汽車蓄電池介紹課件

汽車用蓄電池的分類鉛酸蓄電池鎳堿蓄電池普通干荷濕荷免維護(hù)汽車用蓄電池鋰離子電池第1頁/共19頁汽車用蓄電池的分類鉛酸蓄電池鎳堿蓄電池普通干荷濕荷免維護(hù)汽車1汽車用蓄電池的分類1）濕荷電蓄電池：極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是比能低(即每公斤蓄電池存儲(chǔ)的電能)、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。2）干式荷電蓄電池：負(fù)極板有較強(qiáng)的儲(chǔ)電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量，使用時(shí)只需加入電解液，等半小時(shí)左右即可使用。3）免維護(hù)蓄電池：免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)，使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。第2頁/共19頁汽車用蓄電池的分類1）濕荷電蓄電池：極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)2鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池以氧化鉛為正極板，以海綿鉛為負(fù)極板，硫酸水溶液作為電解液。充放電過程依靠極板上活性物質(zhì)和電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。鉛酸蓄電池是目前在汽車領(lǐng)域應(yīng)用得最為廣泛的電池，主要作為內(nèi)燃機(jī)汽車內(nèi)部各種電器和電子設(shè)備的電源。鉛酸蓄電池在過去被廣泛應(yīng)用，具有成熟的技術(shù)，可以大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，價(jià)格便宜。盡管新電池技術(shù)不斷地產(chǎn)生，但鉛酸蓄電池至今仍作為動(dòng)力源應(yīng)用于旅游觀光車，電動(dòng)叉車或者一些短距離行駛的公交車上。它在輕度混合電動(dòng)汽車中是有應(yīng)用前景的，因其成本低、技術(shù)成熟、性能可靠，但不適于重度混合汽車或純電動(dòng)汽車。第3頁/共19頁鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池以氧化鉛為正極板，以海綿鉛為負(fù)極板，硫酸3鎳氫蓄電池鎳氫電池由氫氧化鎳的陽極和由釩、錳、鎳等金屬形成的多成分合金陰極組成，相對(duì)鉛酸電池，鎳氫電池在能量體積密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。這項(xiàng)技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)包括：更高的運(yùn)行電壓、比能量和比功率，較好的過度充放電耐受性和熱性能。鎳氫電池廣泛應(yīng)用受限的原因是其在低溫時(shí)容量減小和高溫時(shí)充電耐受性的限制；此外，價(jià)格也是制約鎳氫電池發(fā)展的主要因素，原材料如金屬鎳非常昂貴?；阪嚉潆姵氐碾妱?dòng)汽車電池技術(shù)已表現(xiàn)出局限性。第4頁/共19頁鎳氫蓄電池鎳氫電池由氫氧化鎳的陽極和由釩、錳、鎳等金屬形成的4鋰離子電池鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極和電解液（有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液）。最常見的鋰離子電池以碳為陽極，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液為電解液，以二氧化錳酸鋰為陰極；輕巧結(jié)實(shí)，比能量大，單體電壓約為3.7V。鋰離子電池具有相對(duì)較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫電池的3倍。鋰離子電池體積小，質(zhì)量輕，循環(huán)壽命長(zhǎng)，自放電率低，無記憶效應(yīng)且無污染。鋰離子電池技術(shù)的先進(jìn)性和在新興關(guān)鍵市場(chǎng)（電動(dòng)汽車領(lǐng)域）的應(yīng)用，已激發(fā)全球范圍內(nèi)的研發(fā)熱潮，因此鋰離子電池勢(shì)必將在電動(dòng)汽車和新能源領(lǐng)域占據(jù)重要位置。第5頁/共19頁鋰離子電池鋰離子電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物5奧迪A4/TT/Q5汽車蓄電池58043第6頁/共19頁奧迪A4/TT/Q5汽車蓄電池58043第6頁/共19頁6蓄電池的作用與發(fā)電機(jī)并聯(lián)向用電設(shè)備供電。

在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)等供電。在發(fā)電機(jī)不發(fā)電或電壓較低的情況下向用電設(shè)備供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)超載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)供電。蓄電池存電不足，而發(fā)電機(jī)負(fù)載又較少時(shí)，它可將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(即充電)。蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大容量電容器（起到了穩(wěn)定整車系統(tǒng)電壓的作用）第7頁/共19頁蓄電池的作用與發(fā)電機(jī)并聯(lián)向用電設(shè)備供電。第7頁/共19頁7蓄電池的結(jié)構(gòu)極板、隔板、電解液、外殼第8頁/共19頁蓄電池的結(jié)構(gòu)極板、隔板、電解液、外殼第8頁/共19頁8蓄電池的結(jié)構(gòu)極板—由柵架和活性物質(zhì)組成。正極板：二氧化鉛（PbO2）,深棕色負(fù)極板：海綿狀純鉛（Pb）,青灰色注意：負(fù)極板比正極板多一塊。第9頁/共19頁蓄電池的結(jié)構(gòu)第9頁/共19頁9蓄電池的結(jié)構(gòu)隔板：在正、負(fù)極板間起絕緣作用，可使電池結(jié)構(gòu)緊湊。1)隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻。2)隔板一面平整，一面有溝槽。溝槽面對(duì)著正極板。使充放電時(shí)，電解液能通過溝槽及時(shí)供給正極板，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時(shí)能迅速通過溝槽沉入容器底部。

第10頁/共19頁蓄電池的結(jié)構(gòu)隔板：第10頁/共19頁10蓄電池的結(jié)構(gòu)電解液：用純硫酸和蒸餾水按一定的比例配制成配制成的電解液比重一般在1.24～1.30g/cm3之間。對(duì)電解液濃度的選擇北方南方略有不同。電解液的密度與氣候條件：冬季溫度低于－40℃地區(qū)1.31~1.26g/cm3冬季溫度高于－40℃地區(qū)1.28~1.25g/cm3冬季溫度高于－30℃地區(qū)1.27~1.24g/cm3冬季溫度高于－20℃地區(qū)1.26~1.23g/cm3冬季溫度高于0℃地區(qū)1.24~1.23g/cm3第11頁/共19頁蓄電池的結(jié)構(gòu)電解液：第11頁/共19頁11蓄電池的結(jié)構(gòu)外殼:蓄電池外殼為一整體式結(jié)構(gòu)的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內(nèi)，硫酸液面應(yīng)高出極板組15mm左右。蓄電池電壓一般有6V和12V兩種規(guī)格，因此，外殼內(nèi)由間壁分成3個(gè)和6個(gè)互不相通的單格。底部有突起的肋條以擱置極板組。外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動(dòng)。第12頁/共19頁蓄電池的結(jié)構(gòu)外殼:第12頁/共19頁12蓄電池的工作原理電動(dòng)勢(shì)的建立正極板：

PbO2→Pb4+——＋2.0V負(fù)極板：

Pb-2e→Pb2+—-0.1V兩極板之間的電動(dòng)勢(shì)為2.1V

一個(gè)極板組的電動(dòng)勢(shì)也是2.1V；

要得到12V電壓需串連6個(gè)單格。第13頁/共19頁蓄電池的工作原理電動(dòng)勢(shì)的建立一個(gè)極板組的電動(dòng)勢(shì)也是2.1V；13蓄電池的放電過程2e充電狀態(tài)溶解電離輸出電流放電后生成物正極板負(fù)極板PbSO4PbSO4PbO2

2H2SO4PbPb4++SO42-+SO42-+2H2O

Pb2++2ePb2+2H2O電解液2e第14頁/共19頁蓄電池的放電過程2e充電溶解輸出放電后生成物正極板負(fù)極板Pb14蓄電池的充電過程2e放電狀態(tài)溶解電離輸入電流充電后生成物正極板負(fù)極板PbSO4PbPbO2

2H2SO4Pb2++SO42-Pb4+電解液充電電源PbSO42H2OSO42-+Pb2+2e2H2O2e第15頁/共19頁蓄電池的充電過程2e放電溶解輸入充電后生成物正極板負(fù)極板Pb15電池的選擇與整車匹配在整車設(shè)計(jì)過程中蓄電池的選擇要以理論計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合同類成功車型的對(duì)比和實(shí)車的冷起動(dòng)或者寒區(qū)試驗(yàn)進(jìn)行綜合的選擇。鉛酸蓄電池的選型是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量、發(fā)動(dòng)機(jī)類型、氣候條件和汽車選裝用電器的多少確定，其中，起動(dòng)機(jī)的功率是選擇蓄電池的主要依據(jù)。第16頁/共19頁電池的選擇與整車匹配在整車設(shè)計(jì)過程中蓄電池的選擇要以理論16電池的選擇與整車匹配起動(dòng)機(jī)的作用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)的順利起動(dòng)。目前我國起動(dòng)機(jī)的選擇處于類比階段，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)成功起動(dòng)，并且滿足GB/T12535的要求，起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mc必須大于發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力矩。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所必須的起動(dòng)功率決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力及發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)阻力力矩，包括摩擦阻力力矩、壓縮損失力矩以及驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)各種輔助機(jī)構(gòu)的力矩。其中，摩擦阻力矩和壓縮損失力矩又取決于溫度、轉(zhuǎn)速、氣缸的工作容積和發(fā)動(dòng)機(jī)的型式。取經(jīng)驗(yàn)公式：Mc=k*V式中：Mc—發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)阻力矩（N.m）

V—發(fā)動(dòng)機(jī)的工作容積（L）

k—比例系數(shù)(0℃時(shí)汽油機(jī)取30~40。柴油機(jī)取70~75)第17頁/共19頁電池的選擇與整車匹配起動(dòng)機(jī)的作用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)的順利起動(dòng)。17電池的選擇與整車匹配折合為起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩為：M={Mc/（Z2/Z1）}/∩其中：Z2：發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒環(huán)的齒數(shù)Z1：起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的齒數(shù)∩：起動(dòng)機(jī)小齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒環(huán)的傳動(dòng)效率，工程計(jì)算一般取∩=0.85~0.95根據(jù)上式算出的起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩M，根據(jù)計(jì)算選起動(dòng)機(jī)的相同溫