汽车电气、电子系统故障诊断与修理(旧) 2.1学习手册

“蓄电池亏电严重故障诊断与排除”
学生手册
学生姓名
学生学号
目录
一、蓄电池的结构 (3)
1.极板 (4)
2.隔板 (4)
3.电解液 (4)
4. 壳体 (4)
二、蓄电池的种类与型号 (5)
1. 蓄电池的种类 (5)
2. 蓄电池的型号 (5)
三、蓄电池的工作特点 (6)
1. 铅蓄电池的放电 (6)
2. 铅蓄电池的充电 (6)
四、影响蓄电池容量的因素 (7)
1. 蓄电池的容量 (7)
2. 影响蓄电池容量的因素 (8)
五、蓄电池的充电方法 (9)
1．汽车运行时的补充充电 (9)
2．非运行时的蓄电池补充充电 (10)
六、蓄电池的维护与检修 (10)
1．蓄电池的维护 (11)
2．蓄电池的常见故障 (11)
《蓄电池亏电严重故障诊断与排除》学习手册
学习情境1 汽车电源系统检修
学习单元1.1 蓄电池亏电严重故障诊断与排除
学习目标
能获取车辆检修信息，根据故障症状制定检修计划，选择诊断设备。

能使用万用表、故障诊断仪、示波器等仪器对蓄电池进行检测并判断故障点。

能正确检测蓄电池。

任务载体工具媒体
案例：蓄电池亏电严重故障。

车型：捷达轿车。

症状：车辆蓄电池需要频繁充电，才能启动车辆。

捷达轿车实验台、捷达轿车、欧姆表、光盘、学习软件、可以上网查阅资料的电脑工作台、拆装工具等
知识要求技能要求学习拓展
掌握蓄电池的结构、原理和特性。

掌握蓄电池充、放电原理。

能对蓄电池进行充电掌握万用表、故障诊
断仪的正确使用。

掌握蓄电池故障分析
和检修方法。

自主学习蓄电池充、放电特
性
一、蓄电池的结构
铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图1所示，主要由极板、隔板、电解液和外壳等组成。

下面以干荷电蓄电池为例加以说明。

图1 蓄电池的构造
1-负极柱 2-加液孔 3-正极柱 4-电解液面标志 5-负极板 6-正极板
7-正极板组 8-极板连条 9-负极板组 10-隔板 11-单格电池
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。

2.隔板
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。

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1.24～1.30 g/cm3。

4. 壳体
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。

二、蓄电池的种类与型号
1. 蓄电池的种类
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。

2. 蓄电池的型号
铅蓄电池产品型号分为三段，其排列及其含义如下：
第1部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字组成，其标准电压是这个数字的2倍。

第2部分表示蓄电池的类型和特征，用汉语拼音字母表示。

其中，第1部分字母表示蓄电池的类型，如“Q”表示起动用铅蓄电池；第2部分为蓄电池的特征代号，如“A”表示干荷电式，具有两种特征时按表1顺序将两个代号并列标志，各代号具体含义见表1。

表1 铅蓄电池特征代号
第3部分表示蓄电池的额定容量，我国目前规定采用20 h 放电率的容量安
培小时数A·h 。

此外，有的蓄电池在额定容量后面用一个字母表示其具有的特殊性能，如：Q —高起动率；S —塑料槽；D —低温起动性能好。

例如，CA1170P2K2柴油车用型号为6—QAW —100S 的蓄电池，是由6个单格串联而成，标准电压为12 V ，干荷电式免维护蓄电池，它采用了塑料整体
串联的单格电池电池类型电池特征额定容量特殊性能
123
——
式外壳，薄型极板，使用时只需加入规定密度的电解液，静止0.5 h，就可以投入使用。

三、蓄电池的工作特点
1. 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2.1 V 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PbO
2和负极板上的Pb都与电解液中的H
2
SO4发生反
应，生成硫酸铅(PbSO
4
)，沉附在正、负极板上。

此时电解液中的H2SO4不断减少，密度也随之下降。

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，因此在使用中被称为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. 铅蓄电池的充电
充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，从负极流出，这一过程称为充电。

蓄电池的充电过程是电能转换为化学能的过程。

充电时，正、负极板上的PbSO
4还原成PbO
2
和Pb，电解液中的H
2
SO4不断
增多，密度上升。

当充电接近终了时，PbSO
4已基本还原成PbO
2
和Pb，这时过剩的充电电流
将电解水，使正极板附近产生的O
2
从电解液中逸出，负极板附近产生的H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。

因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。

蓄电池充足电的标志是：
（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态；
（2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在2～3 h内保持不变。

四、影响蓄电池容量的因素
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。

一只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之为蓄电池的容量。

当恒流放电时，蓄电池的容量等于放电电流与放电时间之积，即C＝I f t f
式中：C——蓄电池的容量，单位为A·h；
I f——放电电流，单位为A；
t f——放电时间，单位为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。

蓄电池出厂时规定的额定容量是在一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下测得的。

（1）额定容量
额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一。

GB/T5008.1—1991标准规定，以20 h放电率的放电电流在电解液初始温度为(25±5)℃，相对密度为(1.28±00.1)g/cm3(25℃)的条件下，连续放电到规定的单格终止电压1.75 V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。

例如，6—QA—60型蓄电池，在电解液初始温度为25℃时，以3 A的放电电流持续放电20 h，单格电压降到1.75 V，其额定容量C20＝3×20＝60 A·h。

（2）额定储备容量
额定储备容量是国际上通用的另一种蓄电池容量表示方法。

它是指充足电的蓄电池在电解液温度为25℃的条件下，以25 A电流放电到单格终止电压1.75 V 时所能维持的时间。

符号为C m，单位为min。

2. 影响蓄电池容量的因素
影响蓄电池容量的因素有结构因素和使用因素两个方面。

（1）结构因素
蓄电池极板的表面积(指活性物质的真实表面积)越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越多，容量就越大。

另外，极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。

（2）使用因素
①放电电流。

放电电流越大，蓄电池的容量就越小，在实际使用中必须严格控制起动时间，每次起动的时间不应超过5 s，且连续两次起动之间的时间间隔不应少于15 s。

②电解液温度。

放电电流一定的条件下，温度降低则容量减小，温度降低时，电解液的黏度增加，渗入极板困难，同时内阻增大，使蓄电池端电压降低，容量减小。

由于温度对蓄电池容量和端电压影响很大，因此在寒冷地区冬季应当对蓄电池采取保温措施。

③电解液密度。

适当提高电解液的密度，可加快电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动势和容量。

但电解液密度过大又将导致黏度增加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。

实践证明，电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量，延长蓄电池的使用寿命。

冬季在电解液不结冰的前提下，应尽可能采用稍低的电解液密度。

五、蓄电池的充电方法
蓄电池是直流电源，必须用直流电源对其进行充电。

充电时，充电电源的正极接蓄电池的正极，充电电源的负极接蓄电池的负极。

汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机。

车下充电多采用硅整流充电机、晶闸管整流充电机和脉冲充电机等。

蓄电池的充电方法主要有恒压充电、恒流充电和脉冲快速充电三种。

目前汽车广泛应用的蓄电池类型是干荷电蓄电池和免维护蓄电池，首次使用均无需充电，实际上，初充电工作已由生产厂家在出厂前完成。

用户只需进行放电后的补充充电即可。

放电后的蓄电池必须及时充电，否则影响蓄电池的寿命和电源系的正常工作。

补充充电一般分为两种。

一种是汽车运行过程中的补充充电，采用恒压充电的方法。

另一种是在修理厂进行的补充充电采用恒流充电或脉冲充电方法。

1．汽车运行时的补充充电
汽车运行时，发电机随时给蓄电池进行补充充电，充电电压为发电机的供电电压（由调节器控制），在发动机的任何转速情况下，供电电压保持恒定，额定电压14V。

蓄电池在充电过程中，直流电源电压保持不变的充电方法称为恒压充电。

恒压充电时，充电电流很大，充电开始之后很短时间蓄电池就可以获得本身容量的90％左右，因而可以大大缩短充电时间。

保证汽车起动后，很快完成蓄电池的补充充电，从而保证下一次发动机正常起动。

采用定压充电时，充电电压的大小十分重要，实车要求在13.8V至15.5V之间。

电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象，造成极板损坏。

电压选择过低则会使蓄电池充电不足。

长期充电不足会使蓄电池极板硫化加重，蓄电池寿命会缩短。

汽车运行时，由于充电方法的原因，不能充满电，正负极板均有部分硫酸铅存在，加上使用环境恶劣，因此极板硫化不可避免。

这是蓄电池寿命较短的主要原因。

蓄电池的制造工艺近几年提高很快，而且成本大幅度下降，因此，现代汽车蓄电池正常使用时只需补充电解损失的水分，汽车运行时进行恒压充电即可。

免维护蓄电池，无需补充水。

2．非运行时的蓄电池补充充电
蓄电池长期存放或严重亏电时，可在修理厂用专用充电设备，进行非运行时的补充充电。

充电方法有恒流充电和脉冲充电。

（1）恒流充电
在充电过程中，充电电流保持不变的充电方法称为恒流充电。

由于充电过程中蓄电池电动势随充电时间的增加而升高，因此，恒流充电过程需逐步提高充电电压，当单格电池电压上升至2.4 V、电解液开始有气泡冒出时，应将电流减半，直至完全充足电为止。

恒流充电有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电，例如新蓄电池的初充电、使用中的蓄电池补充充电与去硫充电等。

恒流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流，充电时间长。

定期进行蓄电池的恒流充电可以预防蓄电池的极板硫化，延长蓄电池的使用寿命。

但现在普遍认为，定期恒流充电的成本高于延长蓄电池的使用寿命所获得的利益，因此蓄电池正常使用时不必进行恒流充电，如果硫化严重影响发动机起动，应及时更换蓄电池。

（2）快速脉冲充电
早在20世纪50年代，国外已开始研究快速充电技术。

近年来我国也开发出系列快速充电机供应市场。

采用快速充电，新蓄电池初充电不超过5h，补充充电只需要0.5-1.5 h，大大缩短了充电时间，提高了效率。

目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。

快速充电具有充电时间短、空气污染小、省电节能的优点。

六、蓄电池的维护与检修
实践证明，蓄电池的电气性能和使用寿命不仅取决于其本身的产品结构和质
量，而且在很大程度上更决定于对蓄电池的使用情况和使用过程中是否对其认真、细致的维护。

因此，必须正确使用和做好使用中的维护工作，才能保证蓄电池特性的正常发挥并延长其使用寿命。

1．蓄电池的维护
为了使蓄电池经常处于完好状态，延长其使用寿命，对使用中的蓄电池需进行下列维护工作：
（1）观察蓄电池外壳表面有无电解液漏出；
（2）检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固；
（3）经常清除蓄电池盖上的灰尘泥土，擦去电池顶上的电液，通透加液孔盖上的气孔，清除极柱和导线接头上的氧化物；
（4）定期检查和调整电解液的相对密度及液面高度；
（5）经常检查蓄电池放电程度，超过规定时立即充电。

（6）暂不使用的蓄电池进行湿储存，湿储存的方法是先将电池充足电，液面至正常高度，密封加液塞通气孔后，放置室内暗处。

储存的时间不宜超过6个月。

（7）蓄电池实车电压的检查
用万用表直接检查蓄电池起动时的放电电压，可以判断蓄电池的放电程度。

用万用表测量蓄电池两端电压（或汽车线路电压），起动发动机，观察起动瞬间万用表的读数。

如果高于10V，表示放电程度符合要求。

如果电压在7-10V之间表示蓄电池放电过度（亏电），可能影响正常起动，须及时补充充电。

如果电压在7V以下表示蓄电池已经损坏需要更换或维修。

有些车辆如切诺基，带有电压表可以随时判断蓄电池的工作状况。

注意：有时起动时放电电压过低是由于蓄电池或起动机接线柱松动和锈蚀，应及时排除，否则影响电源系统的正常工作。

此外，停车时根据喇叭的声音和大灯的亮度，大概判断蓄电池的状态。

2．蓄电池的常见故障
蓄电池在使用中所出现的故障，除材料和制造工艺方面的原因之外，在很多
情况下是由于维护和使用不当而造成的。

蓄电池的内部故障有极板硫化、活性物质脱落、内部短路和自放电等。

（1）极板硫化
蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上会逐渐生成一层白色粗晶粒的硫酸铅，在正常充电时不能转化为二氧化铅和海绵状铅，这种现象称为“硫酸铅硬化”，简称“硫化”。

这种粗而坚硬的硫酸铅晶体导电性差、体积大，会堵塞活性物质的细孔，阻碍电解液的渗透和扩散，使蓄电池的内阻增加，起动时不能供给大的起动电流，以致不能起动发动机。

硫化的极板表面上有较厚的白霜，充、放电时会有异常现象，放电时蓄电池容量明显下降，用高率放电计检查时，单格电压急剧降低；充电时单格电压上升快，电解液温度迅速升高，但密度却增加很慢，且过早出现“沸腾”现象。

（2）自行放电
充足电的蓄电池，放置不用会逐渐失去电量，这种现象称为蓄电池的“自行放电”。

若一昼夜容量损失不超过0.7％时，属于正常自行放电。

铅蓄电池的正常自行放电是由蓄电池本身因素所造成的一种不可避免的现象。

若一昼夜自行放电量超过了2%-3％时，则属于故障性自行放电，这主要是由于使用维护不当所造成的。

造成故障性自行放电的原因很多，主要有以下几个方面：（3）极板短路
极板短路的故障现象为：开路电压较低，大电流放电时端电压迅速下降，甚至到零；充电过程中，电压与电解液相对密度上升缓慢，甚至保持很低的数值就不再上升了，充电末期气泡很少，但电解液温度却迅速升高。

（4）极板活性物质大量脱落
活性物质脱落一般多发生在正极板上，其特征为：电解液中有沉淀物，充电时电解液有褐色物质自底部上升；电压上升快，电解液沸腾现象比正常蓄电池出现的早；充电时间大大缩短，放电容量却明显下降。