学生手册蓄电池的技术性能检测.docx

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学生手册蓄电池的技术性能检测

1.1蓄电池的技术性能检

【情境导入】

一辆丰田卡罗拉1.6L轿车，行驶里程4万km,出现熄火一段时间后，就无法起动的故障。

经检查，蓄电池电压过低，并找出导致蓄电池电压低的原因，给蓄电池充电后，故障消失。

【学习目标】

1．能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。

2．能根据故障现象制定正确的维修计划。

3．能正确选择诊断设备对蓄电池引起的故障进行诊断。

4．掌握蓄电池的结构、作用及工作原理。

5.了解蓄电池的常见故障。

6．能根据环保要求，正确处理对环境和人体有害的废料和损坏的零部件。

【理论知识】

1.1.1蓄电池的作用

汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。

蓄电池作为汽车的电源之一，其主要作用如下：

（1）汽车发动机起动时，蓄电池向起动机及点火系统等供电，同时能向收音机、点烟器及常用灯光等供电。

（2）发电机不发电或发电机低转速运转导致电压较低时向用电设备供电，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。

（3）发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。

（4）当发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。

（5）蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电气系统电压稳定。

1.1.2蓄电池的安装位置

当选择蓄电池在汽车上的安装位置时，应考虑以下因素：

1．汽车部件的重量分布。

2.靠近起动机，以缩短电缆长度。

3．便于拆卸安装。

4．能防止污染。

5．环境温度适宜。

6.减振性好。

一般轿车装在发动机罩内，货车装在车架前部的左侧或右侧，客车多装在车厢内。

蓄电池都是用特制金属框架或防震垫固定的。

1.1.3蓄电池的构造

蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。

目前汽车用的蓄电池多为铅酸蓄电池。

铅酸蓄电池因结构简单、价格低廉、内阻小、起动性能好、能在短时间内提供起动机所需的大电流，因此得到了广泛的应用。

铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器内插入两组极板而构成的电能存储器，它主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条和极柱等组成。

如图1-1-1所示：

图1-1-1蓄电池组成

1.极板

极板是蓄电池的核心，在蓄电池充、放电过程中，电能与化学能的转换就是通过正、负极板上的活性物质与电解液中的硫酸进行电化学反应来实现的。

极板分正极板和负极板两种。

正极板上的活性物质是二氧化铅，呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色。

正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上。

如图1-1-2：

图1-1-2

栅架一般由铅锑合金铸成，其作用是固结活性物质，如上图所示。

铅锑合金中，铅占94%，锑占6%。

加入少量的锑是为了提高栅架的机械强度并改善浇注性能。

2.隔板

为了减少蓄电池内部尺寸，降低蓄电池的内阻，蓄电池内部正、负极板应尽可能靠近。

但为了避免相互接触而短路，正、负极板之间要用绝缘的隔板隔开。

由于电化学反应在液体中进行，有离子迁移运动，为使电解液渗透，隔板应具有多孔性和良好的耐酸性。

因此常见的隔板材料为木材、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉几类。

其中木材价格便宜，但耐酸性差，已很少使用。

微孔橡胶和微孔塑料隔板耐酸性好，成本较低，强度高，使用寿命长。

玻璃纤维隔板具有多孔性好、成本低廉等优点，在使用中得以普及。

近年来，出现了袋式的微孔塑料隔板，它将正极板紧紧套在里面，起到了良好的分隔作用，既减小了蓄电池尺寸，又增大了极板面积，使蓄电池容量增大。

3.电解液

电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，一般由密度为1.84g/cm3的专用硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，为电化学反应提供必要的离子。

电解液的配制应严格选用GB4554-84标准规定的二级专用硫酸和蒸馏水。

且配置时，一定要把浓硫酸缓慢倒入蒸馏水中，并不断搅拌。

电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则黏度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。

汽车用铅蓄电池的电解液密度一般为1.24g/cm3-1.30g/cm3，使用中电解液密度应根据地区、气候条件和制造厂家的要求而定。

气候条件

完全充足电的蓄电池25℃时电解液的密度（g/cm3）

冬季

夏季

冬季温度低于－40℃地区

1.30

1.26

冬季温度高于－40℃地区

1.28

1.25

冬季温度高于－30℃地区

1.27

1.24

冬季温度高于－20℃地区

1.26

1.23

冬季温度高于0℃地区

1.24

1.23

4.外壳

蓄电池外壳用来盛放电解液和极板组，并使蓄电池构成一个整体。

外壳的材料有硬质橡胶和聚丙烯塑料两种，由间壁将其分为3个或6个相互分离的单格，底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间用来容纳脱落的活性物质，以防极板短路。

橡胶外壳的每一单格有一个小盖，塑料外壳采用整体盖。

普通蓄电池每格的中间有一电解液加液孔，平时拧装一个螺塞，螺塞上有一个通气小孔，在使用时应保持其畅通，使蓄电池内化学反应产生的氢气（H2）和氧气（O2）能随时排出。

5.联条

联条用于连接蓄电池各单格。

各单格电池串联连接，目的是为了提高蓄电池的供电电压。

一个单格电池的正极桩与相邻单格电池的负极桩采用联条焊接。

联条连接方式一般分为外露式、内部穿壁式或跨接式等。

为减少蓄电池内电阻和质量，现代蓄电池上采用单格电池直接联条。

各个单格电池的极板通过单格电池间壁以最短的距离相互连接，这样可减少由于外部影响造成短路的危险。

6.极桩

极桩的作用是将蓄电池的电压引出，第一个单格电池的正极板联条与正极柱相连，最后一个单格电池的负极板联条与负极柱相连。

极桩有锥形、侧置式和L形等。

为便于识别，正极桩标“+”，负极桩标“-”号或涂蓝色、绿色等。

1.1.4蓄电池的型号

根据原机械工业部标准JB2599-1985《铅蓄电池产品型号编制方法》规定，蓄电池的型号共分为3段5部分，其排列及含义如下：

第一部分

第二部分

第三部分

串联的单格电池数

蓄电池的类型

蓄电池的特征

蓄电池的额定容量

蓄电池的特殊性能

用阿拉伯数字表示，

如：

3表示3个单格，额定电压为6V；6表示6个单格，额定电压为12V。

用大写的汉语拼音字母表示

如：

Q--起动用铅蓄电池

N--内燃机车用蓄电池

M--摩托车用蓄电池

用大写的汉语拼音字母表示

如：

A--干荷电铅蓄电池

H--湿荷电铅蓄电池

W--免维护铅蓄电池

B--薄型极板

无字母--普通铅蓄电池

20h率放电率的额定容量，单位为A·h，单位略去不写。

用大写的汉语拼音字母表示

如：

G--高起动率

D--低温性能好

S--塑料槽蓄电池

例如：

型号为6－QA－60的蓄电池，是由6个单个串联而成，额定电压12V，额定容量60A·h的起动型干荷电铅蓄电池。

1.1.5蓄电池的工作原理

蓄电池的工作原理就是化学能的和电能的互相转化过程，它分为充电和放电两个过程。

当蓄电池的化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；当蓄电池与外界电源相连而将电能转化为化学能储存起来时，称为充电过程。

如图1-1-3所示：

当铅蓄电池接通外电路放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸变成了水；充电时，正极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中的水变成硫酸。

蓄电池的化学反应方程式为：

Pb+PbO2+2H2SO4→2PbSO4+2H2O

1.1.6蓄电池的型号容量及其影响因素

1.蓄电池的容量

蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力。

一个完全充足电的蓄电池，在允许的放电范围内所输出的电量称为蓄电池的容量，单位为安·小时（A·h）。

蓄电池的容量与放电电流的大小以及电解液的温度有关，在一定放电条件下，蓄电池的容量分为额定容量和起动容量两种。

（1）额定容量：

将充足电的新蓄电池在电解液温度为25℃时，以20h放电率的放电电流连续放电，至12V蓄电池端电压下降到10.5V±0.05V时所输出的电量，用C20表示。

（2）起动容量：

起动时的供电能力，分常温起动容量和低温起动容量。

常温起动容量：

电解液温度为250℃时，以5min放电率的电流（3倍额定容量的电流）连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为9V）时所输出的电量。

低温起动容量：

电解液温度为-180℃时，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为6V）时所输出的电量，其放电的时间在2.5min以上。

2．影响蓄电池容量的因素

蓄电池的容量不是一个固定不变的常数，它与很多因素有关，归纳起来可分为两类；一类是与生产工艺及产品结构有关的因素，如活性物质的数量、极板的厚薄、活性物质的孔率等；另一类是使用条件，如放电电流、电解液温度和电解液相对密度等。

而主要的影响因素是使用条件。

【拓展阅读】

由于普通铅酸蓄电池存在容量小、寿命短、受气温条件影响较大的缺点，为此人们一直在不断研究制造其他类型的汽车用蓄电池，并取得了长足的进步。

目前在汽车上出现了免维护蓄电池、干荷电蓄电池、湿荷电蓄电池、氢-氧燃料电池等，如图1-1-4：

图1-1-4

1.1.6免维护蓄电池

免维护蓄电池也称MF蓄电他，它是在传统的铅酸蓄电池的基础上发展起来的新型电池，其使用性能比一般蓄电池优越。

1.免维护蓄电池的结构特点

（1）采用低锑或铅钙合金制作极板栅架，提高了氧在正极、氢在负极的析出过电位，使蓄电池在使用时失水量少，以保证在使用寿命期内无需补充水。

同时自放电少，荷电保持能力增强。

（2）采用袋式微孔聚乙烯作隔板，套住正极板，使活性物质不致脱落，防止极板间短路。

取消了壳体内底部的凸筋，使极板上部容积增大，增加了电解液的储存量。

（3）采用新型安全通气装置和气体收集器。

该装置可以避免由蓄电池析出的气体与外部火花接触而爆炸。

有的通气塞中还装有催化剂，它能把析出的氢气再结合成水滴回电解液中，进一步减少了水的消耗。

又因无气体析出，所以蓄电池盖、极柱等不易被污染和腐蚀。

（4）单格电池之间，用穿壁式贯通式连接，可减少内阻，增大输出电流。

外壳一般用聚丙烯塑料制造，因此壁薄、储液多、重量轻、体积小。

采用整体式电池盖，增加了蓄电池的强度和刚度。

（5）有的蓄电池内部还带有液体密度计，可以自动显示蓄电池的存电状态和电解的液面高度。

如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池的存电充足，可正常使用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接近报废。

2.免维护蓄电池的使用特点

（1）使用中不需加水。

蓄电池中的水消耗在两方面：

一是蒸发，约占10%；二是在充电过程中水的电解，约占90%。

不定期充电时，水的电解尤为严重。

实践证明，在同样的使用条件下，每行车1000km酸性蓄电池耗水量为16g-32g，而免维护蓄电池仅为1.6g一3.2g。

（2）自放电少，可作较长时间的湿式储存。

免维护蓄电池因栅架中无锑或低锑，所以自放电很少，一般可作两年以上湿式储存。

（3）使用寿命长。

由于免维护蓄电池最大限度地避免了加水和充电的不规范,大大延长了蓄电池的使用寿命。

免维护蓄电池的使用寿命一般在两年以上,几乎是传统铅酸蓄电池的2倍多。

（4）内阻小，起动性能好。

免维护蓄电池由于单格电池之间采用了穿壁式连接，缩短了电路的连接长度，减少了内阻，可使连接条上的功率损失减少80%，放电电压提高0.15V-0.4V。

因此与普通蓄电池相比具有较好的起动性能。

1.1.7干荷电蓄电池

干荷蓄电池在使用之前，极板是干燥的，能长期