發(fā)電機(jī)向蓄電池充電圖示與汽車蓄電池結(jié)構(gòu)分析

盡管鉛蓄電池的發(fā)明原理已經(jīng)超過(guò)150年了，但直到今天人們還在廣泛應(yīng)用。今天，蓄電池的研究并沒有停滯不前。特別是伴隨著電動(dòng)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方案的推廣以及電動(dòng)機(jī)動(dòng)化的開始，我們有理由期待蓄電池的更多新篇章。

一、蓄電池的發(fā)展

盡管鉛蓄電池的發(fā)明原理已經(jīng)超過(guò)150年了，但直到今天人們還在廣泛應(yīng)用。鉛蓄電池的主要優(yōu)點(diǎn)有：

① 良好的性價(jià)比

② 高可靠性

③ 批量生產(chǎn)

④ 易用性

今天，蓄電池的研究并沒有停滯不前。特別是伴隨著電動(dòng)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方案的推廣以及電動(dòng)機(jī)動(dòng)化的開始，我們有理由期待蓄電池的更多新篇章。

二、蓄電池的結(jié)構(gòu)

一個(gè)12V蓄電池由六個(gè)串聯(lián)的單體電池構(gòu)成。它們安裝在由隔板分隔的殼體中。

每個(gè)蓄電池的基本模塊都是單體電池。單體電池由一個(gè)極板組構(gòu)成，它是由一個(gè)正極板組和一個(gè)負(fù)極板組組合而成的。

極板組由電極和隔板構(gòu)成。每個(gè)電極都是由一個(gè)鉛欄板和活性物質(zhì)構(gòu)成的。隔板（微孔絕緣材料）用于分離不同極性的電極。電極或極板組在充滿電時(shí)沉浸在38％濃度的硫酸溶液中（電解液）。

接線端子、單體電池和極板連接器由鉛制成。正極和負(fù)極具有不同的直徑。正極總是比負(fù)極粗。不同的直徑可以避免蓄電池連接錯(cuò)誤（防止接錯(cuò)極）。單體電池連接線穿過(guò)隔板。

蓄電池的外殼（模塊箱）由耐酸性絕緣材料制成，外面由底板固定蓄電池。上面外殼通過(guò)端蓋封閉。

通過(guò)連接線串聯(lián)連接單體電池，為車輛提供所需的電壓。始終確保一個(gè)單體電池的負(fù)極連接另一個(gè)單體電池的正極。

三、蓄電池電解液

鉛蓄電池中使用了用蒸餾水稀釋的硫酸。滿充電狀態(tài)硫酸比例約為38 ％，剩下的是水。硫酸離子能夠在電極之間導(dǎo)電。

硫酸的密度隨著蓄電池充電狀態(tài)而改變，參見如下表格。

表格中的關(guān)系僅適用于無(wú)負(fù)荷的、靜態(tài)的蓄電池。充電或放電和斷開蓄電池之后必須等待至少兩小時(shí)，以達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。

為了防止硫酸溢出造成損壞，可以將硫酸束縛在玻璃纖維中防止蓄電池溶液在外殼損壞時(shí)流出。

四、充放電過(guò)程

1．充電

充電指的是將電能回充到蓄電池中。充電過(guò)程中將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

一旦發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，就會(huì)通過(guò)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。針對(duì)電動(dòng)汽車，12V蓄電池由高壓蓄電池充電。這樣放電時(shí)生成的硫酸鉛（PbSO4）和水（H2O）重新變成了鉛（Pb）、二氧化鉛（PbO2）和硫酸（H2SO4）。

2PbSO4 ＋ 2H2O → PbO2 ＋ 2H2SO4 ＋ Pb

結(jié)果就是酸液密度增加，重新儲(chǔ)備了釋放電能所需要的化學(xué)能。

2．放電

放電指的是從蓄電池中提取電能。放電過(guò)程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

有用電器與蓄電池連接時(shí)，它就會(huì)放電。硫酸的比例減小，水的比例增大。正極板和負(fù)極板上都產(chǎn)生硫酸鉛（PbSO4）。

PbO2 ＋ 2H2SO4 ＋ Pb → 2PbSO4 ＋ 2H2O

結(jié)果就是酸液密度減小。

五、蓄電池技術(shù)參數(shù)和術(shù)語(yǔ)

1．電池電壓

電池電壓是單電池正極板和負(fù)極板之間的電壓。它主要取決于充電狀態(tài)（酸液密度）和蓄電池溫度。鉛蓄電池的單電池額定電壓是恒定的為2V。

2．額定電壓

車輛蓄電池單電池的標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為2V。

整個(gè)蓄電池的額定電壓由單電池的電壓乘以單電池的數(shù)量得出。

對(duì)于帶六個(gè)單電池的車輛蓄電池，標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為 6 x 2 ［V］ ＝ 12 ［V］。

3．端子電壓

端子電壓是蓄電池兩個(gè)接線端子之間的電壓。

4．低溫試驗(yàn)電流

蓄電池在低溫時(shí)的起動(dòng)能力通過(guò)低溫試驗(yàn)電流表示。

低溫試驗(yàn)電流是規(guī)定的放電電流，在該電流下新充滿電的蓄電池在18 °C下，不會(huì)在規(guī)定的時(shí)間之前低于規(guī)定的電壓極限。

5．怠速和開路電壓

開路電壓是蓄電池?zé)o負(fù)荷時(shí)的電壓。

充電或放電過(guò)程后開路電壓改變。只有在某個(gè)等待時(shí)間后，極板之間硫酸濃度平衡時(shí)，開路電壓才能達(dá)到最終值。這個(gè)最終值被稱為開路電壓。

六、纖維蓄電池（AGM蓄電池）

1．定義

玻璃纖維蓄電池，也稱作 AGM 蓄電池或者復(fù)合電池。用于帶自動(dòng)起停系統(tǒng)和能量回收的車輛。玻璃纖維蓄電池是硫酸被束縛在玻璃纖維（AGM）中的蓄電池。這種蓄電池類型可以從蓄電池蓋上的 AGM 字樣和全黑色蓄電池外殼識(shí)別出來(lái)。AGM 是英語(yǔ) Absorbent Glass Mat（吸附式玻璃纖維棉）的縮寫。它指的是由非常細(xì)小的網(wǎng)狀玻璃纖維構(gòu)成的具有很強(qiáng)吸水性的玻璃纖維。因此所有硫酸都被玻璃纖維吸附住。因此玻璃纖維蓄電池是防泄漏的。

蓄電池外殼仍然有可能溢出極少量的硫酸，但僅有幾毫升。

蓄電池通過(guò)蓄電池蓋封閉。單電池密封塞和排氣通道包含在蓋中。

對(duì)于充電時(shí)產(chǎn)生的氣體排放問(wèn)題，因?yàn)椴ＡЮw維蓄電池（AGM 蓄電池）是封閉的系統(tǒng)，所以每個(gè)單電池都通過(guò)一個(gè)閥門與大氣隔開。

2．結(jié)構(gòu)特征

① 黑色蓄電池蓋，黑色外殼；

② 無(wú)酸液液位顯示；

③ 隔板在玻璃纖維中；

④ 封閉（單電池閥門帶過(guò)壓時(shí)的排氣功能）；

⑤ 2－D信息欄，用于通過(guò)掃描儀快速識(shí)別。

3．優(yōu)點(diǎn)

① 免維護(hù)，防漏；

② 無(wú)極板運(yùn)動(dòng)；

③ 無(wú)酸液分層；

④ 使用壽命長(zhǎng)；

⑤ 功率較高；

⑥ 高可靠性；

⑦ 在直至25°C的情況下確保冷起動(dòng)安全；

⑧ 設(shè)計(jì)用于非常頻繁的充放電過(guò)程。

4．缺點(diǎn)

① 造價(jià)高；

② 比濕蓄電池溫度敏感性更高。

七、蓄電池?cái)嚅_元件

蓄電池安裝在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)或行李廂內(nèi)時(shí)使用一個(gè)蓄電池?cái)嚅_元件。這個(gè)斷開元件的任務(wù)是斷開從蓄電池到起動(dòng)器和發(fā)電機(jī)的導(dǎo)線。發(fā)生事故時(shí)，如果在發(fā)電機(jī)或起動(dòng)機(jī)導(dǎo)線上出現(xiàn)短路，則通過(guò)分離元件可以避免車輛起火。如果發(fā)生事故時(shí)觸發(fā)了安全氣囊，則會(huì)自動(dòng)激活蓄電池?cái)嚅_元件。車尾碰撞時(shí)隨著安全帶張緊器的觸發(fā)而激活蓄電池?cái)嚅_元件。

蓄電池?cái)嚅_元件可能使用以下部件：

蓄電池?cái)嗦芬?/p>

蓄電池?cái)嚅_繼電器

1．蓄電池?cái)嗦芬?/p>

蓄電池?cái)嗦芬魑挥诎踩铍姵囟俗又小?/p>

安全蓄電池端子總是直接固定在蓄電池正極上。

（1）起始位置

（2）引爆

蓄電池?cái)嗦芬鞯耐七M(jìn)劑引爆時(shí)，膨脹的氣體推動(dòng)錐形銷沿箭頭方向離開初始位置。

（3）終端位置

錐形銷被生成的氣體推動(dòng)后，通過(guò)一個(gè)支座避免它回退。由此從蓄電池到起動(dòng)器和發(fā)電機(jī)的導(dǎo)線保持?jǐn)嚅_。

2．蓄電池?cái)嚅_繼電器

另一個(gè)可能斷開從蓄電池到起動(dòng)器和發(fā)電機(jī)的導(dǎo)線的部件是蓄電池?cái)嚅_繼電器。這個(gè)繼電器中集成了一個(gè)蓄電池主開關(guān)和一個(gè)斷開開關(guān)。

激活的蓄電池?cái)嚅_繼電器可以從觀察窗識(shí)別出來(lái)。導(dǎo)線斷開時(shí)觀察窗中不是看到銅線圈而是看到白色蓋板。