第2章 汽车电源系统

第6天 蓄电池的检查与维护

任务目标

1.了解蓄电池的作用、结构与工作原理。

2.掌握蓄电池性能检测方法。

3.学会典型蓄电池的维护与更换。

知识准备

1.作用

车用蓄电池是一种可逆的低压直流电源，除了在起动时向起动机提供电能之外，还为车辆的整个电源系统提供电能和缓冲。它相当于一只大容量电容器，不仅能保持汽车电系的电压稳定，还能吸收电路中出现的瞬时过电压，防止损坏电子设备。

在起动发动机时，要求蓄电池在3～5s的时间内向起动机连续供给强大电流。因此，对蓄电池主要性能要求是容量大、内阻小，以保证有足够的起动能力。

2.结构与工作原理

（1）铅酸蓄电池结构

1）基本结构：按电解质酸碱性不同，蓄电池可以分为酸性蓄电池和碱性电解质电池。目前汽（柴）油车上所用蓄电池主要有干荷电蓄电池和免维护蓄电池，它们均为酸性蓄电池。

如图6-1所示，蓄电池主要由极板、隔板、电解液、外壳、极柱等组成。蓄电池靠极板上的活性化学物质与电解液进行化学反应，进行充放电。为了增大蓄电池的容量，通常将多片正极板和多片负极板分别通过汇流条焊接在一起，形成正负极板组（见图6-2）。正负极板组相互嵌合，中间再插入隔板便形成一个完整的单格电池。一个整体式蓄电池的外壳内部分成多个互不相通的单格，用来贮存电解液和正负极板组。每个单格顶部都有一个加液口（见图6-1），旋出加液口螺塞可加注电解液或检测电解液密度，旋入孔盖可防止电解液溅出。另外，加液口螺塞上还设有通气孔，该小孔应保持畅通，以便随时排出蓄电池内化学反应放出的气体，防止外壳胀裂和发生事故。

2）干荷电蓄电池结构特点：干荷电铅蓄电池在干燥状态的条件下能够较长期地保存制造过程中所得到的电荷。在规定保存期内（两年）如需使用，只要灌入符合规定密度的电解液，放置15min，调整液面高度到规定标准后，即可投入使用，且其输出电量可达到蓄电池额定容量的80%以上，是应急的理想电源。

3）免维护（MF）蓄电池结构特点：免维护蓄电池又叫MF蓄电池，在合理的使用期限内不需添加蒸馏水，如短途车可行驶8万公里，长途货车可行驶40万公里～48万公里而不需进行维护，可使用3.5～4年不需加蒸馏水，在其使用过程中不需作任何维护或只需较少的维护工作。

在免维护蓄电池顶部安装了一个内置的密度计，如图6-3所示，通过观察顶部检视窗口的颜色来判断蓄电池的技术状况。如果看到绿点，表明蓄电池工作情况良好；看不到绿点而显示为淡绿色，说明电解液相对密度降低，蓄电池充电不足，应及时充电；如果检视窗显示浅黄色或无色，说明蓄电池已无法正常工作，必须更换蓄电池。

（2）工作原理

酸性蓄电池的工作原理就是化学能与电能相互转化的过程，其变化规律包括放电过程与充电过程。如图6-4所示，在充放电过程中，蓄电池内电流的形成就是靠正负离子的反方向运动来实现的。

车上常用铅酸蓄电池放电末期的特点是：①单格电池的电压下降到1.75V；②电解液密度下降到最小值，密度为1.11g/cm³。铅蓄电池充满电的标志：电解液相对密度、端电压均上升到最大值，在2～3h内再不增加，产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。

（3）型号编制

根据原机械工业部JB/T 2599—1993《铅酸蓄电池产品型号编制方法》标准规定，蓄电池的型号由五部分组成，一般标注在外壳上。其中，蓄电池的单格电池数用阿拉伯数字表示；蓄电池的类型用汉语拼音字母表示；蓄电池的特征用汉语拼音字母表示，其含义如表6-1所示，无字母表示为普通铅酸蓄电池；蓄电池的额定容量用阿拉伯数字表示，我国规定用20h放电率的额定容量来表示，额定容量越大表示其起动能力越强，单位为A·h（安培·小时）；蓄电池的特殊性能用汉语拼音字母表示，无字母为一般性能蓄电池，如G表示高起动率，D表示低温起动性能好。

例如，6-QA-60G型蓄电池表示是由6个单格电池串联而成，额定电压为12V，额定容量为60A·h的起动型干荷电高起动率铅酸蓄电池。

实际操作

以丰田威驰轿车装用的铅酸蓄电池（见图6-5）为例进行说明。该车装备的蓄电池为干荷电式蓄电池。

1.蓄电池检查

（1）清洁

清除极桩和电缆卡子上的氧化物，清洁蓄电池壳体上表面，以免蓄电池表面脏污造成故障。

（2）观察电解液液面高度

观察加液口盖子上通气孔是否保持畅通，电解液液面高度是否在“UPPER LEVEL”和“LOWER LEVEL”即高低液位标识之间（也可以用玻璃管测量，要求液面高出隔板上沿10～15mm）。否则，蓄电池放电能力将不能达到标准要求。

（3）蓄电池电解液密度的测量

利用比重计测量电解液密度，密度应该在1.27g/cm³左右。密度每下降0.0lg/cm³，相当于蓄电池放电6%，当判定蓄电池在夏季放电超过50%，冬季放电超过25%时不宜再使用，应及时进行充电。

（4）蓄电池端电压的测量

采用12V高率放电计或蓄电池测试仪进行端电压的测量。测量时，将两个叉尖紧压在单格电池的正负极柱上，并保持3～5s。对于12V蓄电池，若电压稳定，保持在9.6V以上，说明蓄电池性能良好，但存电不足；若稳定在10.6～11.6V，说明存电较足；若电压迅速下降，则表示有故障。如图6-6为高率放电计的外形图。

2.检查结果分析

若蓄电池存电不足，则需要进行常规补充充电或快速充电（在几小时内用大电流充电，对蓄电池使用寿命影响大）；若蓄电池有故障，则需要进行更换。

（1）常规补充充电

1）打开通气孔塞，以释放充电时产生的气体。同时，检查电解液液面高度，若不足需补加蒸馏水（或专用补充液）至上液面。

2）确保充电机关闭后，将充电机正负极分别接到蓄电池的正负极上，连接好电路，准备充电（见图6-7）。

3）采用常规充电，选择充电电流。先以额定容量的1/10电流值充电，充到电压升至13.8～14.6V；再将电流减半，一直充到电池电压达15.0～16.2V，并在2～3h内保持不变，电解液相对密度也不再增高，同时电解液开始逸出气泡为止。

充电时，充电场所应通风良好，严禁烟火。充电过程中，如发现蓄电池电压与密度都没有改变，没有产生气体或者温度急速上升等情况，则可能出现了短路等故障。此时，应立即停止充电。

4）充电完成后，清洁蓄电池壳体上表面与极桩，检查电解液液位并添加蒸馏水至标准液位。

（2）更换蓄电池

1）选配蓄电池。蓄电池选配的主要参数是电压与额定容量，必要时可采用多个蓄电池并联或串联，同时要注意外形尺寸大小与极桩方向的匹配。

2）拆卸蓄电池。如图6-8所示，拆卸蓄电池时，注意先拆卸蓄电池负极电缆线再拆正极电缆线，可避免工具搭铁导致的蓄电池短路。

注意

断开蓄电池的负极电缆线之前，对存储在ECU等器件内的信息进行记录，存储信息包括：DTC（诊断故障代码）、收音机频道（带防盗功能）、座椅位置（带记忆系统）和方向盘位置（带记忆系统）等。

3）安装蓄电池。安装时，注意新蓄电池极桩的打磨与电缆卡子接口的打磨。一般先安装蓄电池正极电缆线后再固装负极电缆线。

注意

蓄电池的倾斜角度不能超过40°，安装必须牢固可靠。

维修案例

蓄电池端电压不足故障

案例一：蓄电池自放电

（1）故障现象：蓄电池总亏电，发动机不能起动。

（2）故障原因：故障有可能由两方面引起，一是蓄电池的问题，二是可能由其他负载漏电引起。

（3）故障排查：

将蓄电池充电后，发动机能够顺利起动。车辆停放一夜后，第二天早晨再次起动发动机时故障复发，用高率放电计检测蓄电池放电电压，结果电压仅为6.5V，说明容量不足。怀疑车上有用电器漏电。

做如下检查：关闭点火开关，拆下蓄电池负极接柱，串接电流表，结果漏电电流在正常范围内。重新将蓄电池充足电，当时用V.A.G1498检测正常，在车下放置24h，再次测量容量又严重不足，说明蓄电池内部有“自行放电”现象。对于有自放电故障的蓄电池，可将其完全放电后再更换电解液，如故障还不能排除，应更换蓄电池。

维修总结：蓄电池在不使用情况下，电量自动减少或消失现象称为自放电，自放电在各种电池中普遍存在。蓄电池充足电在1个月内每隔昼夜容量降低超过3%，称为故障性自放电。该车蓄电池自放电属于故障性自放电，需要进行故障检修。对于蓄电池自放电较轻的蓄电池，可将其完全放电或过放电，使极板上的杂质析出到电解液中，倒出电解液，用蒸馏水反复清洗干净，再加入新电解液，充足电后便可使用。

案例二：蓄电池极板硫化

故障现象：起动机运转无力，发动机不能起动。

故障原因：该车起动系全部检修完毕，没有问题。发动机不能起动，主要怀疑是蓄电池亏电引起的。

故障排查：

对蓄电池进行检查，发现蓄电池电解液液面偏低，极板露出并且可观察到表面有一层白霜，说明有硫化现象。用密度计测量电解液密度为1.27g/cm³，如表6-2所示密度正常。利用高率放电计检查蓄电池放电电压，测得负载电压为5.5V，说明蓄电池容量严重不足，为什么测得电解液密度正常而容量又严重不足呢?

据用户说发现蓄电池液面降低后，及时补加了电解液，但很快又消耗，这样多次补充，便出现了上述故障。电解液消耗是因为过充电时将电解液中的水电解，补充时应加注蒸馏水或专用补充液，补加电解液会造成相对密度过高，加速了蓄电池硫化，蓄电池硫化后又使电解液过早出现“沸腾”现象，加快了电解液的消耗，补充电解液后又加速了极板硫化，这样恶性循环使蓄电池早期损坏。建议更换该车蓄电池，更换后试车故障排除。

维修总结：车用蓄电池在使用过程中，内部极板的表面上附着一层白色坚硬的结晶体，工作时不能转化为活性物质的硫酸铅，就形成了硫酸盐化，简称为“硫化”。该故障主要是用户保养不当造成的。对于轻微硫化可采用大电流5h率以内电流，对电池充电至稍过充状态，控制液温不超过40℃为宜，然后放电30%，如此反复数次可减轻和消除硫化现象。该方法主要是用过充电析出气体对极板表面轻微硫化盐冲刷，使其脱附溶解并转化为活性物质。但是该方法对老电池不适用，因为在析出气体冲刷硫酸盐的同时也对正极板的活性物质产生强烈冲刷，使活性物质变软甚至脱落。