情景一蓄電池結構與檢修

知識目標1．簡單敘述蓄電池基本結構和型號；2．簡單敘述明蓄電池的基本工作原理；3．正確描述蓄電池的容量及影響因素；4．簡單敘述蓄電池的基本工作特性；

技能目標1．會對蓄電池技術狀況進行檢查和維護；2．會對蓄電池充電；3．能通過現象判斷蓄電池的基本故障；

汽車蓄電池蓄是汽車上的兩個電源之一，價格低廉、結構單、內阻小，短時內給起動機提供強大啟動電流，應用廣泛。蓄電池靠內部的化學反應將化學能轉變為電能給用電設備供電。發電機是在發動機的驅動下，將機械能轉變為電能給用電設備供電。汽車上蓄電池與發電機并聯。

蓄電池是一種可逆的低壓直流電源，它既能將化學能轉化為電能，也能將電能轉換為化。

蓄電池可分為堿性蓄電池和酸性蓄電池兩大類。常用的類型有：普通、干式荷、少需維護或免維護、封閉式免維護蓄電池。1.1蓄電池分類蓄電池汽車用蓄電池鉛酸蓄電池1.2蓄電池的作用1.起動發動機。向啟動機、點火系統、電子燃油噴射系統和汽車的其它電氣設備供電。

2.備用供電。當發動機低速運轉，向用電設備和發電機磁場繞組供電。

3.存儲電能。發動機中、高速運轉時，將發電機剩余電能轉化為化學能儲存起來。

4.協同供電。發電機過載時，協助發電機向用電設備供電。

5.穩定電源電壓，保護電子設備。蓄電池相當于一個大電容器，能吸收電路中出現的瞬時過電壓，保護電子元件，保持汽車電器系統電壓穩定。1.3蓄電池的結構

極板、隔板、電解液、外殼

極板—由柵架和活性物質組成。正極板：二氧化鉛（PbO2),棕紅色負極板：海綿狀純鉛（Pb）,深灰色注意：負極板比正極板多一塊。1、極板

活性物質正極板上的活性物質為二氧化鉛（PbO2），呈深棕色。負極板上的活性物質為海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。注意：因為正極板化學反應劇烈，所以在單格電池中，負極板總比正極板多一片。使每一片正極板都處于兩片負極板之間，保持其放電均勻，防止變形。

為了增大容量，一般將多片正極板（4~13片）和多片負極板（5~14片）分別并聯，組成正負極板組,如圖1-7所示。4)極板組的結構蓄電池構造隔板：在正、負極板間起絕緣作用，可使電池結構緊湊。A、隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻。B、隔板一面平整，一面有溝槽。溝槽面對著正極板。使充放電時，電解液能通過溝槽及時供給正極板，當正極板上的活性物質PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。

2、隔板由純硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成，一般密度為1.24--1.31g/cm3，使用中應根據地區、氣候條件和制造廠的要求而定。

注意：不允許用工業硫酸和自來水、井水、河水等配制。因其雜質多，易引起自放電，從而影響蓄電池壽命。

3、電解液

殼體用于盛裝電解液和極板組。外殼應耐酸、耐熱、耐振動沖擊。

外殼由橡膠外殼和聚丙烯塑料兩種，普遍采用的是塑料外殼。外殼為整體式結構，殼內間壁分成3個或6個互不相通的單格。蓄電池單格電池之間均用鉛質聯條串聯，如圖所示。

注意：每個單格電池設有一個液孔，可以加注電解液或檢測電解液密度。孔蓋上設有通氣孔，便于排出蓄電池內部氣體，防止外殼漲裂，發生事故。4.殼體單格電池間穿壁連接示意圖5.聯條和極樁

聯條的作用將每單格（2V）串聯，提高蓄電池電壓，它是由鉛銻合金制成。有傳統外露式、穿壁式、跨越式。免維護電池的使用優點

（1）使用中不需加水；

（2）自放電少；

（3）耐過充電性能好；

（4）使用壽命長；

（5）內阻小，起動性好。

1.4蓄電池的型號、規格及選用1)我國蓄電池的型號為：機械工業部JB2599-85《鉛蓄電池產品型號編制方法》標準規定。12345例1：EQ1090型車用6-Q-105例2：北京2020型車用6-QA-60串聯單格電池數額定電壓是該數字2倍蓄電池類型:Q啟動鉛蓄池；第二字母為蓄電池結構特征性額定容量特殊性能1——表示串聯的單格電池數，用阿拉伯數字表示。2——表示電池用途，用漢語拼音字母表示。用Q——起動用蓄電池；M——摩托車用蓄電池；Jc——船用蓄電池；HK——飛機用蓄電池；3——極板類型，用A——干荷電鉛蓄電池；B——薄型極板；W——無需維護鉛蓄電池；4——指20h率額定容量，用阿拉伯數字表示，單位為A·h；5——特出性能，用漢語拼音字母表示，G——高起動性能。2)進口蓄電池的規格進口蓄電池的容量規格是蓄電池國際協會（BCI和）和汽車工程學會（SAE）聯合制定的。1）儲備容量（RC）指標是用時間來表示的，單位為分鐘。2）冷起動性冷起動電流（CCA）是指在-17.80C-28.90C性（-200F）條件下，可獲得的某特定意義的最小電流。

2.2.4蓄電池規格的選擇1.電壓必須和汽車電器系統的額定電壓一致。2.容量必須滿足汽車起動的要求。3.蓄電池大小必須合適。1.5蓄電池工作原理和特性1.蓄電池工作原理1）蓄電池放電過程蓄電池的化學能變成電能的過程稱放電過程。如圖所示。蓄電池放電示意圖2）充電過程電能變成化學能如圖所示。蓄電池充電示意圖蓄電池充放電過程中的化學反應方程式為：

PbO2+2H2SO4+Pb——2PbSO4+2H2O結論：

（1）充電時，形成氣泡。（2）放電時，電解液密度下降。（3）正極板附近化學反應較負極板附近化學反應劇烈。

放電充電蓄電池充電終了的標志：（1）電解液中劇烈冒汽泡，呈沸騰現象。(電解水)（2）電解液相對密度上升到最大值，且在2~3h小時內不再上升。（3）單格端電壓上升到最大值（2.7V），且在2~3小時不再升高。蓄電池的容量及其影響因素1.蓄電池的容量

概念

表示蓄電池的供電能力。當蓄電池以恒流放電時，其容量Q等于放電電流I和放電時間t的乘積，既Q=It（Ah）

分類

（1）額定容量將充足電的新蓄電池在電解液溫度為25℃時，以20h放電率的放電電流連續放電，至12V蓄電池端電壓下降到10.5±0.05V時所輸出的電量。（2）儲備容量以25A電流恒流放電至單格電池平均電壓降到1.75V時，所維持的放電時間，單位為分鐘。2.影響容量的因素（1）構造因素對容量的影響

極板厚度越薄，活性物質的利用率就越高，容量就越高。

極板面積越大，同時參與反應的物質就越多，容量就越大。

同性極板中心距越小，蓄電池內阻越小，容量越大。（2）使用因素對容量的影響

1)放電電流放電電流越大，蓄電池輸出的容量越小。

注意

在使用起動機時，必須嚴格控制起動時間，每次接入起動機的時間不得超過5s，兩次起動應間隔15s以上放電電流與容量關系2)電解液溫度電解液溫度降低，蓄電池輸出的容量減小，如圖1-15所示。注意冬季應注意對蓄電池的保溫溫度↓→粘度↑→滲入極板困難，活性物質利用率↓→Q↓；

同時，粘度↑→內阻↑→內壓降↑→端電壓↓→Q↓。電解液溫度與容量關系3)電解液的相對密度

實踐證明，采用較低的電解液相對密度，可以提高蓄電池輸出大電流的能力和大電流放電時的容量。電解液相對密度對容量的影響如圖1-16所示。注意冬季，在不致結冰的前提下，應盡量采用稍低密度的電解液。電解液相對密度與容量關系蓄電池的充電充電方法（1）定流充電

在充電過程中，充電電流恒定不變（通過調整電壓，保證電流不變）。

優點為：充電電流可任意選擇，有益于延長蓄電池壽命，可用于初充電和去硫化充電。

缺點是充電時間長，且需要經常調整充電電流。

（2）定壓充電在充電過程中，充電電壓恒定不變。是蓄電池在汽車上由發電機對其充電的方法。

優點為：充電速度快，充電時間短，充電電流IC會隨著電動勢E的上升，而逐漸減小到零，使充電自動停止，不必人工調整和照管。

缺點是：充電電流大小不能調整，所以不能保證蓄電池徹底充足電，也不能用于初充電和去硫化充電。

（3）脈沖快速充電法

以脈沖大電流充電來實現快速充電的方法。

①大電流恒流充電IC=（0.8～1）C20至單池電壓升至2.4V；

②前停充15～25ms；

③反向脈沖充電IC=（1.5～2.0）C20t=150～1000us；

④后停充25～40ms，如此循環，直至充足電。(4)智能快速充電

利用單片機的智能功能，控制充電電流按照最佳充電電流變化而實現快速充電的方法。（5）蓄電池充電時的連接1）定流充電時的連接采用串聯法即把同的蓄電池串聯起來接如充電電源。可串聯蓄電池單格總數和電池只數為：蓄電池單格總數=充電機的額定充電電壓/2.7串聯12V蓄電池數=充電機的額定充電電壓/（2.7Χ6）注意所有串聯支路的蓄電池，其容量最好相同，否則充電電流必須按容量最小的電池來選定2）定壓充電時的連接采用并聯法即把不同的蓄電池并聯起來接如充電電源注意并聯蓄電池的數目必須按充電設備的最大輸出電流決定。

充電種類1）初充電

對新蓄電池或更換極板后的蓄電池進行的首次充電。步驟：檢查外部、通氣孔→加注電解液→選擇充電電流（IC1=Q20/15，IC2=Q20/30）→連接蓄電池-充電過程中應注意問題→調整電解液密度。2）補充充電

蓄電池使用后的充電。步驟：檢查外部、通氣孔、液面高度→液面不足補加蒸餾水至極板上沿15mm→檢查單格電壓→選擇充電電流（IC1=Q20/10，IC2=Q20/20）→充電時間約為13～16h。

3）間歇過充電

間歇過充電是避免使用中極板硫化的一種預防性充電。一般應每隔3個月進行一次。

充電方法是先按補充充電方式充足電，停歇1h后，再以減半的充電電流進行過充電，直至充足電為止。4）循環鍛煉充電為迫使相當于額定容量的活性物質都能參加工作，以避免活性物質由于長期不參與化學反應而收縮，每隔一段時間（如：3個月）應對蓄電池進行一次循環鍛煉充電。

充電方法是先用補充充電或間歇過充電將蓄電池充足電，然后，以20h放電率方完電，再用補充充電法充足電即可使用。

4）去硫化充電

蓄電池輕度硫化，可用充電的方法予以消除，方法如下：

（1）倒出電解液，加入蒸餾水沖洗兩次后，再加入蒸餾水；

（2）用IC=Q20/30（A）的電流進行充電，當密度上升到1.15g/cm3時，倒出電解液，再加蒸餾水繼續充電，直至密度不再上升；

（3）以20h率放電電流放電至單池電壓降到1.75V時，再進行上述充電。反復進行以上過程，直至輸出容量達到額定容量的80%以上，即可使用。2.4.3充電注意事項（1）遵守充電電流規范。（2）觀察各單格電池的電壓和密度。（3）觀察電池溫度。（4）充電應連續進行。（5）配制和灌入電解液時，遵守安全操作規則。（6）充電時，備用冷水、10%蘇打溶液或10%的氨水溶液。（7）室內要安裝通風裝置，嚴禁明火。（8）充電設備不應和蓄電池放置在同一工作室。充電設備車上的充電設備為交流發電機。充電專用設備：可控硅整流充電機、硅整流充電機、智能充電機。如圖所示。使用方法圖1-23可控硅整流充電機硅整流充電機硅整流充電機智能充電機1.5鉛蓄電池的使用與維護

蓄電池的正確使用三抓

（1）抓及時、正確充電

1）放完電的電池24h內送充電間；

2）裝車使用電池定期補充充電，放電程度，冬季不超過25%，夏季不超過50%；

3）帶電液存放的蓄電池定期補充充電。

（2）抓正確使用操作

1）每次啟動時間不超過5s，啟動間隔時間15s，最多連續啟動3次；

2）車上蓄電池應固定牢靠，安裝搬運時應輕搬輕放。

（3）抓清潔保養

1）保持蓄電池表面清潔；

2）及時清除蓄電池表面的酸液；

3）經常疏通通氣孔。五防

（1）防止過充和充電電流過大；

（2）防止過度放電；

（3）防止電解液液面過低；

（4）防止電解液密度過大；

（5）防止電解液內混入雜質。

（4）冬季使用蓄電池時的注意事項

（1）應特別注意保持其處于充足電狀態，以防結冰；

（2）冬季補加蒸餾水應在充電時進行，以防結冰；

（3）冬季容量降低，發動機啟動前應進行預熱，每次啟動時間不超過5s，每次啟動間隔應有15s；

（4）冬季氣溫低，蓄電池充電困難，應經常檢查蓄電池存電狀況。1.6蓄電池常見故障的診斷

外部故障：外殼裂紋、極柱腐蝕、極柱松動、封膠干裂。

內部故障：極板硫化、活性物質脫落、極板柵架腐蝕、極板短路、自放電、極板拱曲。1.極板硫化極板上生成白色的粗晶粒硫酸鉛的現象簡稱硫化。

（1）故障現象1）放電時，內阻大，電壓急劇下降，不能持續供給啟動電流；

2）充電時，內阻大，單格電池的充電電壓高達2.8V以上，密度上升慢，溫度上升快，過早出現沸騰現象。（2）產生原因

1）蓄電池長期充電不足或放電后不及時充電，溫度變化時，硫酸鉛發生再結晶；

2）蓄電池液面過低，極板上部發生氧化后與電解液接觸，也會生成粗晶粒硫酸鉛；

3）電解液密度過高、電液不純或氣溫變化劇烈。（3）措施

1）硫化不嚴重時，采用去硫充電法充電；2）硫化嚴重時，報廢；

3）保持蓄電池經常處于充足電狀態：

4）電解液高度應符合規定。2.自行放電蓄電池在無負載的狀態下，電量自動消失的現象稱為自放電。（1）故障特征

如果充足電的蓄電池在30天之內每晝夜容量降低超過2%，稱為故障性自放電。（2）故障原因

1）電解液含雜質過多；

2）電解液密度偏高；

3）電池表面不清潔；

4）柵架中含銻。（3）防止措施

1）使用符合標準的硫酸和蒸餾水配置電解液；2）配置電解液的容器要保持清潔；

3）防止雜質進入電池內；

4）電池表面要保持清潔干燥。（4）處理措施

產生自放電后，將電池完全放電，倒出電解液，取出極板組，抽出隔板，用蒸餾水沖洗之后重新組裝，加入新的電解液。3.活性物質脫落（1）故障特征

蓄電池輸出容量下降，充電時電解液混濁，有棕色物質自底部上升。（2）故障原因

（1）充電電流過大；

（2）過充時間過長；

電解水→產生H2↑和O2↑→沖擊極板上的活性物質；

（3）低溫大電流放電；造成極板拱曲；

（4）汽車行駛時顛簸、振動。4.蓄電池容量達不到規定要求（1）故障現象1)汽車起動時，起動機轉速很快地減慢，轉動無力；2）按喇叭聲音弱、無力；3）開啟前照燈，燈光暗淡。（2）故障原因1）使用新電池前未按要求進行初充電；2）發電機調節器電壓調得過低，使蓄電池經常充電不足；3）經常長時間起動起動機，造成大電流放電，使極板損壞；4）電解液的相對密度低于規定值；5）電解液的相對密度過高或電解液面過低，造成極板硫化。（3）故障排除1）首先檢查蓄電池的外部，看外殼是否良好；2）檢查蓄電池搭鐵接線，極柱的連接夾子有無松動；3）檢查蓄電池密度、高度、調節電壓。2.5.3蓄電池典型故障診斷與排除案例一蓄電池發生爆炸故障現象一輛解放CA1091型裝運水泥的貨車，在炎熱的夏天行駛時，突然發生蓄電池爆炸，還好駕駛員處理得當，才沒有發生交通事故。故障檢修故障分析案例二富康ZX型（1.36L）轎車免維護蓄電池損壞故障的檢修故障癥狀：點火開關置于起動檔，起動機不能運轉：按動喇叭開關，響聲低微；燈光暗淡無光。檢修方法：本章小結1、鉛蓄電池由哪幾部分組成？（極板、隔板、電解液、外殼）2、鉛蓄電池內部分為幾個單格？一格的靜止電動勢約為多少？3、正、負極板上的活性物質各是什么？（正極板Pbo2,負極板Pb）4、鉛蓄電池的每一個單格都有一個加液孔，孔蓋上通氣孔，其作用？5、蓄電池的選擇必須符合哪些要求？6、國產蓄電池的編號規則？7、寫出蓄電池充放電的化學反應綜合方程式，8、蓄電池放電終了特征？放電時兩極板上生成什么物質，電解液有何變化？9、蓄電池充電終了特征？充電時兩極板上各生成什么物質？電解液有何變化？9.何謂蓄電池容量？單位？（蓄電池在規定條件下放出的電量。單位為A.h）10.何謂額定容量？起動容量？11.使用因素對容量有何影響？(放電電流大容量小，環境溫度低容量小）習題與思考一、選擇題：1．鉛蓄電池的內阻大小主要取決于_________。A．極板的電阻B．電解液的電阻C．隔板的電阻2．蓄電池虧電長期放置不用，容易造成_______。A．極板硫化B．極板短路C．活性物質脫落3．蓄電池額定容量與

有關。A．單格數B．電解液數量C．單格內極板片數D．溫度4．

鉛蓄電池使用前，一定要經過初充電。A．干荷電B．普通C．免維護5．蓄電池電解液的相對密度一般為

。A．1.24～1.28B．1.15～1.20C．1.35～1.406．蓄電池在補充充電過程中，第一階段的充電電流應選取其額定容量的

。A．1/l0B．1/l5C．1/207．下列原因哪一個可造成蓄電池硫化

。A．大電流過充電B．電解液液面過高C．長期充電不足8．蓄電池在放電過程中，其電解液的密度是

。A．不斷上升的B．不斷下降的C．保持不變的9．蓄電池在正常使用過程中，如發現電解液的液面下降，應及時補充

。A．電解液B．稀硫酸C．蒸餾水10．蓄電池放電時，端電壓逐漸_______。A．上升B．平衡狀態C.下降D.不變11．蓄電池電解液的溫度下降，會使其容量。A．增加B．下降C．不變12．蓄電池極板上的活性物質在放電過程中都轉變為。A．硫酸鉛B．二氧化鉛C．鉛二、判斷題1．汽車行駛中充電指示燈亮表示蓄電池處于充電狀態。（）2．將蓄電池的正負極板各插入一片到電解液中，即可獲得l2V的電動勢。（）3．在放電過程中，蓄電池的放電電流越大，其容量就越大。（）4．蓄電池主要包括極板、隔板、電解液和外殼等。（）5．蓄電池極板硫化的原因主要是長期充電不足，電解液不足。（）6．在一個單格蓄電池中，負極板的片數總比正極板多一片。（）7．在定電壓充電過程中，其充電電流也是定值。（）8．蓄電池可以緩和電氣系統中的沖擊電壓。（）9．如果將蓄電池的極性接反，后果是有可能將發電機的磁場繞組燒毀。（）10．在放電過程中，正負極板的上的活性物質都轉變為硫酸鉛。（）11．免維護蓄電池在使用過程中不需補加蒸餾水。（）三、簡答題1．為什么單格電池內負極板比正極板多一片？2．汽車蓄電池產生硫化的原因？怎樣才能避免硫化和解決硫化？3.影響蓄電池容量的使用因素有哪些？應注意什么？實訓項目1鉛蓄電池技術狀況的檢測一、實訓目的1．了解蓄電池的檢測儀器。2．掌握蓄電池的檢測方法。二、主要實訓儀器１.蓄電池若干個、電解液密度計、溫度計、高率放電計、玻璃棒及管、盛水容器各若干；2．適量凡士林、潤滑脂、蒸餾水、電解液、萬用表。三、實訓步驟1．蓄電池外部檢查2．靜止電動勢（開路電壓）檢測3.蓄電池電解液液面高度的檢查可采用三種方法1）玻璃管測量法用一空心玻璃管插入蓄電池電解液內如圖a)所示。4．電解液相對密度檢測

2）液面高度指示法在容器上刻有兩條高度指示線，如圖b)所示，正常液面高度應介于兩線間。3）加液孔觀察判斷法部分進口小轎車在電解液加液孔內側的標準液面位置處開有方視孔，如圖c)所示。a）b）c）5．負荷試驗檢測（1）用高率放電計測量單格電池的端電壓1）3V高率放電計如圖a)

只能測量單格電壓，接入時間5S，測量電壓和存電量之間的關系電壓V：1.7～1.81.6～1.71.5～1.61.4～1.51.3～1.4放電程度%：02550750說明：上限適用于新的或容量大的蓄電池，下限適用于一般電池。圖a)3V高率放電計圖b)12V高率放電計2)12V高率放電計（圖b）

測12V電池，蓄電池充滿電，密度在1.24g/cm3，接入時間2S~5S；

電壓能保持在：10.5V~11.6V以上，存電量為充足,蓄電池無故障；

電壓能保持在：9.6V~10.5V，存電量為不足,蓄電池無故障；

電壓降到：9.6V以下，存電量嚴重不足或蓄電池有故障（2）利用專用測試儀測量端電壓(蓄電池檢測儀)如圖1-20所示1）電流選擇按下表

蓄電池容量（A.h）放電電流（A）放電時間（S）端電壓（V）>100200～3001510.250100～170159.630