2 航空蓄电池

飞机电源系统CAUC12航空蓄电池2.1航空蓄电池的基本知识2.2酸性蓄电池2.3碱性蓄电池飞机电源系统CAUC2.1航空蓄电池的基本知识航空蓄电池的功用;蓄电池的常用术语蓄电池的充电方法重点：基本概念和充电方法飞机电源系统CAUC航空蓄电池的功用航空蓄电池应急电源辅助电源镇定作用为关键负载供电起动APU等抗负载扰动飞机电源系统CAUC蓄电池的常用术语(1)1．放电速率（Dischargingrate）有两种表示方法：时率：即放电时间，以某电流放电至规定的终止电压所经历的时间。“C”速率：单位为安培。充足电的电瓶用1小时放完称为1C，如容量为40Ah的电瓶，其“1C”速率为40A。C=Q/t飞机电源系统CAUC蓄电池的常用术语(2)2．额定电压(Thenominalvoltage)BAT以2小时速率放出80%的电量时，电瓶所能维持的电压。3．放电终止电压(Theendpointvoltage)BAT在一定条件下放电至能反复充电使用的最低电压。铅酸单体电池放电终止电压为1.8V（5小时放电率），则BAT放电终止电压为21.6V（12个）；碱性单体电池的放电终止电压为1V，则BAT放电终止电压为19V或20V。飞机电源系统CAUC蓄电池的常用术语(3)4．蓄电池的容量(Capacity)BAT在一定放电条件下所能放出的电量称为容量(capacity)，容量的单位为安培小时（Ah）或毫安时（mAh）。容量分类：蓄电池容量理论容量实际容量额定容量比容量，Ah/kg受使用条件影响保证容量飞机电源系统CAUC影响电瓶容量的主要因素放电速率和放电方式。放电时的温度；电解液的密度；极板活性物质的多少；极板面积的大小；飞机电源系统CAUC电瓶容量与温度之间的关系铅酸电瓶：温度对容量影响很大镍镉电瓶：对放电温度及放电率敏感度较低，但温度降低时，放电容量也会减小。飞机电源系统CAUC容量与充放电速率的关系充电：电瓶用较小电流充电时，比用大电流充电放出的电量要多；放电：放电速率越大，容量越小飞机电源系统CAUC蓄电池的常用术语(4)5．蓄电池内阻（Internalresistance）电池内阻=欧姆电阻+极化电阻酸性电瓶的内阻为30毫欧左右，碱性电瓶内阻只有10毫欧左右。6．电池的自放电（Selfdischarging）指电池在存贮期间容量降低的现象原因：电极或电解液中存在杂质；储存温度高；潮湿；表面不干净等.飞机电源系统CAUC蓄电池的常用术语(5)9．电池的使用寿命（life）使用周期：指蓄电池可供重复使用的次数。蓄电池每经历一次全充电和全放电称为一个周期或一个循环。铅BAT镍镉BAT镍氢BAT锂离子BAT标称电压2.01.21.23.6自放电率/月5%20%30%＜10%循环寿命300～500500～1000300～500500～1000飞机电源系统CAUC蓄电池的充电方法蓄电池充电方法恒压充电快速充电浮充电恒流+恒压充电恒流充电专用充电器机载充电器脉冲充电ReflexTM充电法恒压小电流直流发电机充电飞机电源系统CAUC蓄电池的充电方法①脉冲式充电法:脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。飞机电源系统CAUC蓄电池的充电方法②2REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。飞机电源系统CAUC恒压充电优点：①充电速度快；②充电设备简单；③电解液水分损失小。缺点：①冲击电流大；②单体电池充电不平衡；③易造成电瓶过充或充电不足。tU,I0充电电压充电电流飞机电源系统CAUC恒流充电优点：①没有过大的冲击电流；②各单体电池充电平衡；③容易测量和计算充入电瓶的能量（Ah）。缺点：①充电时间长；②过充时析气多，电解液水分损失多；③充电设备较复杂。改进：二阶段恒流充电法tU,I0充电电流充电电压飞机电源系统CAUC2.2酸性蓄电池铅酸蓄电池的结构铅蓄电池的充放电特性铅蓄电池故障及维护飞机电源系统CAUC铅酸蓄电池的结构1）极板2）隔板3）电解液4）外壳5）铅连接条6）极柱飞机电源系统CAUC铅酸蓄电池的结构飞机电源系统CAUC极板：分正极板和负极板，由栅架和活性物质组成。铅蓄电池的构造栅架由铅锑合金铸成，具有良好导电性、耐蚀性和一定的机械强度。正极板上活性物质是二氧化铅（PbO2），呈棕红色；负极板上活性物质是海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。飞机电源系统CAUC•隔板1）隔板的作用：把正、负极板隔开，防止极板短路。2）隔板常用材料：塑料、硬橡胶等。隔板做成一面有沟槽、一面平滑。返回下页飞机电源系统CAUC铅蓄电池的构造将一定数量的正负极板组装起来，中间插进隔板，就组成了单格电池组，这样负极板的数目就比正极板多一片。目的：使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。飞机电源系统CAUC电解液电解液起离子间导电的作用，并参与化学反应。电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.24～1.31g/cm3。电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响，不能用工业硫酸和普通水配制，否则容易造成BAT自行放电，损坏极板。铅蓄电池的构造飞机电源系统CAUC蓄电池的构造正、负极板安装示意图：单体电池极板组1-组装完的极板组，2-负极板，3-隔板，4-正极板，5-联条飞机电源系统CAUC铅蓄电池的放电蓄电池和负载接通后，电池开始放电，电子从负极板流向正极板。飞机电源系统CAUC铅酸蓄电池铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的浓度降低。在充电过程中，电解液的浓度升高。→放电PbO2+2H2SO4+Pb==PbSO4+2H2O+PbSO4+电能正极电解液负极←充电正极电解液负极飞机电源系统CAUC放电过程中：正极:PbO2+4H++SO42-PbSO4+2H2O负极:Pb+SO42-PbSO4+2e-总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O铅酸蓄电池的放电反应放电特点：1）消耗了硫酸，生成水，电解液密度下降；2）生成硫酸铅，内阻增大。飞机电源系统CAUC铅酸蓄电池的放电曲线铅酸蓄电池5小时率放电曲线1.551.61.651.71.751.81.851.91.9522.050123456牵引用铅酸蓄电池5小时率恒流放电曲线时间(h)电压(V)飞机电源系统CAUC充电过程：正极：PbSO4+2H2OPbO2+4H++SO42-+2e-负极：PbSO4+2H++2e-Pb+H2SO4总反应：2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4铅酸蓄电池的充电特性飞机电源系统CAUC铅酸蓄电池正常充电曲线铅酸蓄电池的充电特性飞机电源系统CAUC铅酸蓄电池的使用与维护用苏打水溶液清洗极桩和电缆卡子，再用专用清洁工具进行清洁。清洗后，在电缆卡子上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。飞机电源系统CAUC测量铅酸蓄电池电解液密度用吸式密度计测量电解液密度，其测量过程（见下图）。测得的密度值应用标准温度（+25℃）予以校正（同时测量电解液温度）。飞机电源系统CAUC铅蓄电池的故障及维护（1）自放电现象现象：蓄电池不工作时，容量自行下降，如一昼夜损失Q的1～2%。原因：电池内部有杂质；存放温度高；表面不清洁；措施：选择合格的硫酸和纯水；防止有害杂质落入电池；保持电池清洁；存放温度不要太高。飞机电源系统CAUC铅蓄电池的故障及维护（2）极板的硫酸化现象：极板上有大颗粒的硫酸铅原因：过量放电或充电不足；蓄电池长期放置；电解液减少，使极板暴露在空气中；等等。后果及措施：容量显著下降；充电时电压上升快，放电时电压下降也快；极板硫化严重时，可使极板失去可逆性而损坏。（3）活性物质脱落原因：充电电流过大或过量放电，电池受到剧烈震动；飞机电源系统CAUC2.3碱性蓄电池概述镍镉蓄电池的结构镍镉蓄电池的基本工作原理镍镉蓄电池的充电和电解液调整镍镉蓄电池的容量测试和深度放电飞机电瓶充电器飞机电源系统CAUC碱性蓄电池种类碱性电池的优点：能量密度高，体积重量小；低温性能好；贮存性能较好；寿命长；易于实现小型化。碱性蓄电池镍镉BAT镍氢BAT铁镍BAT银锌BAT飞机电源系统CAUC镍镉蓄电池的结构结构3)(OHNiCd正极板：负极板：电解液：KOHNiOOH飞机电源系统CAUC镍镉蓄电池的基本工作原理镉镍蓄电池的正极为三价氢氧化镍(NiOOH)，负极为海绵状金属镉(cd)，电解液为氢氧化钾溶液(KOH)或者氢氧化钠溶液(NaOH)。NiOOHKOHCd+-放电时：Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O飞机电源系统CAUC放电曲线024681012放电时间（h）放电电压（v）(a)1.01.11.21.31.41.5放电特点：１）初始阶段：下降２）放电电压平稳，特别是大电流放电。飞机电源系统CAUC镍镉蓄电池的故障及维护（1）自放电现象特点：轻微；温度越高，越严重；如+20℃，放置一个月，损失Q的10％左右。但先快后慢而后自行停止；充足电后可长期存放。（2）爬碱故障及内部短路现象：电解液沿着负极柱向上爬行称之为“爬碱”后果：外部短路；寿命后期有内部短路故障（镉枝穿透隔板）（3）记忆效应现象：镍镉蓄电池长时间进行浅放电循环后，电池有自动保持这一特定性能的倾向，称为“记忆”效应，使电池容量下降。飞机电源系统CAUC镍镉蓄电池的充电充电方法：恒流充电法、二阶段恒流充电法、恒流+恒压充电法0123456放电时间（h）放电电压（v）(c)1.01.21.41.670.81.88飞机电源系统CAUC镍镉BAT电解液的调整和补充电解液不足会引起容量降低，过多则容易溢出，堵塞泄气阀，损坏电瓶，甚至爆炸。电解液的调整和补充：在充电结束前进行（电解液泄漏除外），即在小电流充电结束前15～30分钟或充电结束后马上进行。飞机电源系统CAUC镍镉蓄电池的容量测试目的：测试BAT的实际容量方法：充满电，再放电，则Q=I*t判断BAT是否具有额定容量的85%：举例：36Ah碱性电瓶放电时间的要求：放电电流（A）第一个单体BAT达到1V的最小时间9（C/4）3小时24分钟18(C/2)1小时42分钟36(C)51分钟若达不到最小放电时间，就须对电瓶进行维修飞机电源系统CAUC电瓶的深度放电目的：消除单体电池之间的不平衡和镍镉电池固有的记忆效应，以恢复电瓶的容量方法：用两种金属短路夹短路单体电池的两极，具体操作见手册。飞机电源系统CAUC飞机电瓶充电器充电方式：先恒流充电，当电瓶电压达到转折电压时，自动转换到恒压充电模式。恒压充电模式主要用于给电瓶浮充电（Topcharging）。转折电压：由电瓶温度决定一个充电周期：恒流充电恒压充电小电流过充电飞机电源系统CAUC电瓶充电器充电曲线过充电：采用C/10的小电流，过充时间约为基本充电时间的10％左右飞机电源系统CAUC充电器停止充电情形：1）电瓶温度超过63℃；2）充电器过载；3）在APU起动。电瓶充电器控制原理图飞机电源系统CAUCB787-锂离子蓄电池飞机电源系统CAUC复习思考题1.说明蓄电池的组成及参数;简述蓄电池容量的定义及其影响因素;2.掌握铅酸蓄电池和镍镉蓄