恢复蓄电池在存放期间，极 板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而 失去的电量。
特点：充电电流小，充电时间长。 蓄电池充电规范见表1-6 注入电解液后静置3-6h，第二阶段
将充电电流减半。
补充充电
一般每月一次 （1）当电解液相对密度降到1.15以下时；
（2）冬天放电超过25%，夏天放电超过 50%；（3）灯光比平时暗淡；（4）单格 电池电压降到1.7V以下；（5）充电后，两 个月未使用。 充电总时间13-16h
3. 定期检查和调整各单格内电解液液面高度。 液面高度在任何时候均应超出极板上缘1015mm，不允许极板露出液面，以防极板 硫化。当电解液因蒸发而减少时，应加注一 定量的蒸馏水。
怎样正确维护和使用蓄电池？
4. 根据不同季节及时间调整电解液密度。 5. 冬季补加蒸馏水时，只能在电池充电前进
行。 6. 要经常检查加液孔盖是否拧紧，通气孔是
星形接法（Y） 大多采用
三角形接法（Δ ）
2.1.3 整流器

作用：将发电机定子绕组产生的三相
交流电变换为直流电。

组成：六只硅二极管

负极管系：压装在发电机后端盖上，
引线为负极，外壳为负极。

正极管系：压装在散热板上，引线为
正极，元件板为正极。
2.1.4 端盖和电刷总成 电刷总成：两只电刷+电刷弹簧+电刷架 端盖：铝合金（非导磁性材料）
如何检验蓄电池的起动容量？
储备容量
蓄电池在25℃的条件下，以25A恒流放电至 单格电压下降到1.75V时的放电时间。单位 min。
表达了在汽车充电系统失效的情况下，蓄电 池能为照明和点火系统等用电设备提供25A 恒流的能力——仅靠蓄电池供电时，汽车所 能运行的时间。
1.4.3 影响蓄电池容量的因素
•底部：突起肋条（搁置极板、积存脱落的活性物质、 防极板短路）加液孔、螺塞（通气孔）。
1.1.4 联条
单格电池的串联方法： 内部穿壁式连接：在间壁上打孔穿越 传统外露式铅连接条连接：早期
1.1.6 电解液
纯硫酸（相对密度为1.84）+蒸馏水 比重一般为1.24 - 1.30 冬季比重大，减少结冰的危险
极板连通； 3. 极板组弯曲； 4. 导电物体落入池内。 补救：更换破损的隔板；消除沉积的
活性物质；校正或更换弯曲的极板组 等。
1.5.4 活性物质脱落
原因： 1.正极板——放电过程中，电解液比重大，或
低温大电流放电； 2.负极板——大电流过充电； 3.行驶中的颠簸振动。
初充电
初充电：新蓄电池或修复后的使用之前 的首次充电