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任务二
蓄电池性能检测与维护

一、任务描述

起动机运转无力与其本身、蓄电池、起动机相关电路、发动机阻力过大、机油黏度过大等很多因素有关。如何判断是蓄电池故障?蓄电池如何进行维护才能避免上述问题?要掌握这些内容,应进入下面的学习任务:

1)蓄电池常见故障。

2)蓄电池检测项目。

3)蓄电池维护方法。

二、相关知识及技能

(一)蓄电池常见故障及预防

1.极板硫化及预防

极板硫化是指在极板上生成一层白色的颗粒状硫酸铅物质,在正常充电时不能转化为二氧化铅和海绵状纯铅,这种现象称为硫酸铅硬化,简称硫化。硫化的蓄电池不能正常进行充放电反应,且容量降低,内阻增大,在起动汽车时,端电压下降多,使起动机运转无力。极板硫化的主要原因如下:

1)蓄电池经常过量放电或小电流深度放电使硫酸铅在有效物质的细孔内层生成,平时充电不易恢复。

2)补充充电不彻底或经常充电不足,以及未进行定期补充充电,使极板早期形成的粗晶粒硫酸铅得不到消除。

3)使用中电解液液面过低,使极板上部经常露出液面,不能与电解液发生电化学反应,活性物质得不到充分恢复。

4)电解液不纯,密度过大或温度过高。

注意蓄电池的日常维护,预防极板硫化。①要经常保持车辆充电系统的正常工作,若发现发电机和调节器出现故障,应及时排除;②保证电解液的液面高度不能过低,在日常维护中应及时添加补足;③不要将半放电的蓄电池长期搁置,尤其要注意给蓄电池定期补充充电,使之保持完全充电状态;④不要让蓄电池过度放电,每次接通起动机时间不应超过5s,避免低温大电流放电。

2.自行放电及预防

一般情况下,维护良好、充足电的蓄电池在20~30℃的环境中,断路搁置28天,其容量损失不应超过20%。超过上述数值,则属于自放电过大。自放电过大的主要原因:上盖不清洁;电解液不纯;蓄电池离热源过近,负极海绵状铅溶解加快,析氢量增加,导致负极板自放电加剧。

蓄电池自放电过大的预防方法是:坚持日常维护,保持蓄电池表面清洁干燥;加液孔螺塞通气孔畅通,拧紧加液孔螺塞,防止灰尘及脏物进入壳内;使用按国家标准的规定配制的电解液,切不可随意添加矿泉水或自来水;充电电流大小应适宜,防止充电电流过大,导致极板活性物质脱落。

注意:蓄电池离热源过近应有隔热措施;暂不用的新蓄电池不要灌注电解液;对已灌电解液待用的蓄电池应定期补充充电,以免降低其容量缩短寿命

3.极板短路及预防

隔板损坏或活性物质沉积过多都会造成极板短路。若极板短路,在充电时电解液温度会迅速升高,而蓄电池端电压和相对密度回升相对缓慢,且充电末期气泡很少,当用蓄电池放电测试仪测量端电压时,电压很低并且会迅速下降为零。

导致蓄电池内部短路的主要原因是极板活性物质或其他导电物落入蓄电池内或两极板间使其发生短路。

预防极板短路的方法是:加注纯净的电解液,掌握合适的密度。防止蓄电池过充,以免造成蓄电池极板活性物质脱落。防止过度放电,蓄电池由于过量放电容易在极板内层深处生成粗晶粒硫酸铅,在充电时活性物质得不到恢复,造成内部膨胀,导致极板弯曲,极板活性物质脱落较多,增加了极板活性物质的不均匀性,造成极板弯曲进而加大活性物质脱落,使极板短路。加液时,必须防止导电物掉入蓄电池内部。

(二)蓄电池性能检测

判断一个完全放电或只是亏电的蓄电池是否需要更换,可以通过以下六项检测来确定:

1.检查蓄电池电解液液面高度

在正常使用条件下,蓄电池几乎不需要进行维护。在高温条件下电解液会大量挥发,应定期对蓄电池电解液液面高度进行检查。若蓄电池电解液液面过高,在发电机长时间充电的(如白天长途行驶)情况下,会引起电解液“沸腾而外溢”,进而腐蚀车身;电解液液面过低,会缩短蓄电池的使用寿命,而且会影响蓄电池电流输出能力,所以要经常进行电解液液面检查。

蓄电池电解液液面高度检测方法与蓄电池结构有关,结构不同其检测方法不同。

1)对于有加液口的蓄电池,可以用玻璃管进行测量,如图2-24所示。标准值为10~15mm,如果液面过低,一般情况下加入蒸馏水即可。

图2-24 用玻璃管检查蓄电池电解液液面高度

1—加液孔 2—玻璃管 3—外壳 4—防护板 5—极板组

注意:电解液有较强的腐蚀性,如果溅到皮肤上必须用大量清水清洗,并尽快就医

2)对于透明壳体的蓄电池,可以观察电解液液面与上、下刻线的关系,如图2-25所示。标准值应在上、下刻线之间。若液面过低,一般情况下可以直接加入蒸馏水。

2.检查蓄电池充电状态

蓄电池的充电状态是通过检测电解液密度来确定的。蓄电池电解液密度检测工具有吸管式密度计、综合测量仪或内置密度计等。充电完全的蓄电池电解液密度应在1.26~1.29g/cm 3 范围内,当蓄电池放电后,电解液中水的含量会增加,密度读数将会下降。

图2-25 液面高度指示线

蓄电池是否失效可以通过比较各单格蓄电池之间密度计的最高和最低读数来判断。如果密度计读数的最高值和最低值之间相差超过0.050g/cm 3 ,则认为该蓄电池失效。

(1)用吸管式密度计检测电解液密度

1)打开蓄电池的加液盖。

2)把密度计下端的橡胶管插入单格蓄电池的加液孔内,如图2-26所示。

图2-26 密度计及测量密度的方法

1—橡胶球 2—浮子 3—外管 4—吸管

3)用手将橡胶球捏瘪,再慢慢放开,电解液就会被吸到玻璃管中,注意量要适度。

4)使管内的浮子浮在玻璃管中央,读取密度计的读数。

注意:读数时,要让眼睛与密度计液面平齐

5)测量电解液温度。

6)将测量的密度值,换算成温度+25℃时的密度值,不同温度条件下电解液密度修正值见表2-5。

7)按照+25℃时的密度1.26~1.29g/cm 3 重新配置电解液。

表2-5 不同温度条件下电解液密度修正值

(2)用综合测试仪对电解液密度进行测试

1)用取液管汲取电解液。

2)滴在测试仪测试镜片上,如图2-27a所示(注意:水平放置测试仪)。

3)将测试仪迎着阳光,目视观察窗,即可读取密度值,如图2-27c所示。

4)测量环境温度。

5)将读取密度值换算成+25℃时的相对密度值。

6)参照密度值标准,分析被测蓄电池密度是否合适。

若各蓄电池槽中的电解液密度相互间的偏差不超过0.050g/cm 3 ,可对蓄电池进行充电,以恢复其性能。若在一个或两个相邻电池槽中的电解液密度明显地减小,说明蓄电池有短路故障,应对其进行修复或更换。

(3)观察内置密度计指示的电量 对于免维护的蓄电池,其内部安装一个可以快速指示其电量的密度计,它只可以检测单格蓄电池的密度。在蓄电池的顶部有一个观察窗,可以清晰看到内部颜色,如图2-28所示。当看到的为黄颜色时,说明电解液过少;当看到的为绿颜色时,说明电解液合适,且电量充足;当看到的为黑颜色时,说明电解液合适,但电量不足,需充电。注释说明一般写在蓄电池盖上。

图2-27 综合测试仪检测电解液密度

图2-28 从观察窗确认蓄电池状态

3.检查蓄电池极柱电压降

蓄电池极柱电压降就是测量蓄电池正负极柱和电缆线连接夹之间的电压差,以判断连接处是否存在接触不良,如图2-29所示。用电压表测量起动机起动时电极柱和电缆之间的电压差,如果这个电压降超过0.1V,说明电极连接处存在额外的高电阻。

注意:如果存在高电阻,就要拆下插接器,对连接部位进行清洗。当拆下电缆线连接夹时,注意要先拆下负极,以防止正极通过扳手搭铁而造成短路

4.检查蓄电池断路电压

蓄电池电解液密度与电压(有负荷时)结合起来,可以清楚地反映蓄电池充电的情况。一般用万用表测试发动机起动瞬时的蓄电池端电压大小,来判断蓄电池性能。电路连接如图2-30所示,方法是在起动发动机的同时,读取蓄电池电压值,如果低于9V(12V的蓄电池),且电解液密度为放电状态,应对蓄电池进行补充充电。

1)用高率放电计来测量蓄电池电压,如图2-31所示。要求12V蓄电池充满电,密度为1.24g/cm 3 ,接入时间10~15s。在测试过程中,若电压能保持在10.5~11.6V以上,存电量为充足,蓄电池无故障;若电压能保持在9.6~10.5V,则存电量为不足,蓄电池无故障;若电压降到9.6V以下,则存电量严重不足或蓄电池有故障。

2)用万用表测量蓄电池的端电压,如图2-32所示。测试时,将万用表置直流20V档,将万用表的正表笔接蓄电池单格的正极端,负表笔接负极端,读出指示电压值:12V为正常值;电压值低于9.6V,表明蓄电池已放电,需进行保养充电。

图2-29 检测蓄电池极柱电压降

图2-30 起动状态下端电压

1—万用表 2—蓄电池 3—发电机 4—仪表盘 5—点火开关

图2-31 高率放电计测量蓄电池的放电程度

图2-32 测量蓄电池的端电压

3)用专用诊断仪检测。大众公司车型进行蓄电池检测必须使用V.A.S1979或V.A.S5033专用诊断仪,其接线方法如图2-33所示。使用V.A.S1979或V.A.S5033检测时不需拆下蓄电池,蓄电池接线也不用拆,只要按要求将夹钳夹到蓄电池接线柱上,夹钳与接线柱良好接触即可。

图2-33 蓄电池专用检测工具

当蓄电池的容量不同时,其负荷电流是不同的,应按诊断仪的要求来调整。负荷电流和最低极限电压值可参照表2-6。测试电压不可低于最低极限电压,否则,说明蓄电池充电不足或损坏。

5.蓄电池低温输出能力检测

为了保证蓄电池在寒冷季节使用时,具有足够的输出功率,应对蓄电池进行蓄电池低温输出能力检测,即检测蓄电池冷态电流和最低电压。对于高压缩比发动机来说,此项检测非常重要。具体方法是:将万用表连接到蓄电池两端,起动发动机,读取蓄电池端电压。测量结果可参照表2-7给出的不同温度下的蓄电池最低起动端电压,对比分析被测蓄电池技术性能如何。

表2-6 负荷电流和最低极限电压值

表2-7 不同温度下的蓄电池最低起动端电压

在检测过程中,由于大电流流过蓄电池,其内阻压降较大。如果蓄电池正常,电压只降到最低电压。最低电压值根据蓄电池容量、内阻和冷态检测电流的不同而不同。根据冷态检测电流即可了解在寒冷季节蓄电池的输出功率。

6.蓄电池硫化充电检测

当蓄电池不能通过容量的负载检测时,用3min充电检测可以判断蓄电池是否存在硫化现象。硫化是蓄电池使用时间较长,极板活性退化的现象。3min充电检测的方法如下:

1)拆下蓄电池负极电缆,使蓄电池和汽车电器电路分开。

2)把蓄电池与充电机相连,连接时要注意正负极的连接正确。

3)保持充电机40A的充电强度3min,然后检查连接到蓄电池上的电压表的读数。

4)如果电压读数低于15.5V,说明该蓄电池没有被硫化;如果读数在15.5V以上,说明该蓄电池已经硫化。

注意:有的蓄电池是以16.5V作为判断蓄电池是否硫化的分界线,因此在测试时要查阅蓄电池生产厂家给出的参考数据

(三)蓄电池使用与维护

1.蓄电池的正确使用

1)在车上每次起动发动机不能超过5s,两次起动间隔要15s以上。

2)经常检查蓄电池在车上安装是否牢靠,起动电缆线与极柱的连接是否紧固;检查电缆线的线夹与极柱是否有氧化物,并及时清除。

3)经常检查蓄电池盖表面是否清洁,应及时清除盖上的灰尘、电解液等脏物。

4)保持蓄电池盖上的气孔畅通。蓄电池在充电时会产生大量气泡,若通气孔被堵塞,使气体不能逸出,当压力增大到一定的程度后,就会造成蓄电池壳体炸裂。

5)定期检查电解液的液面高度,液面一般应高出极板10~15mm。一般情况下,当液面过低时,应补加蒸馏水。

6)定期对蓄电池进行补充充电,以保证蓄电池始终保持充足电的状态。

7)经常检查蓄电池的放电程度,超过规定时,立即进行补充充电。当检查蓄电池的电量时,不可用短路的方法,否则会对蓄电池造成损害。

8)冬季要加强蓄电池的充电检查,以防电解液结冰。

9)当需要用两块蓄电池串联使用时,蓄电池的容量最好相等,否则会影响蓄电池的使用寿命。

10)对于普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水。干荷蓄电池在使用之前最好适当充电。至于可加水的免维护蓄电池并不是不能维护,也应适当查看,必要时补充蒸馏水有助于延长使用寿命。

2.蓄电池维护作业内容

(1)电解液初次加注 初次使用的蓄电池,加液作业应该按照使用地区的温度条件加注适当密度的电解液。不同地区的温度条件加注电解液的标准见表2-8。

表2-8 不同地区的温度条件加注电解液的标准

当加注电解液时,应注意以下几个问题:

1)当需要调整电解液密度时,绝对禁止将蒸馏水倒入浓硫酸中,以免发生爆溅造成烧伤事故。

2)操作人员必须佩戴防护镜、橡胶防酸手套、塑料围裙和高筒胶鞋,以防烧伤。如有硫酸溅到皮肤和衣服上时,应立即用质量分数10%的碳酸钠水溶液中和,然后用清水清洗。

3)当配置电解液时,因硫酸稀释放热,使电解液温度升高,因此配置好的电解液需待其冷却到35℃以下时,方可注入蓄电池内。

4)当大容量的蓄电池初次加液时,内部会产生较高的温度,当外壳温度高于50℃时,应该采取将其放置在冷水槽中降温的措施。

5)干荷蓄电池加注电解液后需要静置30min后才能使用。

(2)蓄电池的补液 蓄电池的补液维护作业是在清洁和检测作业后进行的。其方法是直接将专用蓄电池补液(蒸馏水)加入到蓄电池内部,满足液面高度要求即可。

禁止使用不符合要求的水作为补液加注,通常也不可以直接加注电解液。

(3)注意蓄电池警示图标 蓄电池是汽车上最重要的电气部件。蓄电池正常工作时可给用户提供很多便利。但蓄电池的电解液有很强的腐蚀性,通气孔溢出的氢气和氧气又易燃易爆,为了保证蓄电池的安全使用及维修,应详细了解有关铅酸蓄电池安全事项及警示图标,如图2-34所示。

3.蓄电池的跨接

(1)蓄电池的跨接方法

1)当用起动电源跨接起动时,跨接电压不能超过16V,以防损坏发动机电控系统。

2)如果跨接起动困难,先起动救援车发动机,将发动机转速提高到2000r/min,再次尝试起动。

3)跨接线的连接方法是,将一个12V的备用蓄电池和原来的蓄电池正极与正极、负极与负极相连,如图2-35所示。

图2-34 铅酸蓄电池警示图标

1—爆炸危险 2—遵守说明书中蓄电池的使用说明 3—腐蚀危险品 4—禁止明火、火花、明灯及吸烟 5—戴上防护眼镜 6—远离酸液和蓄电池 7—报废处理 8—不可作为普通生活垃圾处理

图2-35 与备用蓄电池的连接方法

1—被起动的蓄电池 2—黑色电缆搭铁 3—支援蓄电池 4—红色电缆

注意:当尝试起动抛锚汽车时,如果起动困难,则可先停止起动的操作 发动支援车,把怠速提升到1200~1500r/min并稳定运转5min以上,以此帮助起动抛锚汽车 再次尝试起动,如果仍不能起动,则停止跨接起动 若再强行使用支援车会使它的电动机过载或电子系统被电火花击穿而损坏

(2)跨接起动时的注意事项

1)当连接跨接线时,操作人员应戴上护目镜。因等待跨接起动汽车蓄电池的周围可能存在可以引起爆炸的氢气。

2)保证两部汽车的驻车制动都拉上,并且变速器档位为空档或驻车档。

3)保证两部车身之间没接触。避免车辆在起动过程中出现电流经接触的车身流向支援车。

4)连接起动电缆前必须关闭起动开关和所有电气附件。

5)不能使用支援车作为蓄电池充电机,因为这样会使支援车的交流发电机过载而损坏。

6)禁止使用超过16V的电压跨接起动,过高的电压会损坏汽车的电气部件。

7)在抛锚汽车正在起动时不能断开连接电缆,否则支援车上的电气部件可能会被高电压击穿而损坏。

4.智能蓄电池更换与使用注意事项

(1)更换蓄电池注意事项

1)按要求更换标配规格的蓄电池。

2)必须注意导线、安全蓄电池接线柱和智能型蓄电池传感器的连接。

3)必须删除ECU内的相关故障码记录。

4)按要求对新的蓄电池注册或编程,否则无法正常使用。

(2)蓄电池充电注意事项 为了保持蓄电池的品质,需要定期为蓄电池充电。当蓄电池与车载网络连接时,每隔6周为蓄电池充电1次;当蓄电池与车载网络断开时,每隔12周为蓄电池充电1次。如休眠电流过大,在蓄电池充电前,应首先查询ECU内的故障码存储器记录,以便找到当前用电器。

(3)智能型蓄电池传感器注意事项

1)智能型蓄电池传感器对机械负荷极为敏感,绝对不要在其上面放置重物。

2)当智能型蓄电池传感器损坏时,会在发动机ECU中存储故障码,使智能型蓄电池传感器处于紧急运行状态。

3)当智能型蓄电池传感器对搭铁短路时,车辆将不会被唤醒。如果智能型蓄电池传感器出现对正极短路,车辆将不能进入休眠模式。

4)发动机ECU和智能型蓄电池传感器软件必须相互配套,如有必要,在更新软件时必须更换智能型蓄电池传感器。

(4)自行加装设备注意事项 在智能型蓄电池汽车上加装设备时,可能导致休眠电流过大,发动机ECU会存储故障码。建议安装其他设备,一定要到专业维修店进行。

三、实训内容

1.实训准备

1)准备好试验用密度计、温度计、玻璃管、高率放电计、万用表和交流充电机等。

2)强调实训中的安全注意事项。

2.实训流程

进行蓄电池的性能检查如下:

1)检查蓄电池电解液液面高度。

2)检查蓄电池电解液密度。

3)检查蓄电池电压。

4)检测蓄电池低温输出能力。

首先由教师进行实训内容演示检测,然后让学生进行检测,并记录数据。最后在实训教师的指导下,由学生分组完成相关数据、故障现象的分析,同时完成任务单。

注意:在操作过程中,如果有电解液飞溅到皮肤上,应立即用大量清水冲洗,如果严重要尽快就医

3.实训记录

完成实训记录单,见实训任务单2.2。

项目总结

1.汽车用蓄电池有铅酸蓄电池和镍碱蓄电池两大类。铅酸蓄电池分为普通蓄电池、免维护蓄电池、干荷蓄电池及胶体蓄电池,镍碱蓄电池有铁镍蓄电池及镉镍蓄电池。

2.蓄电池的结构一般由极板、隔板、电解液、壳体和连条等组成。汽车蓄电池由几个单体蓄电池串联而成,每个单体蓄电池电压为2.1V。

3.蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅,负极板上的活性物质是海绵状铅。

4.蓄电池在放电过程中,正负极板上的活性物质都转变为硫酸铅。

5.蓄电池充电终了的特征是单格电压上升到最大值,电解液密度上升到最大值,电解液呈沸腾状。

6.影响蓄电池容量的因素有放电电流、电解液的温度和电解液的密度。

7.蓄电池的充电方法有恒流充电、恒压充电和快速充电。充电种类有初充电、补充充电、预防硫化过充电、去硫化充电和锻炼循环充电等。

8.蓄电池技术状况的检查主要包括电解液液面高度的检查、电解液密度的检查等。

9.蓄电池常见故障有极板硫化、极板短路和自行放电等。 oXEsA2HBfxLlF73mO5KBiQ0IUTt5Ef7WEys0OzHcR9ibWMcc5E+d40XvVTpZZtwy

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