汽车蓄电池的维护和故障控制

乌海职业技术学院毕业（设计）论文系（部）机电工程系专业汽车检测与维修技术班级13汽修指导教师郭歆荷姓名屈宇学号2013850202汽车蓄电池的维护与故障控制【摘要】蓄电池是汽车上的重要部件之一。

由于人们对舒适性要求的提高，汽车电气设备也在不断的更新换代，随着车载用电设备的增加，对汽车蓄电池的要求也显得越来越重要了，它的性能对汽车性能有着至关重要的影响，如果蓄电池的使用与维护不当，将会大大缩短蓄电池的使用寿命。

为了保证蓄电池特性的正常发挥和延长蓄电池的使用寿命，必须了解蓄电池的常见故障原因，积极采取正确的使用与维护方法，避免蓄电池过早报废或过早损坏，降低汽车维护成本，使蓄电池能发挥其最大的使用价值。

【关键词】蓄电池故障现象排除方法【目录】第一章绪论 (1)第二章蓄电池的分类与工作原理 (2)2.1 蓄电池的分类 (2)2.2 蓄电池的工作原理 (3)2.2.1 铅蓄电池的静止电动势 (3)2.2.2 铅蓄电池的放电 (3)2.2.3 铅蓄电池的放电过程 (4)2.2.4 铅蓄电池内部反应的化学原理 (4)第三章蓄电池的结构与功用 (5)3.1 铅蓄电池的结构 (5)3.1.1 极板 (5)3.1.2 隔板和壳体 (6)3.1.3 电解液 (6)3.2 蓄电池的功用 (6)第四章蓄电池的维护方法 (7)4.1 测量浮充电压法 (7)4.2 内阻或电导测试法 (7)4.3 容量测量法 (8)4.3.1 传统的离线容量测试法 (8)4.3.2 传统的在线容量测试法 (8)4.4 蓄电池在使用及保养方面要注意的一些问题 (8)第五章蓄电池常见故障与维修 (10)5.1 蓄电池的常见故障 (10)5.1.1 活性物质脱离及原因 (10)5.1.2 极板硫化 (10)5.1.3 自行放电 (10)5.1.4 短路 (11)5.2 蓄电池的维修 (11)5.2.1 活性物质脱落的故障处理措施 (11)5.2.2 极板硫化的处理措施 (11)5.2.3 自放电故障的排除 (12)5.2.4 短路的检修 (12)第六章结论 (13)参考文献 (14)致谢 (15)第一章绪论蓄电池是汽车上非常重要的装置之一。

它为汽车起动提供电源，使汽车起动机转动，并供给汽车发动，点火及照明用电，又称SLI(Starting Lighting Ignition)。

按额定电压分，SLI主要有6V、12V 系列，但应用最广泛的是12V蓄电池。

对于蓄电池的用户，蓄电池的维护是十分重要的环节。

维护工作做得好，蓄电池的寿命长。

反之，则寿命短。

在使用蓄电池的过程中，难免会出现故障，蓄电池常见故障包括内部故障和外部故障。

内部故障包括：极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、极板拱曲等，外部故障包括：外壳裂纹、极柱腐蚀、极柱松动、封胶干裂等。

现在的小型汽车仅依靠起动机来起动发动机，如果蓄电池出现了故障，将导致汽车无法起动，所以，平时做好蓄电池的维护工作显得尤为重要。

第二章蓄电池的分类与工作原理2.1 蓄电池的分类汽车上普遍采用起动型蓄电池。

由于使用的电解液不同，起动型蓄电池分为酸性和碱性蓄电池。

铅酸蓄电池结构简单，价格低廉，易于满足大量生产的汽车需要；同时其内阻小，起动性好，能在短时间内供给起动机所需要的最大电流，因此在汽车上得到广泛应用。

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。

目前燃油汽车上使用的蓄电池主要有两大类：铅酸蓄电池（以下简称铅蓄电池）和镍碱蓄电池。

同时，由于人们对燃油汽车排放要求的提高和能源危机的冲击，各国正在不断探索和研制电动汽车，其主要的动力源为新型高能蓄电池。

下表列出了各种蓄电池的特点。

表2-1 各种蓄电池的特点铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起动机强大的起动电流而被广泛采用。

铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。

我们常用的铅蓄电池主要分为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。

1、普通蓄电池：普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。

它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低、使用寿命短和日常维护频繁。

2、干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，保存所得到的电量。

3、免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。

它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电少的特点。

使用寿命一般为普通蓄电池的两倍[1]。

2.2 蓄电池的工作原理2.2.1 铅蓄电池的静止电动势将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中，正、负极板与电解液相互作用，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势。

铅蓄电池的静止电动势E：E=0.85+ρ25℃(2-1)式中，E为静止电动势，即开路电压（V）；ρ25℃为基准温度（25℃）时，电解液的相对密度（g/cm3）。

注意，实测电解液的相对密度，应转换成25℃时电解液的相对密度，转换关系式为：ρ25℃=ρt + 0.00075（t-25）(2-2)式中，ρt为实测电解液相对密度（g/cm3）；t为实测电解液温度（℃）。

因为铅蓄电池工作时，电解液密度总是在1.12～1.30g/cm3之间变化，所以每个单格电池的电动势也相应地在1.97～2.15V之间变化。

2.2.2 铅蓄电池的放电当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。

放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。

电解液中H2SO4不断减少，密度下降。

理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中，放完电蓄电池的活性物质利用率只有20％～30％。

因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。

蓄电池放电终了的特征是：(1) 单格电池电压降到放电终止电压；(2) 电解液密度降到最小许可值。

放电终止电压与放电电流的大小有关。

放电电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。

2.2.3 铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程如图2-1所示：图2-1铅蓄电池的放电过程2.2.4 铅蓄电池内部反应的化学原理铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。

充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅（PbO2），负极板是灰色的海绵状铅（Pb），当两极板放置在浓度为27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)。

由于正负电荷的引力，铅正离子聚集在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅（PbO2）渗入电解液，其中两价的氧离子和水化合，使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅（PB(OH)4）。

氢氧化铅由4价的铅正离子（Pb4+）和4个氢氧根〔4（OH）－〕组成。

4价的铅正离子（Pb4+）留在正极板上，使正极板带正电。

由于负极板带负电，因而两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。

当接通外电路，电流即由正极流向负极[2]。

在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子（H+）和硫酸根负离子（SO42-），在离子电场力作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。

在正极板上，由于电子自外电路流入，而与4价的铅正离子（Pb4+）化合成2价的铅正离子（Pb2+），并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。

电化学反应方程式为：PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4+2H2O (2-3)第三章蓄电池的结构与功用3.1铅蓄电池的结构蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图3-1所示：图3-1 铅蓄电池1－负极柱2－加液孔盖3－正极柱4－穿壁连接5－汇流条6－外壳7－负极板8－隔板9－正极板3.1.1 极板极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。

极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。

栅架的作用是固结活性物质。

栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。

为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架。

正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），呈深棕色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅（Pb），呈青灰色。

将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板。

将正、负极板各一片浸入电解液中，可获得2V左右的电动势。

为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成正、负极板组。

在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板都处于两片负极板之间，可以使正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。

3.1.2 隔板和壳体（1）隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。

隔板应耐酸并具有多孔性，以利于电解液的渗透。

常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。

其中，木质隔板耐酸性较差，微孔橡胶隔板性能最好但成本较高，微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。

（2）壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。

壳体多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，为整体式结构，底部有凸起的肋条以搁置极板组。

壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格，各单格之间用铅质联条串联起来。

壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。

加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。

3.1.3 电解液电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。

电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.24～1.30g/cm3。

3.2 蓄电池的功用蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置，属于可逆的直流电源。

用于汽车上的蓄电池，必须满足启动发动机的需要，即在5~10 s的短时间内，提供给汽车足够大的电流。

汽油机的起动电流为200~600A,有的柴油机启动电流高达1000A。

蓄电池是汽车必不可少的一部分，按市场现有蓄电池的品种大致可分为两种：传统的铅酸蓄电池和近些年来刚在国内普及使用的免维护型蓄电池。