第1章 概述和蓄电池a

三 汽车供电系统
●采用双电源： 发电机和蓄电池
●单线制： 用电设备通过搭铁线经机体构成回路
●直流低压电源： 早期： 7伏（发电机）、6伏（蓄电池） 50年代中：14伏（发电机）、12伏（蓄电池）
柴油机：28伏（发电机）、24伏（蓄电池）
未来： 42伏（发电机）、36伏（蓄电池）
第一章 蓄电池
本章介绍 ●蓄电池的功用 ●铅酸蓄电池 ●燃料电池
二 汽车电子控制系统的发展
1. 电子技术在汽车上的应用历程
●1977年数字计算机开始用于点火自动控制系 统。 ●1979年开发了能综合控制点火时刻、排气循 环、空燃比和怠速速度，并具有自我诊断功能 的电子式发动机集中控制系统。 ●1980年开发了使用卡尔曼空气流量计的单点 燃油喷射装置。80年代出现了微机控制的仪表 系统。80年代以后，电子技术在安全、节能、 环保及舒适性方面的应用更广泛。
● 在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极板
的活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流
动性要好。
●蓄电池放电终了时，极板上只有20％—30％的活性物质转
变为硫酸铅。因此，要减轻铅蓄电池的重量，提高供电能力， 应设法提高极板的空隙度，减少极板的厚度，以提高极板活 性物质的利用率。
1.3 蓄电池的工作特性
电解液温度为30℃时，以20 h放电率的电 流连续放电到单格电池端电压降到1.75 V 时所输出的电量，用C20(Ah)表示。
2．额定储备容量
蓄电池的额定储备容量是指完全充足电的蓄 电池，在电解液温度为30℃时，以25A电流放电到 单格电池端电压降到1.75 V时，放电所持续的时间， 单位为min(分钟)。它说明当汽车充电系统失效时，
一 传统汽车电器与新型电子装置
2. 新型电子装置(以计算机为控制核心)
电动车窗 电动门锁 电动后视镜 电动车顶(天窗)
车身
电动天线
自动空调 自动座椅 音响、电视(视听设备)
一 传统汽车电器与新型电子装置
2. 新型电子装置(以计算机为控制核心)
安全性
自动安全带 安全气囊 防撞雷达 倒车报警 防盗系统
信息与通讯
电子仪表显示 导航系统(基于GPS) 车载电话 无线上网
二 汽车电子控制系统的发展
1. 电子技术在汽车上的应用历程
●1948年发明了晶体管,60年代初硅整流二 极管应用于交流发电机,(第一次在汽车上采 用),继而用在点火系统和调节器上。 ●1958年发明了模拟数字集成电路（IC）， 历经了10～15年。1976年模拟计算机控制的 稀混合气燃烧控制系统首次在汽车上使用。
二 汽车电子控制系统的发展
2.汽车电子控制系统的分类（日本）
⑴动力、传动装置控制 ●发动机： 燃料喷射量控制、点火控制、爆震控制、进气 控制、怠速控制。 ● 动力传动装置： 自动变速器控制、巡航控制、牵引控制。 ⑵车辆控制 ●制动： 防抱死系统 ●转向： 动力转向控制、四轮转向控制。 ●悬架： 悬架控制 ⑶车身控制 ●安全装备： 安全气囊、防撞系统、自动刮水器系统。 ●舒适性装备：自动空调、导航系统、电子仪表板。
磷酸燃料电池；熔融碳化物燃料电池；固体氧化
物燃料电池；质子交换膜燃料电池。
蓄电池极板
免维护蓄电池
中，负极板的数量总是比正极板要多一片。
2．隔板 隔板材料应具有多孔性结构，以便电解
液自内渗透，而且化学性能应稳定，具有良 好的耐酸性和抗氧化性。
3.壳体 蓄电池壳体为一整体式结构的容器，极板、 隔板和电解液均装入外壳内。蓄电池电压一 般有6v和12v两种规格，因此，外壳内由间壁 分成3个利6个互不相通的单格。
2. 新型电子装置(以计算机为控制核心)
发动机
燃油喷射控制 进气增压控制 点火控制
空燃比控制 爆震控制 怠速控制 排放控制
一 传统汽车电器与新型电子装置
2. 新型电子装置(以计算机为控制核心)
传动系
电子自动变速器 防滑差速器
底盘
转向系 制动系
动力转向 四轮转向
制动防抱死
行驶系
驱动防滑 巡航控制
悬架控制
电极板一般由几十至几百微米厚的多孔隔板制成，两侧附有
超微粒铂（催化剂）。电解质只允许离子通过，而不允许电
子通过。
●工作原理：
负极板处的氢在铂的催化 作用下，分解为氢离子和
I
e-
+
H2O
电子，氢离子经电解质到
H+
达正极板。正极板处的氧
在铂的催化作用下，与氢 离子及外电路传来的电子 H2
O2
化合生成水。
概述
●传统汽车电器 ●新型汽车电子控制装置 ●汽车电子技术的发展 ● 汽车电气系统
一 传统汽车电器与新型电子装置
1. 传统汽车电器
电源
蓄电池 (6V, 12V,24V)
发电机
直流发电机 交流发电机(硅二极管整流)
调节器
三联调节器 (限流、限压、断流)
电磁式(单、双触电) 单联调节器 电子式(有、无触点)
Pb
PbSO4 负极板
化学反应式：PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
2. 充电过程
放电状态
PbSO4
Ic +-
2H2O
2e
PbSO4
溶解状态
Pb++ +SO4- -
SO4- - + Pb++
外电路接通 充电后生成物
2e
Pb++++
Pb（SO4）2
PbO2 +
正极板
2H2SO4
2e
Pb
二 汽车电子控制系统的发展
3.汽车电子控制系统形式和发展趋势
●采用综合控制系统 例如：发动机集中控制系统，动力传动装
置控制系统 ● 智能化控制系统
例如：智能化自动变速器，安全汽车，智 能交通车辆（能够预测驾驶行为，最佳化车 辆控制系统，还能提升能源效率。） ●采用总线技术 ●电子控制装置小型化 ●占整车成本的比重将不断增加
●极板栅架采用铅钙锡合金或低锑合金（含锑2-3.5%）制
作，减少了析气量、耗水量；
●隔板采用袋式微孔聚氯乙稀隔板将极板包住，壳体底部
不需凸筋，使电解液储存量增多；
●通气孔采用新型安全通气装置，阻止水蒸气和硫酸气体
通过；
●单格电池间的连接条采用穿壁式贯通连接，减小了内阻。
2. 智能蓄电池
智能蓄电池是指由起动用蓄电池（短时大电流，有压降） 和普通蓄电池（长时小电流，无压降）组成。
一 传统汽车电器与新型电子装置
起动机
用电器 (负载)
点火装置(电子点火) 照明装置(前照灯、雾灯、顶灯、行李箱灯、牌照灯等)
信号装置(尾灯、转向灯、制动灯、倒车灯、喇叭等)
刮水电流表、水温表、机油压力表、燃油表、车速/里程表
开关、保险 线路（线束 ）
一 传统汽车电器与新型电子装置
外壳应耐酸、耐热、耐寒、抗震动，并 具有足够的机械强度。
4．电解液
电解液是由相对密度1.84的纯硫酸和蒸 馏水按一定比例配制而成，一般比重为 1.24 ～1.30。不能用一般工业用硫酸和普 通水。
5．蓄电池的产品型号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
第Ⅰ段表示串联的单格电池数；
第Ⅱ段表示蓄电池的类型和特征；
第Ⅲ段表示蓄电池的额定容量。
蓄电池的功用
1. 发动机起动时，向起动机和点火系统等供电。 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. 蓄电池相当于一个容量很大的电容器，可吸收 电气系统随时出现的瞬间过电压(浪涌电压），以 保护电子元器件不被损坏的。
铅蓄电池的性能特点
●内阻小，起动性好，能用作起动型 蓄电池（必须能满足起动发动机起动的需
要，即短时间内(5～l0s)可供给起动机强大 的电流，一般为200A一600 A，有的柴油机
可达l000 A) 。
●构造简单，价格低廉。
1.1 蓄电池的构造与型号
图1-1 蓄电池的构造 1—蓄电池外壳 2—电极衬套 3—正极接线柱 4—连接条 5—加液孔螺塞 6—负极接线柱 7—负极板 8—隔板 9—封料 10—护板 11—正极板 12—肋条
铂 电解质 铂
● 燃料电池类型
根据所使用的燃料不同可分为：
⑴氢燃料电池： 有三种储存方式：高压容器（20～30MPa），相
当于CNG汽车的储气压力；液态氢（-253℃）；金属 吸附氢（金属氢化物）。 ⑵甲醇燃料电池：
燃油箱 转换器改质（改质器） H2 ⑶汽油燃料电池：
燃油箱 转换器改质（改质器） H2 根据所使用的电解质不同可分为：
二 汽车电子控制系统的发展
3.汽车电子控制系统的发展趋势
我国80年代生产的普通桑塔纳和捷达轿车 的 电子装置的价值只占整车成本的2.5%，90年 代初生产的神龙轿车这一比例为2.6%。2002年 生产的帕萨特这一比例上升到18.7%,上海通用 的别克轿车则高达25%.
据估计,到2010年,汽车电子装置占整车的成 本将从2000年的平均15～20%增加到30 ～40%。
性能要求
比能量140 Wh/Kg以上;一次充电行驶里程240Km 以上;循环充电800次以上。
几种电池的比较(比能量 Wh/Kg)
铅酸 镍氢 钠硫 锂离子 飞轮电池 燃料电池
40～50 50～80 90～100 150
150
200～250
2. 燃料电池
燃料电池是利用氢和氧结合生成水的过程而进行 发电的。
负极板
化学反应式：PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O