摘要：本文针对蓄电池放电能力随蓄电池电解液温度的下降而降低，导致特种车辆在极低温环境下无法正常启动。本文以某型特种车铅酸蓄电池空气加热系统结构为例，通过分析极低温环境下蓄电池周围加热空气的内流场和温度场，评价采用循环加热蓄电池周围空气的方法对蓄电池的加热效果，并通过实验对蓄电池电解液的加热效果进行验证。实验结果表明，采用循环加热蓄电池周围空气的方法，可在规定的启动准备时间内，显著提高铅酸蓄电池电解液的温度，使蓄电池极低温环境下的放电能力增加1.4倍，提高了车辆极低温环境下启动成功的概率。

    随着电解液温度的降低，铅酸蓄电池放电能力会显著下降，影响着靠铅酸蓄电池启动特种车辆在－41℃低温环境下的正常启动。为解决特种车辆－41℃极低温环境启动时，蓄电池放电能力不足的问题，车辆通常加装蓄电池加热保温装置。通过加热发动机冷却液对蓄电池进行加热是曾经尝试过的方法之一。该方法通过热流管道加热蓄电池周围空气，再通过热空气将热量传递给蓄电池，加热效率低，且需要对蓄电池箱进行较大改动。采用循环加热蓄电池周围空气的方法，仅需对原有蓄电池箱做较小改动，加装方便，设计成本低。本文通过分析极低温环境下蓄电池周围加热空气的内流场和温度场，评价采用蓄电池空气加热的方法对蓄电池电解液的加热效果，并通过实验验证采用此法对蓄电池电解液的加热效果，为特种车辆的设计者提供设计参考。

    1 铅酸蓄电池物理结构及充放电过程
    1.1铅酸蓄电池的物理结构
    铅酸蓄电池是应用最广泛的汽车蓄电池，其内部物理结构见图1。铅酸蓄电池主要由排气栓、负极柱、电池盖、整体槽、正极板、隔板、负极板、汇流条和穿壁连接构成。正极板、负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。正极板由活性物质二氧化铅和栅架组成，负极板由海绵状纯铅活性物质和栅架组成。为避免相互接触而短路，正负极板之间用绝缘的隔板隔开。为方便电解液自由渗透，隔板采用多孔性结构，由化学性能稳定，具有良好耐酸性和抗氧化性的非金属材料制成。正、负极板浸在电解液中。电解液一般是由相对密度1.84的纯硫酸和蒸馏水配制而成，密度一般在1.24～1.31 kg / cm3的范围之内。整体槽是极板、隔板和电解液的容器。

    1.2铅酸蓄电池的充放电过程
铅酸蓄电池充电、放电过程中，在正极板、负极板和电解液之间发生电化学反应，其化学反应方程式为

    蓄电池中参与化学反应的物质正极板上是PbO2，负极板上是Pb，电解液是硫酸水溶液。蓄电池放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb均变为PbSO4水溶液，电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。蓄电池充电时，则按相反的方向变化。
    当电解液温度下降时，电解液粘度增加，电解液渗入极板变得困难，从而活性物质的利用率下降，导致蓄电池充放电容量下降。同时，随着电解液粘度增加，内阻增加，内压降变大，蓄电池端电压下降，蓄电池充放电容量也相应下降。因此，当蓄电池电解液温度很低时，对蓄电池电解液进行加热保温，可改变这一现象，增加蓄电池低温环境下的充放电容量，提高铅酸蓄电池的充放电能力。

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