1.1 蓄电池的构造与型号
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。用于汽车上的蓄电池,必须满足启动发动机的需要,即在5~10s的短时间内,提供汽车启动机足够大的电流。汽油机启动电流为200~600A,有的柴油机启动电流达1000A。
由于使用的电解液不同,启动型蓄电池分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。铅酸蓄电池结构简单,价格低廉,易于满足大量生产的汽车的需要;同时其内阻小,启动性能好,能在短时间内提供启动机所需要的大电流,因此在汽车上得到广泛应用。
在汽车上,蓄电池与发电机并联向用电设备供电。蓄电池一般安装在发动机舱,如图1-1所示;也有部分车辆的蓄电池安装在后备厢,如图1-2所示。在发动机工作时,用电设备所需电能主要由发电机供给。蓄电池的功用为:发动机启动时,向启动机和点火系供电;发电机不发电或电压较低时向用电设备供电;发电机超载时,协助发电机供电;发电机端电压高于蓄电池电动势时,将发电机的电能转变为化学能储存起来;吸收发电机的过电压,保护车用电子元件。
图1-1 雪佛兰赛欧蓄电池
图1-2 2015款雪佛兰科鲁兹蓄电池
1.1.1 蓄电池的基本构造
铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中插入两组极板而构成的电能储存器,它由极板、隔板、外壳、电解液等部分组成。容器分为3格或6格,每格里装有电解液,正负极板组浸入电解液中成为单格电池。每个单格电池的标称电压为2V,3格串联起来成为6V蓄电池,6格串联起来成为12V蓄电池。蓄电池的构造如图1-3所示。
图1-3 蓄电池的构造
1—护板;2—封料;3—负极接线柱;4—加液孔螺塞;5—连接条;6—正极接线柱;7—电极衬套;8—外壳;9—正极板;10—负极板;11—肋条;12—隔板
1.极板
极板是蓄电池的基本部件,由它接受充入的电能和向外释放电能。极板分正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是二氧化铅,呈棕红色;负极板上的活性物质是海绵状纯铅,呈青灰色。蓄电池在充电与放电过程中,电能和化学能的相互转换是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。
为了增大蓄电池的容量,一般将多片正极板(4~13片)和多片负极板(5~14片)分别并联,组成正极板组和负极板组。安装时,将正负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就成了单格电池。
国产汽车启动用铅酸蓄电池主要有两大类,即干封式蓄电池和干荷电式蓄电池。干荷电式蓄电池与干封式蓄电池的区别在于:其极板组在干燥状态下能够较长时间地保存制造过程中所得到的电荷。干荷电式蓄电池之所以具有干荷电性能,主要是负极板的制造工艺不同。干荷电式蓄电池在2年的保存期中,如果需要交付使用,只需在使用之前加入符合规定密度的电解液就可以了。
2.隔板
为了减少蓄电池内部尺寸,降低蓄电池的内阻,蓄电池内部正负极板应尽可能靠近。但为了避免相互接触而短路,正负极板之间要用绝缘的隔板隔开。
3.电解液
铅酸蓄电池的电解液由密度为1.84g/cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成,密度一般在1.24~1.31g/cm3,蓄电池电解液要用规定的蓄电池专用硫酸和蒸馏水配制,否则电解液中的杂质会影响蓄电池的性能和使用寿命。
4.外壳
蓄电池外壳为一整体式结构的容器,极板、隔板和电解液均装入外壳内。外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动,并具有足够的机械强度。常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料、工程塑料。
5.其他零部件
(1)铅连接条
由于蓄电池各单格为串联连接,因此不同极性的极桩用铅连接条连接起来。
(2)加注孔盖
加注孔盖用橡胶或塑料制成,旋在蓄电池盖的加注孔内。加注孔盖上有通气孔,下端有特制的隔板,其作用是将通气孔与单格上面的空间部分地隔开,以防汽车颠簸时,电解液从通气孔溅出。加注孔盖上的通气孔应经常保持畅通,使蓄电池内部的H2与O2能够排出,以防蓄电池过早损坏或爆炸。若在孔盖上安装一个过滤器,还可以避免水蒸气逸出,减少水的消耗。
1.1.2 蓄电池的型号
按原机械部JB 2599—85《启动型铅蓄电池标准》规定,国产铅蓄电池的型号分为三段,即×-××-×,其含义如下:
第1段表示串联的单格电池数,用阿拉伯数字组成,其标准电压是这个数字的2倍。
第2段表示蓄电池的类型和特征,用汉语拼音字母表示。其中前一部分字母表示蓄电池的类型,如“Q”表示启动用铅蓄电池。后一部分为蓄电池的特征代号,如“A”表示干荷电式,具有两种特征时按表1-1顺序将两个代号并列标志,各代号具体含义见表1-1。
表1-1 铅蓄电池特征代号
第3段表示蓄电池的额定容量,我国目前规定采用20h放电率的容量安培小时数Ah。
此外,有的蓄电池在额定容量后面用一个字母表示其具有的特殊性能,如:Q表示高启动率;S表示塑料槽;D表示低温启动性能好。
例如,CA1170P2K2柴油车用型号为6-QAW-100S的蓄电池,是由6个单格串联而成,标准电压为12V,额定容量100Ah的干荷电式免维护蓄电池,它采用了塑料整体式外壳,薄型极板,使用时只需加入规定密度的电解液,静止0.5h,就可以投入使用。
1.1.3 免维护铅蓄电池的特点
免维护铅蓄电池又称MF蓄电池,现在被越来越广泛地使用,它与普通铅蓄电池相比在构造与使用特性上具有很多特点。
免维护铅蓄电池在使用时失水量少,以保证在整个使用寿命期内无须补充水;同时使用时自放电小,荷电保持能力增强;可避免蓄电池内的硫酸气与外部火花直接接触而发生爆炸;又可借助催化剂钯,帮助排出的氢离子与氧离子结合成水再回到电池中去,减少了水的消耗,因而可以使用三四年不必补加蒸馏水。这种通气装置还可以使蓄电池顶部和接线柱保持清洁,减少接线端头的腐蚀,保证接线牢固可靠。