蓄电池充放电特性，汽车电气实用指南

（一）充、放电特性

1.充电特性

蓄电池的充电特性是指在恒流充电的过程中，蓄电池的端电压和电解液的密度随充电时间变化的规律。图2-8所示为一只6-QA-60型蓄电池以3A的充电电流进行充电时的特性曲线。

图2-8　蓄电池充电特性曲线

由于采用恒流充电，单位时间内所产生的H2SO4量是相等的，因此，电解液密度随时间的变化曲线是一条上升直线。

充电过程中，端电压的变化规律可分为以下4个阶段。

第一阶段，充电开始时，端电压上升较快。这是由于极板活性物质孔隙内部的水迅速消耗，孔隙外部的水还没有来得及渗入极板内部，极板内部电解液相对密度迅速上升引起的。

第二阶段，端电压上升平稳，至单格电压达到2.4V。这是由于该阶段极板内、外离子移动达到动态平衡所致。

第三阶段，端电压达2.4V以后迅速上升至2.7V。这是由于该阶段电解液中的水开始电解，正极板表面逸出O2，负极板表面逸出H2，O2和H2以气泡形式释放出来，电解液呈“沸腾”状态。

第四阶段，此阶段为过充电阶段，其端电压不再回升。为了保证蓄电池充分充电，一般需要过充电2～3h。

过充电时，由于剧烈产生气泡，会在极板内部造成压力，加速活性物质脱落，使极板过早损坏，所以应避免长时间过充电。

充电停止后，附加电位消失，极板孔隙内电解液和容器中的电解液密度趋向平衡，因而蓄电池的端电压又降至2.14V。

蓄电池充电终了的特征如下。

①蓄电池电解液内产生大量气泡，呈“沸腾”状态。

②端电压和电解液密度均上升至最大值，且2～3h内不再增加。

2.放电特性

蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压和电解液的密度随时间变化的规律。图2-9所示为6-QA-60型干荷电蓄电池以20h放电率进行恒流放电的特性曲线。

图2-9　蓄电池放电特性曲线

由于放电过程是恒流放电，电流值不变，单位时间内所消耗的硫酸量相同，因此，电解液的密度随时间呈直线下降。密度每下降0.04g/cm3，蓄电池放电约为25%。

放电过程中，端电压的变化规律可分为以下3个阶段。

第一阶段，放电开始时，端电压由2.14V迅速下降到2.1V左右。这是因为放电前渗入极板活性物质孔隙内部的H2SO4迅速反应变为水，而极板外部的H2SO4还来不及向极板孔隙内部渗透，极板内部电解液相对密度迅速下降，端电压迅速下降。

第二阶段，端电压由2.1V呈直线规律缓慢下降。因为该阶段单位时间极板孔隙内部消耗的H2SO4量与孔隙外部向极板孔隙内外离子移动达到动态平衡。

第三阶段，放电接近终了时，端电压迅速下降到1.75V。因为极板表面已形成大量PbS04，堵塞了孔隙，渗透能力下降；同时，由于极板内部H2SO4消耗量大于H2SO4向极板内部的渗透量，极板内部电解液密度迅速下降（对应的电压叫终止电压，对应的状态叫放电终了）。此时应停止放电，如果继续放电，端电压在短时间内将急剧下降到零，致使蓄电池过度放电，产生硫化故障，缩短蓄电池使用寿命。

放电停止后，由于电解液渗透的结果，使孔隙内外的电解液密度趋于一致，蓄电池单格电池电动势会回升至1.98V。

蓄电池放电终了的特征如下。

①单格电池电压下降至放电终止电压，以20h放电率放电，单格电池终止电压为1.75V。

②电解液密度下降至最小的许可值，大约为1.11g/cm3。

此外，放电终止电压与放电电流大小有关，放电电流越大，连续放电时间越短，允许的放电终止电压也就越低。蓄电池的终止电压与放电电流的关系如表2-2所列。

表2-2　蓄电池的终止电压与放电电流的关系

（二）充电方法(https://www.xing528.com)

蓄电池的充电方法有：定流充电、定压充电和脉冲充电等。常见充电设备有硅整流充电机、晶闸管（可控硅）充电机和快速脉冲充电机等。

1.定流充电

在充电过程中，保持充电电流恒定的充电方法称为定流充电。硅整流充电机和晶闸管充电机都可方便地实现充电电流恒定的控制。采用定流充电可以将不同电压等级的蓄电池串联在一起充电，连接方法如图2-10（a）所示。充电电流应按照容量最小的电池来选择，当小容量蓄电池充足电后，应及时去掉，然后再继续给大容量蓄电池充电。充电时，每个单格需要2.7V，故串联电池的单格总数不应超过n=Uc/2.7（Uc为充电机的充电电压）。

从图2-10（b）所示的定流充电特性曲线可以看出，一般定流充电分为两个阶段：第一阶段以规定的电流进行充电，正、负极板上的PbSO4基本上还原成活性物质；第二阶段，充电电流减半，一直到充电终止。这是为了防止电解液中的水电解。

定流充电的优点是可以任意选择和调整充电电流，因此适用于蓄电池的初充电、补充充电和去硫化充电，且有益于延长蓄电池的使用寿命。缺点是充电时间较长，而且需要经常调整充电电流。

图2-10　定流充电

2.定压充电

在充电过程中，保持充电电压恒定的充电方法称为定压充电。汽车上的充电系统采用电压调节器实现对充电电压恒定控制。定压充电连接方法及特性曲线如图2-11所示。

图2-11　定压充电

采用定压充电时，若充电电压过高，则充电初期充电电流过大，且易发生过度充电现象；若充电电压过低，则蓄电池充电不足。若充电电压选择合适，电池充足后，充电电流会自动趋向于零，使充电自动停止，就不必由人工进行调整和照管。

定压充电的优点是充电效率高，充电4～5h，就可获得90%～95%的电量，可大大缩短充电时间。缺点是由于定压充电电流大小不能调整，不能确保蓄电池完全充足电，不适用于蓄电池的初充电和去硫化充电。

3.脉冲充电

常规充电（定流、定压充电）所需充电时间长，易产生极化现象，而脉冲充电采用自动控制电路对电池进行正反向脉冲充电，克服了充电过程中所产生的极化现象，有效地提高了充电效率。

脉冲充电首先利用充电初期蓄电池可以接受大充电电路的特点，初期采用（0.8～1）Qe的大电流对蓄电池进行定流充电，使蓄电池电量在短时间内达到额定容量的60%左右；当单格电池电压达到2.4V，电解液开始冒气泡时，控制电路使充电转入脉冲充电阶段：先停止25ms，接着再由反向脉冲快速充电，脉宽为150～1000μs，脉幅为（1.5～3）Qe的充电电流；接着再停止充电25ms，然后再用正向脉冲进行充电。周而复始，直到充足电为止。其充电电流波形如图2-12所示。

图2-12　快速脉冲充电

脉冲充电的优点是充电时间短。缺点是由于采用大电流，不适用于蓄电池的初充电和去硫化充电。

（三）充电种类

1.初充电

新蓄电池或更换极板的蓄电池在使用前进行的首次充电，称为初充电。初充电是为了还原普通极板存放期间被氧化的活性物质。因此，初充电对蓄电池的使用性能影响很大，若充电不彻底，会导致蓄电池永久性的充电不足，导致蓄电池容量不足、寿命短。初充电一般采用定流充电。

2.补充充电

蓄电池使用后的充电，称为补充充电。蓄电池在汽车上使用时，经常有充电不足的现象发生。如果长时间出现蓄电池充电不足，则极板极易硫化，使蓄电池容量下降。这时应根据需要进行补充充电，一般每月一次。出现下列情况时，应及时进行补充充电。

①电解液相对密度下降到1.20g/cm3以下。

②冬季放电超过额定容量的25%，夏季放电超过额定容量50%。

③灯光暗淡、起动无力、喇叭沙哑。

补充充电可采用定流充电，也可采用定压充电。若采用定流充电，第一阶段的充电电流为额定容量的1/10，充电至单格电池电压达到2.4V时电流减半，直至充足。若采用定压充电，只需选取合适的充电电压。

3.去硫化充电

对硫化程度较轻的蓄电池，可以通过充电予以消除，其过程如下。

①首先倒出蓄电池内的电解液，用蒸馏水冲洗两次后，再加入足够的蒸馏水。

②接通通电电路，将电流调到初充电第二阶段电流值进行充电。当密度上升到1.15g/cm3时，倒出电解液，换加蒸馏水再次充电，直到密度不再增加为止。

③以20h放电率放电至单格电池电压降到1.75V时，再进行上述充电，充电后又放电，如此循环，直到输出容量达到额定容量值的80%以上以后，即可使用。