汽車電氣設(shè)備與維修第2章

1、1 1項(xiàng)目二 汽車蓄電池的檢測與充電任務(wù)任務(wù)1 蓄電池的檢測蓄電池的檢測任務(wù)任務(wù)2 蓄電池的充電及常見故障蓄電池的充電及常見故障拓展知識(shí)拓展知識(shí)項(xiàng)目小結(jié)項(xiàng)目小結(jié)2 2【學(xué)習(xí)目標(biāo)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】(1) 了解蓄電池的分類與型號(hào)。(2) 能正確進(jìn)行蓄電池的拆裝。(3) 掌握鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)與工作原理、工作特性及充電方法。(4) 掌握蓄電池的正確使用和維護(hù)。(5) 能進(jìn)行蓄電池的故障診斷與排除。(6) 了解新型蓄電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及汽車用蓄電池的發(fā)展趨勢。3 3【任務(wù)描述與解析【任務(wù)描述與解析】汽車蓄電池性能不良將導(dǎo)致很多故障，影響汽車的正常行駛。汽車維修中經(jīng)常要對蓄電池進(jìn)行檢測、維護(hù)和修理作業(yè)?，F(xiàn)要求對蓄電

2、池進(jìn)行檢測、維護(hù)作業(yè)，并分析蓄電池的故障原因，記錄檢測數(shù)據(jù)。要完成本任務(wù)，首先要認(rèn)識(shí)蓄電池的作用與結(jié)構(gòu)，理解蓄電池的工作過程，接著要掌握蓄電池檢測、維護(hù)及修理方法。任務(wù)任務(wù)1 蓄電池的檢測蓄電池的檢測4 4【相關(guān)知識(shí)】【相關(guān)知識(shí)】一、蓄電池的作用及類型一、蓄電池的作用及類型為了能安全、舒適地駕駛，汽車上裝有很多的電氣設(shè)備。蓄電池作為汽車電源之一，有非常重要的作用。汽車電源系統(tǒng)除蓄電池外，還有發(fā)電機(jī)。停車時(shí)，汽車上的用電設(shè)備由蓄電池供電；車輛啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)正常工作，為用電設(shè)備供電，同時(shí)給蓄電池充電。汽車用蓄電池首先必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的要求，即在5 s10 s內(nèi)，向啟動(dòng)機(jī)連續(xù)供給強(qiáng)大電流(汽油機(jī)為

3、200 A600 A，柴油機(jī)為800 A1000 A)；5 5其次，在發(fā)電機(jī)發(fā)生故障不能發(fā)電時(shí)，蓄電池的容量應(yīng)能維持車輛行駛一定的時(shí)間。因此，對蓄電池的要求是：容量大，內(nèi)阻小，有足夠的啟動(dòng)能力。6 6蓄電池、發(fā)電機(jī)與汽車用電設(shè)備都是并聯(lián)的，其電路連接如圖2.1所示。蓄電池的功用如下：(1) 在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，蓄電池向啟動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電。(2) 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)電壓較低或不發(fā)電時(shí)，蓄電池向用電設(shè)備供電，同時(shí)還向交流發(fā)電機(jī)磁場繞組供電。(3) 在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)正常供電時(shí)，將發(fā)電機(jī)剩余電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來。(4) 當(dāng)發(fā)電機(jī)過載時(shí)，與發(fā)電機(jī)一起向用電設(shè)備供電；當(dāng)電路中電壓過高時(shí)，能

4、夠穩(wěn)定電氣系統(tǒng)電壓，以保護(hù)電子設(shè)備。7 7圖2.1 汽車電源系統(tǒng)電路示意圖8 8蓄電池是一種可逆的低壓直流電源，它既能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，也能將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。蓄電池有多種類型，電動(dòng)汽車使用的蓄電池主要有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、鋅鎳電池、空氣電池等。在傳統(tǒng)汽車上使用最廣泛的是啟動(dòng)型鉛酸蓄電池，其電解液是稀硫酸溶液?？紤]到鉛酸蓄電池目前使用仍然較為普遍，故本項(xiàng)目仍對這種蓄電池(以下簡稱蓄電池)作重點(diǎn)介紹。啟動(dòng)型鉛酸蓄電池雖然比能較低，但其內(nèi)阻小、電壓穩(wěn)定，在短時(shí)間內(nèi)能提供較大電流，結(jié)構(gòu)簡單、原料豐富。根據(jù)加工工藝不同，汽車用鉛酸蓄電池還可以分成普通型、干荷電型、濕荷電型、免

5、維護(hù)型和膠體型。9 9蓄電池在汽車上的安裝位置根據(jù)車型和結(jié)構(gòu)而定，原則上離起動(dòng)機(jī)越近越好。大多數(shù)轎車的蓄電池裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，也有裝在行李箱內(nèi)，或者裝在后排乘客座椅下方的。10 10二、蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)二、蓄電池的構(gòu)造與型號(hào)1蓄電池的構(gòu)造蓄電池的構(gòu)造鉛酸蓄電池主要由極板、隔板、殼體、電解液、鉛連接條、極柱等部分組成，如圖2.2所示。11 11圖2.2 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)12 121) 極板蓄電池的極板由柵架和活性物質(zhì)組成，活性物質(zhì)填充在柵架上，如圖2.3所示。其作用是依靠極板的活性物質(zhì)和電解液中的H2SO4的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。極板是蓄電池的核心部分，分為正極板和負(fù)極板兩種，正

6、極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，呈深棕色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛(Pb)，呈青灰色。技術(shù)性能較高的蓄電池極板都比較薄且多孔性好，這樣不但能減小蓄電池的體積，并且可以使電解液比較容易滲入極板內(nèi)部，增加蓄電池的容量。13 13柵架的作用是容納活性物質(zhì)并使極板成形，一般由鉛銻合金澆鑄而成。鉛銻合金中含銻6%8.5%，加入少量的銻是為了提高柵架的機(jī)械強(qiáng)度，并改善澆鑄性能。但是鉛銻合金耐電化學(xué)腐蝕性比純鉛差，高銻含量柵架容易產(chǎn)生自放電和柵架的膨脹、潰爛，縮短蓄電池的壽命。在免維護(hù)蓄電池中通常采用鉛-低銻合金柵架(含銻2%3%)和鉛-鈣-錫合金柵架(無銻柵架)。在柵架合金中加入0.1%0.

7、2%的砷，可以減緩腐蝕速度，提高硬度與機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)其抗變形能力，延長蓄電池的使用壽命。14 14由于單片極板上的活性物質(zhì)數(shù)量少，所以存儲(chǔ)的電量少。為了增加蓄電池的容量，通常將多片正、負(fù)極板分別并聯(lián)，用橫板焊接，組成正負(fù)極板組，如圖2.4所示。安裝時(shí)，正、負(fù)極板組相互嵌合，中間插入隔板，形成單格電池。由于正極板的力學(xué)性能差，所以在每個(gè)單體電池中，負(fù)極板總比正極板多一片，這樣正極板就都處于負(fù)極板之間，使其兩側(cè)放電均勻，減輕了正極板的翹曲和活性物質(zhì)的脫落。15 15 圖2.3 極板的構(gòu)造 16 16 圖2.4 極板組17 172) 隔板為了減小蓄電池的內(nèi)阻和尺寸，蓄電池內(nèi)部正、負(fù)極板應(yīng)盡可能地靠近

8、。為了避免彼此接觸而短路，正、負(fù)極板之間要用隔板隔開。隔板材料應(yīng)具有多孔性和滲透性，且化學(xué)性能要穩(wěn)定，即具有良好的耐酸性和抗氧化性。常用的是微孔塑料(聚氯乙烯、酚醛樹脂)和微孔橡膠隔板。若隔板一面平整，一面帶有溝槽，則帶槽面朝正極板，且與底部垂直，這是因?yàn)檎龢O板在充、放電過程中化學(xué)反應(yīng)劇烈，溝槽能使電解液較順利地上下流通。同時(shí)，使正極板上脫落的活性物質(zhì)順利地掉入殼底槽中。18 18免維護(hù)蓄電池通常將隔板做成袋式隔板，將正極板裝入，可起到良好的分隔作用，防止活性物質(zhì)脫落而產(chǎn)生內(nèi)部短路，并且使組裝工藝簡化。19 193) 殼體殼體用于盛裝電解液和極板組。殼體由電池槽和蓋組成，殼體應(yīng)耐酸、耐熱、耐震

9、動(dòng)沖擊?，F(xiàn)在普遍采用的是塑料外殼，塑料殼體不僅耐酸、耐熱、耐震動(dòng)沖擊，而且具有殼壁薄、質(zhì)量輕且易于熱封合，不會(huì)帶進(jìn)有害雜質(zhì)，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。 蓄電池的正、負(fù)極板所能產(chǎn)生的電動(dòng)勢大約為2V，為了獲得更高的電動(dòng)勢，通常要將多個(gè)蓄電池單元串聯(lián)起來，為此，蓄電池殼體內(nèi)部由間壁分隔成若干個(gè)互不相通的單格。2020極板裝入殼體后，上部用與殼體相同材料制成的電池蓋密封。在電池蓋上對應(yīng)于每個(gè)單格的頂部都有一個(gè)加液孔，用于添加電解液和蒸餾水，也可用于檢查電解液液面高度和測量電解液相對密度。加液孔平時(shí)旋入加液孔螺塞以防電解液濺出，螺塞上有通氣孔，可使蓄電池化學(xué)反應(yīng)放出的氣體(H2和O2等)隨時(shí)逸出，防止外殼漲裂

10、而發(fā)生事故。21 214) 電解液電解液是由密度為1.84 g/cm3的純硫酸和蒸餾水按一定比例配制而成的混合液，電解液的純度是影響蓄電池的性能和使用壽命的重要因素。工業(yè)用硫酸和一般的水中因含有鐵、銅等有害雜質(zhì)，絕對不能加入蓄電池，否則容易自放電和損壞極板。在20標(biāo)準(zhǔn)溫度下，電解液的密度一般為1.24 g/cm31.31 g/cm3。電解液的密度高低對蓄電池的性能和壽命有很大的影響。使用中需要根據(jù)地區(qū)、氣候條件和制造廠商的要求而定。22225) 鉛連接條連接條的作用是將單格蓄電池串聯(lián)起來，提高整個(gè)蓄電池的端電壓。單格電池的串聯(lián)方法一般有傳統(tǒng)外露式、穿壁式和跨越式三種方式。早期的蓄電池大多采用傳

11、統(tǒng)外露式鉛連接條連接方式，如圖2.5(a)所示。新型蓄電池則采用穿壁式(如圖2.5(b)所示)或跨越式連接方式(如圖2.5(c)所示)。穿壁式和跨越式連接相比于傳統(tǒng)外露式鉛連接條連接方式，具有連接距離短、節(jié)省材料、電阻小、啟動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)。連接條一般由鉛銻合金鑄造而成，硬橡膠外殼蓄電池的連接條位于電池上方，塑料外殼蓄電池則采用穿壁式聯(lián)條。2323圖2.5 單格電池間的連接方式24242蓄電池的型號(hào)蓄電池的型號(hào)按照原機(jī)械工業(yè)部JB/T 25991993鉛酸蓄電池 產(chǎn)品型號(hào)編制方法規(guī)定，我國蓄電池產(chǎn)品型號(hào)的編制和含義如下。(1) 1表示串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓是該數(shù)字的2

12、倍。(2) 2表示電池類型，蓄電池的類型根據(jù)其主要用途來劃分，用漢語拼音字母表示。第一個(gè)字母為“Q”時(shí)，表示啟動(dòng)型鉛酸蓄電池，摩托車用蓄電池代號(hào)為“M”。2525(3) 3表示蓄電池的特征，為極板類型，用漢語拼音字母表示，省略時(shí)表示為普通型極板。例如，干荷蓄電池用“A”表示；半封閉式蓄電池用“B”表示；免(無)維護(hù)蓄電池用“W”表示。蓄電池特征代號(hào)的含義見表2.1。2626表2.1 蓄電池特征代號(hào)2727(4) 4表示額定容量，指20 h放電率額定容量，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為Ah，單位略去不寫。(5) 5表示蓄電池特殊性能，用漢語拼音字母表示。例如，高啟動(dòng)率用“G”表示；工程塑料外殼用“S”

13、表示；低溫啟動(dòng)性好用“D”表示。省略時(shí)表示為普通型蓄電池。2828型號(hào)和規(guī)格舉例如下：(1) 6QA100：表示該電池由6個(gè)單格串聯(lián)組成，即額定電壓為12 V，額定容量為100 Ah的干荷電式啟動(dòng)型蓄電池。(2) 6QAW100：表示由6個(gè)單格串聯(lián)，額定電壓為12 V，額定容量為100 Ah的起動(dòng)型干荷電免維護(hù)蓄電池。(3) 6QA105G：由6個(gè)單格串聯(lián)，額定電壓為12 V，額定容量為105 Ah的啟動(dòng)用干荷電高啟動(dòng)率蓄電池。蓄電池的型號(hào)一般都標(biāo)注在外殼上。選用汽車蓄電池時(shí)，首先要選起動(dòng)類型，然后再選電壓和容量。2929三、蓄電池的技術(shù)參數(shù)三、蓄電池的技術(shù)參數(shù)1額定電壓額定電壓蓄電池在無充放

14、電且內(nèi)部電解質(zhì)的運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)時(shí)的電動(dòng)勢，稱為靜止電動(dòng)勢。靜止電動(dòng)勢的大小與電解液的密度和溫度有關(guān)，一定程度上能夠反映蓄電池的荷電狀況。蓄電池工作時(shí)，電解液密度總是在1.12 g/cm31.31 g/cm3之間變化。選擇蓄電池時(shí)，一定要選擇額定電壓和車上電氣系統(tǒng)電壓等級(jí)一致的蓄電池。汽車用蓄電池的額定電壓主要有12 V和24V兩種。30302蓄電池的容量蓄電池的容量完全充足電的蓄電池，在規(guī)定的放電條件下所能放出的電量，稱為蓄電池的容量，用字母“C”表示，單位為Ah(安時(shí))。蓄電池容量等于放電電流與持續(xù)放電時(shí)間的乘積，可用下式表示：C=It式中，C為蓄電池容量；I為放電電流；t為放電持續(xù)時(shí)間。

15、31 31蓄電池的容量是標(biāo)志蓄電池對外放電能力、衡量蓄電池質(zhì)量的優(yōu)劣以及選用蓄電池的最重要指標(biāo)。為了準(zhǔn)確地表示出蓄電池的容量，要規(guī)定蓄電池的放電條件。因此，蓄電池出廠時(shí)規(guī)定的額定容量是在一定的放電電流、一定的終止電壓和一定的電解液溫度下測得的。32321) 額定容量國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5008.11991起動(dòng)用鉛酸蓄電池技術(shù)要求和試驗(yàn)方法規(guī)定以20 h放電率額定容量作為啟動(dòng)型蓄電池的額定容量。額定容量是指完全充電的蓄電池，在電解液溫度為25，密度為1.28 g/cm3時(shí)，以20 h放電率的放電電流連續(xù)放電至單格電池平均電壓降到1.75 V時(shí)輸出的電量，用C20表示，單位為Ah。例如，3Q90型蓄電池

16、，在電解液平均溫度為25的情況下，以4.5 A放電電流連續(xù)放電20 h后，單格電壓降為1.75 V，它的額定容量C20=4.520=90(Ah)。33332) 啟動(dòng)容量啟動(dòng)容量表示蓄電池在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的供電能力。啟動(dòng)容量有低溫啟動(dòng)容量和常溫啟動(dòng)容量兩種規(guī)定。(1) 常溫啟動(dòng)容量。常溫啟動(dòng)容量是指電解液溫度在25時(shí)，以5 min放電率(3倍額定容量的電流)持續(xù)放電至單格電壓下降至1.5 V時(shí)所輸出的電量。其放電持續(xù)時(shí)間應(yīng)在5 min以上。3434例如，3Q90型蓄電池，在電解液平均溫度為25的情況下，以270 A放電電流連續(xù)放電5 min后，端電壓降至4.5 V，它的常溫啟動(dòng)容量為270560=

17、22.5(Ah)。(2) 低溫啟動(dòng)容量。低溫啟動(dòng)容量為電解液初始溫度在-18時(shí)，以5 min放電率的電流(3倍額定容量的電流)放電，放電至單格電池電壓降至1 V時(shí)所輸出的電量。其放電持續(xù)時(shí)間應(yīng)該在2.5 min以上。35353) 儲(chǔ)備容量儲(chǔ)備容量表示在汽車充電系統(tǒng)失效時(shí)，蓄電池能為照明和點(diǎn)火系統(tǒng)等用電設(shè)備提供25 A恒流的能力。根據(jù)國標(biāo)GB 5008.11991起動(dòng)用鉛酸蓄電池技術(shù)要求和試驗(yàn)方法規(guī)定，蓄電池在(252)的條件下，以25 A的額定電流恒流放電至單格終止電壓1.75 V(整個(gè)電池終止電壓為10.5 V)時(shí)的放電持續(xù)時(shí)間，稱為蓄電池的儲(chǔ)備容量，單位為min。36363冷啟動(dòng)電流冷啟動(dòng)

18、電流冷啟動(dòng)電流通常規(guī)定為在-18時(shí)，蓄電池持續(xù)放電30 s至端電壓為7.2 V時(shí)所能提供的電流，是蓄電池對于低溫啟動(dòng)性能的表現(xiàn)。3737四、蓄電池的工作原理及特性四、蓄電池的工作原理及特性1蓄電池的工作原理蓄電池的工作原理蓄電池的工作過程就是化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換過程。放電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能供用電設(shè)備使用；充電時(shí)則將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來。下面將從蓄電池電勢的建立、放電過程和充電過程三個(gè)方面來介紹蓄電池的工作原理。1) 電勢的建立蓄電池的電解液是硫酸(H2SO4)的水溶液，水和硫酸都是具有極性鍵的分子。在混合溶液中，硫酸在水分子的作用下電離：3838H2SO4=HSO4+H+當(dāng)極板浸入電解液中

19、，由于少量的活性物質(zhì)溶解于電解液，因而產(chǎn)生了電極電位；又由于正、負(fù)極板電極電位不同，形成了蓄電池的電動(dòng)勢。正極板上的活性物質(zhì)二氧化鉛(PbO2)溶于電解液，與水作用生成氫氧化鉛(Pb(OH)4)，再離解成正四價(jià)鉛離子(Pb4+)和氫氧根離子(OH-)。這樣，正極板上附著Pb4+，使得正極板的電位比電解液電位高2.0 V。3939負(fù)極板上的活性物質(zhì)鉛(Pb)失去電子生成正二價(jià)鉛離子(Pb2+)，溶于電解液中，電子留在負(fù)極板上，從而使負(fù)極板與電解液之間建立起電極電位。負(fù)極板相對于電解液是負(fù)電位，約為-0.1 V。這樣，正、負(fù)極板之間就形成約2.1 V的電位差，這就是蓄電池的靜止電動(dòng)勢，實(shí)際測量的結(jié)

20、果一般為E0=2.044 V。40402) 放電過程蓄電池的放電過程是蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。當(dāng)蓄電池充足電時(shí)，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極板上的活性物質(zhì)是純鉛，電解液為硫酸的水溶液。當(dāng)電路接通開始放電時(shí)，電流從正極經(jīng)過負(fù)載流向負(fù)極(即電子從負(fù)極到正極)，使正極電位降低，負(fù)極電位升高，破壞了原有的平衡。放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過程如圖2.6所示。41 41圖2.6 鉛蓄電池的放電過程4242在正極板處，Pb4+和電子結(jié)合，變成二價(jià)鉛離子Pb2+，Pb2+與電解液中的結(jié)合生成的PbSO4，沉附于正極板上。在負(fù)極板處，Pb2+與電解液中的結(jié)合，生成PbSO4，沉附在負(fù)極板上。而極板上的金屬鉛

21、繼續(xù)溶解，生成Pb2+和電子。整個(gè)放電過程化學(xué)反應(yīng)方程式為PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電4343如果電路不中斷，上述化學(xué)反應(yīng)將繼續(xù)進(jìn)行，使正極板上的PbO2和負(fù)極板上的Pb都逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO4，電解液中的H2SO4逐漸減少而水成分逐漸增多，電解液的相對密度逐漸減小，蓄電池內(nèi)阻不斷升高。這個(gè)過程一直持續(xù)到化學(xué)反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行為止。理論上，放電過程可以進(jìn)行到極板上的活性物質(zhì)全部變?yōu)榱蛩徙U為止，而實(shí)際上是不可能的，因?yàn)殡娊庖翰荒軡B透到活性物質(zhì)的最內(nèi)層。因此，采用薄型極板、增加多孔率、提高極板活性物質(zhì)的利用率可提高蓄電池的容量。44443) 充電過程蓄電池的充電過程是將電能

22、轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。如果把放電后的蓄電池接上一個(gè)直流電源，使蓄電池的正極接上直流電源的正極，負(fù)極接上直流電源的負(fù)極，則當(dāng)外加電源的電壓高于蓄電池的電動(dòng)勢時(shí)，在直流電源電壓的作用下，電流將以與放電電流相反的方向流過蓄電池，使蓄電池正、負(fù)極板發(fā)生與放電相反的化學(xué)變化。其化學(xué)反應(yīng)過程如圖2.7所示。4545圖2.7 鉛蓄電池的充電過程4646在正極板處，電解液中的Pb2+在電源電動(dòng)勢的作用下失去兩個(gè)電子變?yōu)镻b4+，它又和電解液中的水離解出來的OH結(jié)合，生成Pb(OH)4，Pb(OH)4又分解為PbO2和H2O，而SO42-則又與電解液中H+結(jié)合生成H2SO4。在負(fù)極板處電解液中的Pb2+在電源電動(dòng)

23、勢的作用下獲得兩個(gè)電子變?yōu)榻饘貾b，沉附在極板上，而SO42-則與電解液中H+結(jié)合生成H2SO4。4747整個(gè)充電過程的反應(yīng)方程式為2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4在充電過程中，電解液中的水被消耗，而硫酸不斷增多，因此，電解液密度逐漸增大。隨著化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，充電將一直進(jìn)行到活性物質(zhì)完全恢復(fù)到放電前的狀態(tài)為止，此時(shí)，蓄電池充電完畢。如果此時(shí)仍然繼續(xù)充電將引起水的電離，生成氫氣和氧氣，從而消耗電解液中的水分。充電4848因此，蓄電池充、放電總的化學(xué)反應(yīng)方程式為PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O4949從蓄電池充放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過程可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1

24、) 可以通過測量電解液密度的方法來判斷蓄電池的充放電程度。蓄電池在放電過程中，電解液中的硫酸將逐漸減少，而水逐漸增多，電解液密度下降；蓄電池在充電過程中，電解液中的水被消耗，硫酸不斷增加，電解液密度增加。(2) 蓄電池放電終了時(shí)，極板上尚余有70%80%的活性物質(zhì)沒有起作用。因此，為了減輕鉛蓄電池的質(zhì)量，提高供電能力，應(yīng)該充分提高極板活性物質(zhì)的利用率，在結(jié)構(gòu)上提高極板的多孔性，減小極板厚度。5050(3) 蓄電池在充放電過程中，電解液密度發(fā)生變化，主要是由于正極板的活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，因此要求正極板處的電解液流動(dòng)性要好。所以在裝配蓄電池時(shí)，將隔板有溝槽的一面對著正極板，以便電解液的流通

25、。51 512蓄電池的工作特性蓄電池的工作特性為了合理利用蓄電池，需要掌握蓄電池的工作特性。蓄電池的工作特性主要包括蓄電池的靜止電動(dòng)勢、內(nèi)電阻以及充、放電特性。1) 靜止電動(dòng)勢蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)下(充電或放電后靜止2 h3 h)，正、負(fù)極板間的電位差稱為靜止電動(dòng)勢，一般用E0表示。靜止電動(dòng)勢可以用直流電壓表或萬用表(直流電壓擋)直接測量，也可以測出電解液密度，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式換算得到。5252靜止電動(dòng)勢的大小與電解液的相對密度和溫度有關(guān)，當(dāng)相對密度在l.05 g/cm31.31 g/cm3范圍內(nèi)時(shí)，可由下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其近似值：E0=0.85+25式中，25為25的電解液相對密度。當(dāng)電解液的溫度

26、發(fā)生變化時(shí)，實(shí)測所得電解液相對密度可按下式換算成25時(shí)的相對5353密度：25=t+(t-25)式中，t為實(shí)際測得的電解液密度；t為實(shí)際測得的電解液溫度；為密度溫度系數(shù)，其值為0.00075 g/(cm3)，即溫度每升高1，相對密度將下降0.000 75 g/cm3。汽車用蓄電池的電解液密度一般在1.12 g/cm31.31 g/cm3之間，因此蓄電池的單格靜止電動(dòng)勢也相應(yīng)地在1.97 V2.15 V之間變化。54542) 內(nèi)電阻鉛蓄電池的內(nèi)電阻包括電解液電阻、極板電阻、隔板電阻和連接條電阻。蓄電池的內(nèi)電阻大小反映了蓄電池帶負(fù)載的能力。在相同的條件下，內(nèi)電阻越小，輸出電壓越大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。

27、電解液電阻與電解液的溫度和密度有關(guān)，溫度降低時(shí)會(huì)因?yàn)殡娊庖旱酿ざ仍龃?，滲透能力下降而引起電阻增加。而電解液的密度過高或過低都會(huì)導(dǎo)致電阻增大。適當(dāng)采用低密度電解液和提高電解液溫度(如冬季對電池采取保溫措施)，對降低蓄電池內(nèi)阻，提高起動(dòng)性能十分有利。5555圖2.8 電解液內(nèi)電阻隨相對密度變化的關(guān)系曲線56563) 蓄電池的放電特性蓄電池的放電特性是指充足電的蓄電池在恒流放電過程中，蓄電池的端電壓Uf和電解液密度25等參數(shù)隨時(shí)間t而變化的規(guī)律。圖2.9所示為完全充足電的蓄電池以20 h放電率恒流放電的特性曲線。5757圖2.9 蓄電池恒流放電特性曲線5858電解液的相對密度沿直線下降，通常情況下，

28、相對密度數(shù)值減小0.03 g/cm30.038 g/cm3，蓄電池約放電25%。在放電過程中，電解液的相對密度不斷下降，蓄電池電動(dòng)勢E不斷下降，同時(shí)內(nèi)阻R0增加。放電時(shí)由于孔隙內(nèi)的電解液密度小于外部電解液密度，所以放電時(shí)的電動(dòng)勢E總是小于靜止電動(dòng)勢E0。蓄電池的端電壓(Uf)的變化規(guī)律不是均衡的：放電開始時(shí)，端電壓下降較快，中間較平緩，接近放電終了時(shí)又迅速下降。5959在開始放電階段，由于極板孔隙中的硫酸迅速消耗，電解液密度迅速下降，因此，其端電壓從2.1 V迅速下降。隨著極板孔隙內(nèi)電解液密度的不斷下降，孔隙內(nèi)外電解液相對密度差不斷增大。在密度差的作用下，電解液向極板孔隙內(nèi)滲透，當(dāng)滲入的新電解

29、液完全補(bǔ)償了因放電時(shí)化學(xué)反應(yīng)而消耗的硫酸量時(shí)，端電壓將隨著整個(gè)容器內(nèi)電解液相對密度的降低而緩慢地下降，此時(shí)端電壓按照近似直線規(guī)律緩慢下降到1.85 V。接著，電壓又迅速下降至1.75 V，此時(shí)應(yīng)停止放電，并稱此電壓為單格電池的終止電壓。放電接近終了時(shí)，端電壓迅速下降。6060這是由于放電接近終了時(shí)，化學(xué)反應(yīng)深入到極板的內(nèi)層，并且放電時(shí)生成的硫酸鉛比原來活性物質(zhì)的體積大(是海綿狀鉛的2.68倍，是二氧化鉛的1.86倍)，硫酸鉛聚積在極板孔隙內(nèi)，使孔隙變小，電解液滲透困難，因而極板孔隙內(nèi)消耗掉的硫酸難以得到補(bǔ)充，造成孔隙內(nèi)的電解液相對密度迅速下降，端電壓也隨之急劇下降。當(dāng)蓄電池到放電終了時(shí)，必須停

30、止放電，如果再繼續(xù)放電即為過放電。過放電對蓄電池是有害的，因?yàn)闃O板空隙中生成的粗結(jié)晶硫酸鉛在充電時(shí)不易還原，會(huì)致使極板硫化，容量下降。61 61停止放電后，由于極板孔隙中的電解液和容器中的電解液相互滲透，電解液密度趨于一致，蓄電池的單格電壓將有所回升，端電壓可逐漸回升到1.95 V。蓄電池放電終了的特征如下： (1) 電解液相對密度下降到最小許可值(約1.11 g/cm3)。(2) 單格電池的端電壓降至放電終止電壓，以20 h放電率放電，單格電壓降至1.75 V。允許的放電終止電壓與放電電流強(qiáng)度有關(guān)，放電電流越大，則放完電的時(shí)間越短，而允許的放電終止電壓越低，見表2.2。6262表2.2 啟動(dòng)

31、型蓄電池放電率與終止電壓的關(guān)系注：C20為20 h放電率的額定容量。63634) 蓄電池的充電特性蓄電池的充電特性是指在恒流充電過程中，蓄電池的充電電壓Uc、電動(dòng)勢E和電解液密度25等參數(shù)隨時(shí)間t而變化的規(guī)律。蓄電池以20 h充電率恒流充電的特性曲線如圖2.10所示。6464圖2.10 蓄電池恒流充電特性曲線6565充電時(shí)，充電電源電壓必須克服蓄電池的電動(dòng)勢E和蓄電池內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降IcR0。因此，充電過程中蓄電池的端電壓總是大于蓄電池的電動(dòng)勢E。由于采用恒流充電，單位時(shí)間內(nèi)所生成的硫酸量基本恒定，所以，電解液相對密度隨著時(shí)間成直線上升，靜止電動(dòng)勢E0也由于相對密度的不斷上升而增加。在充電過程

32、中，蓄電池端電壓的變化規(guī)律是：開始充電階段，電壓迅速上升；進(jìn)入穩(wěn)定階段，電壓緩慢上升到2.4 V，同時(shí)有氣泡產(chǎn)生；接著電壓又迅速上升到2.7 V左右穩(wěn)定不變；切斷充電電流，電壓逐漸下降到一定值后不再變化。6666開始充電時(shí)，活性物質(zhì)和電解液的作用首先是在極板的孔隙中進(jìn)行的，孔隙內(nèi)迅速生成硫酸，使孔隙內(nèi)的電解液相對密度迅速增大，端電壓Uc迅速上升。隨著充電的不斷進(jìn)行，生成的硫酸量增多，硫酸將開始不斷地向孔隙外擴(kuò)散，當(dāng)硫酸生成的速度與擴(kuò)散速度達(dá)到平衡時(shí)，端電壓隨整個(gè)容器內(nèi)電解液密度變化而緩慢上升。當(dāng)充電接近終了時(shí)，單格蓄電池端電壓將達(dá)到2.3 V2.4 V，這時(shí)極板上的硫酸鉛(PbSO4)已經(jīng)基本

33、轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U(PbO2)和海綿狀鉛(Pb)，如果再繼續(xù)充電，電解液中的水將開始分解而產(chǎn)生氫氣和氧氣，并以氣泡的形式劇烈放出，形成所謂的“沸騰”狀態(tài)。6767由于氫離子在極板上與電子的結(jié)合不是瞬間完成而是緩慢進(jìn)行的，于是靠近負(fù)極板處會(huì)積存有較多的正離子“H+”，使極板相對電解液產(chǎn)生附加電位差(也稱氫過電位，約0.33 V)，導(dǎo)致單格電池的充電電壓急劇升至2.7 V左右。從理論上講，當(dāng)單格電池電壓升至2.7 V時(shí)，應(yīng)切斷電路，停止充電，否則將造成蓄電池的過充電。過充電時(shí)，由于劇烈地放出氣泡，會(huì)在極板孔隙內(nèi)部造成壓力，加速活性物質(zhì)的脫落，使極板過早損壞。所以，應(yīng)盡量避免長時(shí)間的過充電。但在實(shí)際充電

34、中，為了保證將蓄電池充足，往往在達(dá)到最高電壓后仍繼續(xù)充電2 h3 h，以保證蓄電池完全充足電。6868整個(gè)充電過程中，極板孔隙內(nèi)的電解液密度比容器中的電解液相對密度稍大一些。因此，蓄電池的電動(dòng)勢E總是高于靜止電動(dòng)勢E0。充電停止后，由于充電電流為0，端電壓Uc迅速下降，極板孔隙內(nèi)電解液和容器中的電解液密度趨向一致，于是單格蓄電池的端電壓又降至2.1 V左右。6969蓄電池充電終了時(shí)的特征如下：(1) 電解液相對密度上升至最大值，且2 h3 h內(nèi)不再增加。(2) 單格端電壓上升到最大值(2.7 V)，且2 h3 h內(nèi)不再增加。(3) 蓄電池電解液中劇烈冒氣泡，呈“沸騰”現(xiàn)象。7070五、影響蓄電

35、池容量的因素五、影響蓄電池容量的因素蓄電池容量的大小與放電允許范圍內(nèi)實(shí)際參與化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)的數(shù)量有直接的關(guān)系。影響蓄電池容量的因素很多，歸納起來可分為兩類：一類是蓄電池本身的結(jié)構(gòu)特征因素，如活性物質(zhì)的數(shù)量、極板的厚度、活性物質(zhì)的孔率等；另一類是使用條件因素，如放電電流、電解液溫度、電解液相對密度等。71 711蓄電池本身的結(jié)構(gòu)特征因素蓄電池本身的結(jié)構(gòu)特征因素1) 極板上活性物質(zhì)的數(shù)量從理論上講，活性物質(zhì)越多，則容量應(yīng)越大。實(shí)際上，正負(fù)極板上只有大約40%50%的活性物質(zhì)參加反應(yīng)。當(dāng)活性物質(zhì)的數(shù)量確定后，其他因素對容量的影響就是對活性物質(zhì)的利用率的影響。極板面積越大，片數(shù)越多，則同時(shí)和硫酸起

36、化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)就越多，容量就越大。國產(chǎn)蓄電池極板面積已統(tǒng)一，每對極板面的容量為7.5 Ah。72722) 極板的厚度極板越厚，電解液向極板深處的擴(kuò)散越困難，活性物質(zhì)越不易參與反應(yīng)。因此，減小極板厚度可以提高活性物質(zhì)的利用率。極板厚度越薄，活性物質(zhì)的利用率就越高，容量就越大。3) 活性物質(zhì)的孔率孔率即活性物質(zhì)的孔隙多少?？茁试酱螅蛩崛芤簲U(kuò)散滲透越容易，容量也相應(yīng)提高。但如果孔率過大，則單位面積活性物質(zhì)的數(shù)量就要減少，容量反而會(huì)下降。73734) 活性物質(zhì)的真實(shí)表面積活性物質(zhì)的真實(shí)表面積包括活性物質(zhì)與電解液直接接觸的表面積和孔隙內(nèi)的表面積。極板的真實(shí)表面積要比極板的幾何尺寸計(jì)算面積大幾百倍，

37、真實(shí)表面積大，容量可相應(yīng)提高。5) 極板中心距極板中心距越小，蓄電池內(nèi)阻越小，所以，在保證有足夠的硫酸量的前提下，縮小極板中心距能夠提高蓄電池的容量。74742使用條件因素使用條件因素1) 放電電流蓄電池的放電電流大，單位時(shí)間所消耗的硫酸多，極板表面活性物質(zhì)的孔隙會(huì)很快被生成的硫酸鉛所堵塞，使極板內(nèi)層的活性物質(zhì)不能參加化學(xué)反應(yīng)，蓄電池的容量減小。圖2.11所示是蓄電池相對容量與放電電流的關(guān)系。7575圖2.11 蓄電池相對容量與放電電流的關(guān)系7676發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)屬于大電流放電，如果長時(shí)間接通起動(dòng)機(jī)，就會(huì)使蓄電池的端電壓急速下降至終止電壓，輸出容量減少，且使蓄電池過早損壞。因此，在起動(dòng)時(shí)應(yīng)注意：

38、一次起動(dòng)時(shí)間不應(yīng)超過5 s，連續(xù)兩次起動(dòng)應(yīng)間隔15 s以上，使電解液充分滲透到極板孔隙內(nèi)部，以提高極板孔隙內(nèi)活性物質(zhì)的利用率和再次起動(dòng)的端電壓，延長蓄電池的使用壽命。77772) 電解液溫度電解液的溫度較低時(shí)，電解液的黏度較高，滲透能力下降，容量降低。同時(shí)，溫度越低，電解液的溶解度與電離度也越低，并且極板收縮，使極板表面的孔隙減小，這樣也加劇了容量的下降。一般溫度每下降1，容量下降約為1%(小電流放電)或2%(大電流放電)。因此，適當(dāng)提高蓄電池的溫度( 40)，對提高蓄電池的容量及起動(dòng)性能有利。所以，在寒冷地區(qū)冬季起動(dòng)汽車時(shí)，由于低溫和大電流放電，蓄電池端電壓下降較多，容易造成起動(dòng)困難，需要特

39、別注意蓄電池的保溫。78783) 電解液密度電解液的相對密度與蓄電池的容量有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增加電解液的相對密度，有利于提高電解液的滲透速度，提高蓄電池的電動(dòng)勢，并減小內(nèi)阻，使蓄電池的容量增大。但相對密度超過某一數(shù)值時(shí)，由于電解液黏度增大使?jié)B透速度減低，又會(huì)使蓄電池的容量減小。起動(dòng)用蓄電池一般使用相對密度為1.26 g/cm31.29 g/cm3的電解液。實(shí)踐證明，電解液相對密度偏低，有利于提高放電電流和容量以及延長蓄電池的使用壽命。冬季在不使電解液結(jié)冰的前提下，也應(yīng)該盡可能采用稍低密度的電解液。7979一、蓄電池的正確使用與維護(hù)一、蓄電池的正確使用與維護(hù)1蓄電池的拆裝蓄電池的拆裝(1)

40、 從汽車上拆卸蓄電池時(shí)，應(yīng)先拆搭鐵電纜，后拆啟動(dòng)電纜。拆卸時(shí)，若發(fā)現(xiàn)蓄電池接線柱螺栓銹蝕難以取出，切莫用錘或鉗敲打，以避免極樁斷裂、極板活性物質(zhì)脫落?？捎脽崴疀_洗后，擰開螺栓，用夾頭拉器將夾頭取下。取下電池時(shí)應(yīng)小心輕放。(2) 往車上裝蓄電池時(shí)，應(yīng)認(rèn)清正、負(fù)極，保持負(fù)極搭鐵。應(yīng)先接啟動(dòng)機(jī)電纜，再接搭鐵電纜，以防扳手搭鐵引起強(qiáng)烈火花?！救蝿?wù)實(shí)施【任務(wù)實(shí)施】8080(3) 安裝電纜端子時(shí)，應(yīng)先用細(xì)砂紙或?qū)Ｓ们鍧嵠髑鍧嵔泳€柱及電纜端子。(4) 維修帶故障自診斷功能的電腦系統(tǒng)時(shí)，在拆蓄電池電纜前，應(yīng)先確認(rèn)記錄故障代碼等。81 812蓄電池的正確使用與維護(hù)(1) 大電流放電時(shí)間不宜過長。汽車起動(dòng)時(shí)，每次

41、起動(dòng)時(shí)間不超過5 s，起動(dòng)間隔時(shí)間應(yīng)大于15 s，最多連續(xù)起動(dòng)3次。(2) 充電系統(tǒng)充電電壓不能過高。當(dāng)充電電壓增高10%12%時(shí)，蓄電池的壽命將會(huì)縮短2/3左右。(3) 及時(shí)、正確充電。盡量避免蓄電池過放電和長期處于欠充電狀態(tài)下工作，放完電的蓄電池應(yīng)在24 h內(nèi)充電。(4) 裝車使用蓄電池定期補(bǔ)充充電。8282(5) 冬季使用蓄電池時(shí)，由于氣溫低，蓄電池充電困難，因此要特別注意保持充足電狀態(tài)，以免電解液密度降低而結(jié)冰。在不結(jié)冰的前提下，盡可能采用密度偏低的電解液。在冬季應(yīng)按規(guī)定加入相對密度為1.4 g/cm3的電解液進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入夏季前應(yīng)吸出少許電解液，加入蒸餾水進(jìn)行調(diào)整。如液面過低，需添加

42、蒸餾水時(shí)只能在充電前進(jìn)行，盡可能地使水和電解液混合。(6) 要保持蓄電池外部的清潔，經(jīng)常清除蓄電池上的灰塵、泥土以及極樁和導(dǎo)線接頭上的氧化物，擦去電池上部和外表面的電解液和污物。8383(7) 要及時(shí)檢查蓄電池在車上安裝是否牢靠，導(dǎo)線接頭與極樁的連接是否緊固。8484二、蓄電池的檢測二、蓄電池的檢測蓄電池技術(shù)狀況的檢查包括蓄電池端電壓的檢查、電解液液面高度的檢查以及電解液密度的測量等。1蓄電池端電壓的檢測蓄電池端電壓的檢測蓄電池的端電壓可用高率放電計(jì)測量，也可以用萬用表測量。這里主要介紹高率放電計(jì)的工作原理及使用方法。高率放電計(jì)如圖2.12所示，一個(gè)電壓表和一個(gè)負(fù)載電阻組成。高率放電計(jì)分3 V

43、高率放電計(jì)和12 V高率放電計(jì)兩種，是按汽車啟動(dòng)時(shí)向啟動(dòng)機(jī)提供大電流的情況設(shè)計(jì)的一種檢側(cè)儀。這里主要介紹12 V高率放電計(jì)。8585圖2.12 高率放電計(jì)8686圖2.13 測量電解液密度8787使用高率放電計(jì)進(jìn)行測量時(shí)應(yīng)將兩叉尖緊壓在單格電池的正、負(fù)極樁上3 s5 s，觀察大負(fù)荷放電情況下蓄電池所保持的端電壓。12 V高率放電計(jì)用于12 V整體電池，使用時(shí)，用力將放電計(jì)兩觸針迅速壓在正、負(fù)極樁上，并保持3 s5 s。對于12 V整體電池，若蓄電池電壓能保持在9.6 V以上，則說明該蓄電池性能良好，但存電不足；若穩(wěn)定在10.6 V11.6 V，則說明存電較足；若電壓迅速下降，則說明蓄電池有故障

44、。88882蓄電池電解液密度檢查蓄電池電解液密度檢查通常用密度計(jì)或折射計(jì)測量蓄電池電解液的密度。1) 用密度計(jì)測量蓄電池電解液的密度(1) 打開蓄電池的加液孔蓋。(2) 把密度計(jì)下端的橡皮管伸入單格電池的加液孔內(nèi)，如圖2.13所示。(3) 用手將橡皮球捏一下，再慢慢放開，電解液就會(huì)被吸到玻璃管中(控制吸入的電解液不要過多或過少，以將密度計(jì)浮子浮起而不會(huì)頂住為宜)。(4) 使管內(nèi)的浮子浮在玻璃管中央(不要相互接觸)，讀出密度計(jì)的讀數(shù)。要求讀數(shù)時(shí)，密度計(jì)刻度線與眼睛平齊。89892) 用折射儀測量蓄電池電解液的密度折射儀又叫折光儀，是能測定透明、半透明液體折射率的儀器。折射儀是根據(jù)不同濃度的液體具

45、有不同的折射率這一原理設(shè)計(jì)而成的。它具有快速、準(zhǔn)確、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。便攜式折射儀如圖2.14所示，其視場如圖2.15所示。測試時(shí)，掀起蓋板，用柔軟絨布將蓋板及棱鏡表面擦拭干凈。將待測液體用吸管吸取，滴于棱鏡表面，合上蓋板輕輕按壓，將折射計(jì)對向明亮處，旋轉(zhuǎn)目鏡使視場內(nèi)刻度線清晰，讀出明暗分界線在標(biāo)示板上相應(yīng)標(biāo)尺上的數(shù)值即可。測試完畢后，用絨布擦凈棱鏡表面和蓋板，清洗吸管，將儀器放還于包裝盒內(nèi)。在測量電池液時(shí)，注意不要灑在皮膚和眼睛上，以防燒傷。9090 圖2.14 便攜式折射儀 91 91 圖2.15 折射儀視場92923電解液液面高度的檢查電解液液面高度的檢查液面高度可用玻璃管測量，如圖

46、2.16所示。測量時(shí)使用內(nèi)徑為3 mm5 mm的玻璃管，豎直插入蓄電池加液孔中，且與極板的保護(hù)片相接觸。另一端用手指堵住，當(dāng)把玻璃管提起時(shí)就把電解液吸入管內(nèi)，管內(nèi)的電解液高度即為電解液高出極板的數(shù)值。電解液液面應(yīng)高出極板上沿10 mm15 mm，電解液不足時(shí)應(yīng)加注蒸餾水。注意：除非確知液面降低是由于電解液濺出所致，否則一般不允許加入硫酸溶液。9393圖2.16 用玻璃管測量電解液液面高度9494表2.3 蓄電池技術(shù)狀況測量記錄9595【任務(wù)描述與解析【任務(wù)描述與解析】蓄電池是汽車電源系統(tǒng)的組成部分之一，在日常使用過程中有時(shí)會(huì)遇到某汽車用蓄電池虧電的現(xiàn)象，現(xiàn)要求選擇恰當(dāng)?shù)某潆姺椒?，按正確的操作規(guī)

47、范對其進(jìn)行充電。汽車在使用和維修過程中，會(huì)經(jīng)常需要給蓄電池充電。這時(shí)首先要了解蓄電池的技術(shù)狀況，確定充電種類，選擇恰當(dāng)?shù)某潆姺椒?，根?jù)相應(yīng)的操作規(guī)范給蓄電池充電。充電過程中要注意充電注意事項(xiàng)。當(dāng)遇到蓄電池故障時(shí)，應(yīng)能查明蓄電池故障的原因，并順利排除故障。任務(wù)任務(wù)2 蓄電池的充電及常見故障蓄電池的充電及常見故障9696【相關(guān)知識(shí)】【相關(guān)知識(shí)】一、蓄電池的充電一、蓄電池的充電蓄電池充電作業(yè)是保證其在整個(gè)使用過程中技術(shù)性能良好，延長使用壽命的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。新蓄電池和修復(fù)后的蓄電池在首次使用前必須進(jìn)行初充電；蓄電池在正常使用過程中為了保持一定容量，延長其使用壽命，還要進(jìn)行一些必要的補(bǔ)充充電、預(yù)防硫化間

48、隙過充電等。97971充電方法充電方法蓄電池的常規(guī)充電方法有定電流充電和定電壓充電，非常規(guī)充電方法有脈沖快速充電。充電時(shí)，必須根據(jù)不同情況選擇適當(dāng)?shù)某潆姺椒?，這樣才能提高工作效率、延長蓄電池的使用壽命。1) 定電流充電蓄電池在充電過程中，充電電流保持恒定的充電方法，稱為定電流充電。這種充電方法的連接如圖2.17所示。9898圖2.17 定電流充電連接簡圖9999在充電過程中，隨著蓄電池電動(dòng)勢的升高，要保持充電電流一定，就必須逐步提高充電電壓。當(dāng)每單格電池的端電壓升高到2.4 V時(shí)，電解液開始產(chǎn)生氣泡，應(yīng)將充電電流減半后保持恒定，直到蓄電池完全充足為止。被充的蓄電池不論是6 V還是12 V，都可

49、以串聯(lián)在一起充電。充電時(shí)，每個(gè)單格電池需要2.7 V電壓，所以串聯(lián)的單格電池總數(shù)不應(yīng)超過n=Uc/2.7(Uc為充電機(jī)的額定電壓)。串聯(lián)的蓄電池最好容量相同，否則充電電流的大小必須按照容量最小的蓄電池來選定，這樣容量大的蓄電池就充電太慢。100100定流充電有較大的適應(yīng)性，可以任意選擇和調(diào)整充電電流，所以可以對各種不同情況的蓄電池充電，其不足之處是充電時(shí)間長。1011012) 定電壓充電蓄電池充電過程中，電源電壓始終保持不變的充電方法稱為定電壓充電，連接方法如圖2.18所示。102102圖2.18 定電壓充電連接簡圖103103定電壓充電開始時(shí)，充電電流很大，此后隨著蓄電池電動(dòng)勢的增大，充電電

50、流逐漸減小。定電壓充電4 h5 h后蓄電池就可以獲得本身容量的90%95%，因而可大大縮短充電時(shí)間，特別適合對具有不同容量的蓄電池進(jìn)行充電。采用定電壓充電時(shí)，應(yīng)選擇好充電電壓。若電壓過高，則充電初期的充電電流過大，容易發(fā)生過充電現(xiàn)象；若充電電壓過低，則會(huì)使蓄電池充電不足。一般每單格電池約需2.5 V，充電初期的最大充電電流不應(yīng)該超過0.3C20，否則應(yīng)適當(dāng)調(diào)低充電電壓，待蓄電池電動(dòng)勢升高后再將充電電壓調(diào)整到規(guī)定值。1041043) 脈沖快速充電脈沖快速充電初期采用(0.81.0)C20的大電流對蓄電池進(jìn)行定流充電，使蓄電池在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到60%左右的容量。當(dāng)單格電池電壓達(dá)2.4 V，電解液開始產(chǎn)

51、生氣泡時(shí)，由控制電路控制，使充電轉(zhuǎn)入脈沖充電階段：先停止充電(前停充)24 ms40 ms，接著再反向脈沖充電，使蓄電池反向通過脈寬為150 s1000 s、脈幅為(1.53)C20的充電電流，接著在停止充電(后停充)25 ms后再利用正脈沖進(jìn)行充電；周而復(fù)始，直到充滿為止。脈沖快速充電電流的波形如圖2.19所示。105105圖2.19 快速充電的電流波形106106脈沖快速充電具有充電時(shí)間大為縮短、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)，因此一般在電池集中、充電頻繁或應(yīng)急部門應(yīng)用較廣泛。這種充電方法由于充電速度快，因而析出的氣體總量雖然小，但出氣率高，對極板的活性物質(zhì)沖刷力強(qiáng)，使活性物質(zhì)易脫落。另外，其輸出容量較低

52、，能量轉(zhuǎn)化率也較低，會(huì)縮短蓄電池使用壽命。1071072充電種類充電種類根據(jù)充電目的的不同，蓄電池的充電作業(yè)可分為初充電、補(bǔ)充充電、預(yù)防硫化間歇過充電、去硫化充電等。1) 初充電新蓄電池或更換極板后的蓄電池在使用之前的首次充電稱為初充電，其目的是為了恢復(fù)蓄電池在存放期間，極板上部分活性物質(zhì)緩慢硫化和自放電而失去的電量。初充電的具體步驟如下：(1) 檢查蓄電池外殼有無破裂，擰下加液口蓋，檢查通氣孔是否暢通。108108(2) 加注電解液。按蓄電池制造廠的規(guī)定，加注一定密度的電解液。注入電解液后應(yīng)靜置3 h6 h，讓電解液充分浸漬極板，待電解液溫度低于35后才能開始充電。若液面因電解液滲入極板而降

53、低，應(yīng)將液面高度補(bǔ)充到高出極板上沿10 mm15 mm。(3) 連接充電電路。將蓄電池的正極與充電機(jī)的正極相接，蓄電池的負(fù)極接充電機(jī)的負(fù)極，并使充電機(jī)可靠接地，準(zhǔn)備充電。109109(4) 選擇充電電流，開始充電，初充電按照充電規(guī)范進(jìn)行，蓄電池充電電流規(guī)范如表2.4所示。新蓄電池在儲(chǔ)存中可能有一部分硫化，充電時(shí)易于過熱，所以初充電一般應(yīng)選用較小的電流。充電分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段的充電電流約為額定容量的1/15，充電至電解液中放出氣泡，單格電池端電壓達(dá)2.4 V為止；第二階段將充電電流減半，充電電流約為額定容量的1/30，繼續(xù)充電到電解液劇烈放出氣泡(沸騰)，相對密度和電壓連續(xù)3 h穩(wěn)定不變?yōu)?/p>

54、止。全部充電時(shí)間約為60 h70 h。110110表2.4 蓄電池充電電流規(guī)范111111充電過程中應(yīng)經(jīng)常測量電解液的密度和溫度。充電初期電解液密度有降低情況，不需要調(diào)整，但要隨時(shí)以相同的電解液把液面高度調(diào)整到規(guī)定值。充電過程中，若溫度上升到40，應(yīng)將充電電流減半；如繼續(xù)上升到45，應(yīng)立即停止充電，并采用風(fēng)冷或水冷的辦法實(shí)行人工降溫，待冷卻至35以下時(shí)再繼續(xù)充電。充電過程中如減少充電電流，則應(yīng)適當(dāng)延長充電時(shí)間。112112(5) 初充電臨近終了時(shí)，應(yīng)測量電解液的相對密度，如不合規(guī)定，應(yīng)用蒸餾水或相對密度為1.40 g/cm3的電解液進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后，應(yīng)再充電2 h，直到電池單格端電壓上升到最大

55、值(或電解液的密度上升到最大值)，并在2 h3 h內(nèi)不再增加，產(chǎn)生大量氣泡，電解液呈沸騰狀態(tài)。這時(shí)蓄電池已經(jīng)充滿，應(yīng)切斷電源，以免過充。新蓄電池充滿電后，應(yīng)以20 h放電率放電，再充電，如此進(jìn)行一至三次充、放電循環(huán)，以此檢查它的容量是否達(dá)到額定容量，并促使極板上未轉(zhuǎn)化的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕镔|(zhì)，以提高蓄電池的容量功能。113113如果第二次放電時(shí)蓄電池的容量不小于額定容量的90%，那么進(jìn)行最后一次充電，便可使用。初充電恰當(dāng)與否，對蓄電池的使用性能極為重要。因此，初充電必須徹底充足。1141142) 補(bǔ)充充電車用蓄電池由于充電系統(tǒng)采用恒壓充電，很難將蓄電池徹底充滿，因此需要進(jìn)行補(bǔ)充充電。為防治硫化，一

56、般每月進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。如有下列現(xiàn)象發(fā)生，必須隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充充電：電解液相對密度下降到1.15 g/cm3以下；冬季放電超過25%，夏季放電超過50%；燈光暗淡、喇叭沙啞(表明電力不足)；起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力(并非起動(dòng)機(jī)或連接線路故障)。另外，蓄電池放置時(shí)間超過一個(gè)月時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充充電；在大量補(bǔ)充蒸餾水后也應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充充電。115115補(bǔ)充充電的步驟如下：(1) 從車輛上拆下蓄電池，清除蓄電池蓋上的臟污，疏通加液孔蓋通氣孔，清除極樁和導(dǎo)線接頭上的氧化物。(2) 檢查并調(diào)整電解液液面高度至規(guī)定值。(3) 用高率放電計(jì)檢查各單格電池電壓的放電情況，要求各單格電池電壓讀數(shù)基本一致。(4) 連接好充電電路，按

57、表2.4選擇第一階段補(bǔ)充充電電流，或以蓄電池額定容量數(shù)值的1/10作為第一階段充電電流，充電至單格電池端電壓達(dá)到2.4 V左右、電解液內(nèi)開始出現(xiàn)氣泡為止。接著將充電電流減半，進(jìn)入第二階段，直至充足電為止。116116(5) 充電完成后，也應(yīng)進(jìn)行電解液相對密度和液面高度的調(diào)整。將加液孔蓋擰緊，擦凈蓄電池表面，即可使用。1171173) 預(yù)防硫化間歇過充電蓄電池充電終了后，繼續(xù)充電是有害的，但考慮到蓄電池在汽車上經(jīng)常處于充電不足或部分放電狀況，可能產(chǎn)生硫化現(xiàn)象，因而為預(yù)防硫化，蓄電池應(yīng)每隔3個(gè)月進(jìn)行一次預(yù)防硫化過充電。在完成補(bǔ)充充電的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一次預(yù)防硫化的過充電，即有意識(shí)地把充電時(shí)間延長，讓蓄

58、電池充電更徹底些，以消除可能產(chǎn)生的輕微硫化。間歇過充電的具體方法是：在正常的補(bǔ)充充電后，停止1 h，再用第二階段的電流繼續(xù)充電，直到電解液大量地冒氣泡時(shí)，再停止1 h，然后再恢復(fù)第二階段的充電。如此循環(huán)，直到接通充電電源，蓄電池在1 min2 min內(nèi)就出現(xiàn)大量氣泡為止。1181184) 去硫化充電蓄電池發(fā)生硫化故障后，內(nèi)阻將顯著增大，充電時(shí)溫升也較快。硫化程度較輕的可以用去硫充電法加以消除，硫化程度嚴(yán)重的鉛蓄電池則只能報(bào)廢。去硫化充電的方法是：先倒出蓄電池內(nèi)的電解液，用蒸餾水反復(fù)沖洗數(shù)次，然后灌入蒸餾水至高出極板上沿10 mm15 mm，用初充電電流進(jìn)行充電，并隨時(shí)測量相對密度。當(dāng)相對密度升

59、到1.15 g/cm3以上時(shí)，可用蒸餾水稀釋，繼續(xù)充至相對密度不再上升后進(jìn)行放電。119119如此反復(fù)多次，或充6 h，中間停2 h，反復(fù)進(jìn)行到在6 h內(nèi)相對密度不變?yōu)橹?。最后參照初充電方法充電并調(diào)整相對密度至規(guī)定值，用20 h放電率放電檢查容量，如果容量達(dá)到額定容量的80%，則說明硫化已基本消除，即可裝車使用。120120二、蓄電池常見故障及排除方法二、蓄電池常見故障及排除方法蓄電池的常見故障分為外部故障和內(nèi)部故障。外部常見故障有外殼裂紋、封口膠破裂、極樁腐蝕等；內(nèi)部常見故障有極板硫化、活性物質(zhì)脫落、自行放電、極板短路等。現(xiàn)就蓄電池的內(nèi)部常見故障產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施進(jìn)行分析。1211211極

60、板硫化極板硫化蓄電池長期充電不足或放電后長時(shí)間未充電，極板上會(huì)生成一層白色的粗晶粒硫酸鉛，這種現(xiàn)象稱為“硫酸鉛硬化”，簡稱“硫化”。這種粗而堅(jiān)硬的硫酸鉛晶粒導(dǎo)電性差、體積大，會(huì)堵塞活性物質(zhì)的孔隙，阻礙電解液的滲透和擴(kuò)散，使蓄電池的內(nèi)阻增加，起動(dòng)時(shí)不能供給足夠的起動(dòng)電流。1221221) 故障現(xiàn)象蓄電池在充電時(shí)，電解液溫度上升過快，容易超過45；充電時(shí)過早的產(chǎn)生氣泡，甚至一開始充電就有氣泡，但電解液密度卻增加得很慢；蓄電池放電時(shí)，內(nèi)阻大，并且電壓下降過快，過早地降至終止電壓；在極板上生成堅(jiān)硬，不易溶解的白色大顆粒。1231232) 故障原因(1) 蓄電池長期充電不足，或放完電后未及時(shí)充電，當(dāng)溫度