文档介绍：第七章汽车电源和起动机故障诊断
第一节汽车蓄电池及其故障诊断
一、汽车蓄电池的作用、类型和结构
1·汽车蓄电池的作用
蓄电池既能将化学能转换为电能,也能把电能转换为化学
能,是一种可逆低压直流电源。汽车上装用蓄电池的作用是:
发动机起动时,向起动机、仪表和点火系统供电;
发动机低速运转时,发电机电压较低,蓄电池向用电设备
和发电机磁场绕组供电;
发动机中、高速运转时,把发电机供给用电设备后的剩余
电能转换为化学能存储起来;
发电机负载增多或过载时,与发电机一起向用电设备供电;
稳定电源电压,保护电器部件。
2·汽车蓄电池的结构
汽车上使用最广泛的是起动型铅酸蓄电池。
铅酸蓄电池由正负极板组、隔板、电解液、外壳等部分组成,见图7-1所示。正、负极板组是蓄电池的基本部件,正极板焊接在同一横板上构成正极板组,负极板焊接在另一横板上构成负极板组,正、负极板相互插在一起,使每片正极板都在两片负极板之间,并以隔板隔开。
负极板上所填充的活性物质(指能参加电化学反应的物质)为多孔性海绵状铅,正极板上填充有细小结晶二氧化铅。电解液由高纯度的硫酸和蒸馏水按比例配制而成。铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中插入两组铅制极板而构成的电能储存器。
汽车用铅酸蓄电池由6个单格电池串联而成,每个单格电池的标称电压为2V。使用12V电系的汽车装用一只电池,而使用24V电系的汽车则装用2只。
图7-1铅酸蓄电池的结构
1-塑料电池槽 2-塑料电池盖 3-正极柱4-负极柱 5-加液孔螺塞 6-穿臂连条7-汇流条 8-负极板 9-隔板 10-正极板条
汽车用铅酸蓄电池按性能可分为湿荷电蓄电池、干荷电蓄电池和免维护蓄电池三类。
(1)湿荷电蓄电池指加注电解液后才能保存充电过程中所得电量的蓄电池。
(2)干荷电蓄电池指在末加注电解液状态下,能在较长时间内保存制造过程中所得电量的蓄电池。
(3)免维护蓄电池指在有效使用朋内无须添加蒸馏水等维护工作的蓄电池,简称的F蓄电池。
干荷电蓄电池加足电解液后,静放20~30mmn即可使用,不需初充电工序;免维护蓄电池除无须维护(主要指使用中不需补加蒸馏水)外,还具有自放电少、耐过充电性能好、使用寿命长的优点。现代汽车普遍采用干荷电蓄电池和免维护蓄电池。
额定容量是表征蓄电池充、放电能力的重要指标。蓄电池的额定容量用20小时率额定容量表示。GB5008·I一1991《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定:将充足电的新蓄电池在电解液温度为(25土5) ℃条件下,以20小时率放电电流(即0·05C20A,C20为蓄电池的标称容量数)连续放电至单格电池平均电压降到1·75V时输出的电量,称为蓄电池的额定容量。额定容量的单位为A·h,一般标在蓄电池的外壳上。
二、铅酸蓄电池的常见故障及其原因
蓄电池的电气性能、使用寿命和故障类型,不仅取决于蓄电池的结构因素,还与使用条件和维护情况密切相关。汽车用铅酸蓄电池的常见故障如下:
(1)内部短路蓄电池正、负极板间直接接触或被其他导体搭接使之短路的故障称为内部短路。内部短路的蓄电池,极板间通过短路点直接放电而消耗电能,除蓄电池容量变小外,充电时电压上升缓慢,难以达到规定的终止电压。
内部短路故障的形成原因主要有:隔板破损、脱落的活性物质沉积在极板组底缘或粘附在负极板上缘、极板组严重弯曲等。
(2)正极板活性物质脱落在使用过程中,由于正极板上的活性物质脱落而使蓄电池容量逐渐降低。电解液密度过高、温度过低、充放电电流过大等都会使脱落速度加快;蓄电池制造质量的高低、汽车行驶中的振动、电解液结冰等也是影响活性物质脱落的重要因素。
(3)正极板弯曲在使用中,若蓄电池经常以大电流放电,因极板表面各部位的电流密度不同而使各部位活性物质转变为硫酸铅的量不同,由于硫酸铅膨胀系数大从而使极板各部位的体积膨胀量不同,引起极板弯曲。正极板弯曲严重时会迫使负极板随之弯曲。
(4)极板硫化蓄电池极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象称为极板硫酸铅硬化,简称为极板硫化。粗晶粒硫酸铅导电性能差,正常充电时很难还原为二氧化铅和海绵状铅。因此充电时电解液密度上升很慢,温度却上升很快,即过早出现"沸腾"现象;同时,由于粗晶粒堵塞活性物质孔隙,阻碍电解液渗透和扩散,使内阻增大。由于内阻大,放电时电压急剧下降,不能持续供给起动电流;充电时,单格电池的充电电压高达2·8V以上。极板硫化主要在负极板上发生。
极板硫化的主要原因为:
1)蓄电池长期充电不足或放电后充电不及时正常放电时,极板上形成的硫酸铅晶粒较小,导电性和还原性均较好。蓄电池长期处于放电状态时,极板上的部分硫酸铅将溶解,温度越高则溶解度越大,温度降低后则溶解度随之减小,以致出现过饱和现象,部分硫酸铅从电解液