汽车电器论文蓄电池的改进概要.docx

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汽车电器论文蓄电池的改进概要

课程论文

题目：

蓄电池的改进

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姓名：

2015年XX月XX日

序言

本论文主要讲述汽车蓄电池的工作原理、使用和维护以及日常小常识。

铅蓄电池已成为大多数人生活中的必需品。

汽车、摩托车、助力车、电动车等交通工具中，铅蓄电池是他们组成部分中不可或缺的重要部件。

汽车蓄电池可分为传统的铅酸蓄电池和免维护型蓄电池。

实践证明，由于汽车的保有量的增加，电子控制的先进化，人们对蓄电池的使用、维修工作的认识度不深，是广大汽车使用人员掌握和提高对蓄电池这方面的深度认识，也就显得十分必要了。

由于本人水平有限，论文中有不足之处敬请指导老师给出指正，以便在今后努力学习。

蓄电池的未来发展

摘要

随着现代汽车电气系统的不断升级，而目前所普遍采用的汽车电器的辅助电源仍是铅酸蓄电池。

而随着电气设备数量的增加、纯电动汽车的推广以及环境污染加重，铅酸蓄电池更需要进一步改进与升级，从而为汽车性能的改进、拓展蓄电池发展空间以及倡导可持续发展的国家战略方针打下坚实基础。

本文简单介绍铅酸蓄电池的结构特点和工作原理，对汽车蓄电池的改进与发展方向进行了论述。

关键词：

蓄电池、改进、发展方向

1.引言……………………………………………………………………1

2.汽车蓄电池……………………………………………………………1

2.1.概述、分类及功能……………………………………….1

2.2.铅酸蓄电池的结构及工作原理………………………….1

2.2.1.蓄电池概述………………………………………1

2.2.2.铅酸蓄电池结构组成……………………………1

2.2.3.铅酸蓄电池工作原理……………………………2

3.汽车蓄电池的常见故障及分析……………………………………..2

4.蓄电池修复方法………………………………………………………3

5.汽车蓄电池的改进——免维护蓄电池（MF）与干荷蓄电池……..4

5.1.免维护蓄电池（MF）…………………………………….4

5.1.1.概念及结构特征…………………………………4

5.1.2.优势……………………………………………..4

5.2.干荷蓄电池……………………………………………….5

5.2.2．概念及结构特征………………………………..5

5.2.3．优势……………………………………………..5

6.汽车蓄电池的未来发展方向………………………………………..5

6.1.混合动力汽车的出现与蓄电池的发展关系……………..5

6.1.1．概述及性能要求………………………………..5

6.2.各类车用电池的性能比较………………………………..6

7.总结…………………………………………………………………….7

8.参考文献……………………………………………………………….8

1.引言

自1859年法国科学家普兰特发明了铅酸蓄电池，至今正好有一个半世纪的历史。

多年来铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，由于制造工艺及相关配套技成熟，具有价格便宜、规格齐全、原料易得、使用可靠、温度特性好、可大电流放电等优点，因此在许多重要领域得到广泛应用。

但是现如今随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于能量较低、充电速度慢（相对而言）、寿命较短以及对环境污染较大，已逐渐被其他蓄电池所取代。

2.汽车蓄电池

2.1.概述、分类及功能

⑴.概述：

在汽车上，蓄电池和发电机并联工作，发电机是汽车的主要电源，蓄电池是汽车的辅助电源。

蓄电池是一种可逆的低压直流电源。

既能将化学能转换为电能，也能将电能转化为化学能。

⑵.分类：

①汽车用蓄电池分碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类。

碱性蓄电池的电解液为化学纯净的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

酸性蓄电池的电解液为化学纯净的硫酸溶液。

②按结构可分为橡胶槽蓄电池和塑料槽蓄电池两类。

③按性能可分为干荷蓄电池和免维护蓄电池。

⑶.功能：

（1）发电机启动时，向起动机和点火系供电；

（2）备用供电：

当发动机低速运转、发电机不发电或电压较低时，向交流发电机磁场绕组、点火系统以及其他用电设备供电。

（3）储存电能：

当发动机中高速运转、发电机正常供电时，将发电机剩余电能转换成化学能储存起来。

（4）协同供电：

当用电设备过多，当发电机过载时，协助发电机向用电系统供电。

（5）稳定电源电压，保护电子设备：

蓄电池相当于大容量电容器，不仅能够保持汽车电气系统的电压稳定，还能够吸收电路中的瞬时过电压，防止损坏电子设备。

2.2.蓄电池的结构及其工作原理

2.2.1.蓄电池的概述：

蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。

它由极板、极柱、隔板、外壳、电解液、连接条等部分组成。

其放电的化学反应是依靠正极板活性物质（二氧化铅和铅）和负极板活性物质（海绵状纯铅）在电解液（稀硫酸溶液）的作用下进行，

2.2.2.蓄电池的结构组成：

⑴极板。

极板是蓄电池的核心，由栅架和活性物组成。

活性物质填充在铅锑合金铸成的栅架上。

正极板上的活性物质是褐色的二氧化铅，负极板上的活性物质是青灰色海绵状铅。

⑵隔板。

为减小蓄电池的内阻和体积，防止正负板接触而短路，通常在正负极板之间插入隔板。

⑶电解液。

电解液在蓄电池的化学反应中起重要作用。

它由相对密度为1.84的纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。

⑷外壳。

外壳用来盛装电解液和极板组，多采用整体式结构，可拆修性较差。

⑸其他部件。

极柱、联条、加液孔盖、封口料。

2.2.3.铅酸蓄电池工作原理：

蓄电池的工作原理实际上是化学能与电能的相互转化。

蓄电池将化学能转化为电能而向外供电的过程，称为放电过程；相反，蓄电池将电能转化为化学能而储存起来的过程，成为充电过程。

电化学反应方程式：

PbO2+2H2SO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4

（正极板）（电解液）（负极板）（正极板）（电解液）（负极板）

负极板：

铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+Pb-2e→Pb2+电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负极具有负电位，为-0.1V。

正极板：

PbO2溶于电解液PbO2+2H2SO4→Pb（OH）4Pb（OH）4→Pb4++4OH-OH-留在电解液中，Pb4+沉附在正极表面,使正极板有+2.0V在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为：

E=2.0－（－0.1）=2.1V2．放电过程将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。

3.汽车蓄电池的常见故障及分析

蓄电池的故障可分为外部故障和内部故障：

外部故障主要有外壳裂纹、封口胶干裂、极柱腐蚀和松动；内部故障主要有极板硫化、自行放电、极板短路和极板活性物质脱落。

下面介绍蓄电池的内部故障（如下图表1）

故障现象

故障特征

故障主要原因

故障处理方法

极板硫化

内阻显著增大，极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象称为硫酸铅硬化，简称“硫化”。

极板硫化主要发生在负极板上，是导致蓄电池寿命终止的主要原因

极板颜色不正常；放电时，端电压下降快，充电时，端电压上升快；电池容量降低；电解液密度低于正常值；充电时密度增加缓慢；充电时单格电压上升很快；单格电压过高（2.8～3.0V）；易早沸腾

蓄电池长期充电不足或放电后不及时充电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶；蓄电池液面过低，极板上部发生氧化后与电解液接触，生成粗晶粒硫酸铅；电解液密度过高；电解液含有较多杂质；气温变化剧烈。

轻度故障：

过充电法；中等程度故障：

小电流长时间过充电法；重度故障：

水处理法；防硫化措施：

保证蓄电池经常处于充足电状态；汽车上的蓄电池定期送充电间彻底充电；放完电后的蓄电池在24h内送充电间充电。

自行放电

充足电的电池，30天内，每昼夜容量降低超过2%

电池不用时，电能自行消耗

使用因素：

电解液杂质过多；电解液密度偏高；电池表面不清洁；电池长期不用；结构因素：

未使用专用硫酸配置电解液；配置用器皿为非耐酸材料，且能防脏物掉入；电池盖和电池塞未装好；未经常清洁表面且保持干燥

对于自行发电严重的蓄电池，若是因为电解液不纯引起的自放电，可以将蓄电池完全放电或过度放电，使极板上的杂质进入电解液，然后将电解液倒出，用蒸馏水将蓄电池仔细清洗干净，最后加入新电解液重新充电

极板短路

极板短路；蓄电池无电压

充电时电解液温度迅速升高；电压和密度上升很慢；充电末期气泡很少；高率放电计试验时，电压迅速下降；易早沸

隔板损坏；极板拱曲；活性物质大量脱落

解体、更换极板或隔板

极板活性物质脱落

蓄电池的电解液浑浊，有褐色物质浮出。

活性物质脱落主要在正极板上发生，是蓄电池过早损坏的主要原因之一

蓄电池的容量明显下降；充电时，单格电池的端电压上升快，电解液过早出现沸腾现象，电解液密度不能达到规定的最大值；放电时，蓄电池的容量明显下降

充电电流过大；“过充”时间长；低温大电流放电，造成极板拱曲；电解液不纯；汽车行驶时颠簸、振动

轻度故障：

清洗后更换电解液；重度故障：

更换极板或直接报废

（接上表）

表1

4.蓄电池的修复方法

4.1“天天用车，天天充电”。

铅酸蓄电池没有记忆，至所以容量快速减少主要是蓄电池硫化和“失水”、“亏电”等一些原因，蓄电池最怕的就是“亏电”欠压，蓄电池常“亏电”，电池极板极易受伤，我们调查发现有高达70%的电动车电池容量减少电极板被放电时的强电流（启动电流）拉伤所致（电摩尤其明显），电极板拉伤属于电池物理损伤，这种损伤无法修复。

因此“天天用车、天天充电”，保证蓄电池随时有充足的电压就成为必然。

4.2定时补充蒸馏水。

用户普遍以为，免维护蓄电池不用加水，其实这种说法是错误的。

免维护蓄电池在充电和大电流放电过程中会产生热量，有热量就会有水分蒸发，尽管水蒸发的过程十分缓慢，但时间一长，累计水蒸发的量就不容小视。

因此每6个月左右应该给蓄电池补水一次，这样蓄电池的使用寿命才会延长。

4.3电动车启动巧用力。

电动车启动电流很大，尤其是大功率电机的电摩，启动电流更大。

大电流很伤蓄电池极板，最好的方法就是在启动前象骑自行车一样的骑行后，再启动电动车电源。

当然很多电摩没有骑行装置，这就没有办法了。

4.4每季对电瓶深度放电一次。

蓄电池在使用了一段时间后必然会有一些活性物质下沉，如果活性物质不及时启动，势必会对蓄电池的容量造成一些影响，因此，在经常使用电动车的时候，要做到每季对蓄电池深度放电一次。

4.5经常观察充电器的好坏。

新电池充电过程一般都是6-8个小时，充满电后充电器会亮绿灯，如果充电时间过长就要检查充电器电压保护装置是否坏损，如果坏损就需要及时的调换充电器，否则极易充坏蓄电池。

另外，充电器不要购买快速的充电器，快速充电同样对蓄电池极板有伤害。

4.6长期不使用蓄电池时每月至少要给蓄电池充电一次。

这样做的目的就是防止蓄电池放置时间过长而引起蓄电池硫化和“亏电”。

4.7防止蓄电池爆晒。

爆晒会使电池温度升高，因此要注意。

4.8尽早使用电瓶保护器。

电瓶保护器也就是脉冲发生器，因脉冲不间断的消除电瓶硫化，使极板始终保持“洁净”，从而达到延长电瓶使用寿命的效果，但对大电流损伤电池极板作用不大（如有的电摩使用带脉冲的充电器，结果电瓶延寿效果不明显），必须增加新技术加以改进。

5.汽车蓄电池的改进——免维护蓄电池（MF）与干荷蓄电池

5.1免维护蓄电池（MF）

5.1.1.概念及结构特征

⑴概念：

免维护蓄电池又叫做MF（Maintenance-Free）蓄电池，在其使用过程中不需要做任何维护或只需较少的维护工作。

⑵结构特征：

①极板栅架采用铅钙合金或低锑合金（含锑2%~3%），减少了析气量，耗水量。

同时自行放电也大大减少，使用寿命延长；②隔板采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板包住，可保护正极板活性物质不致脱