蓄电池的检查及保养

任务3　蓄电池的检查及保养

【学习目标】

通过本任务的学习，充分认识蓄电池的作用，掌握检查和保养蓄电池的方法，学会给蓄电池充电，懂得蓄电池使用的注意事项。

【工作场景】

车辆停放在检修场地，拉起驻车制动器，打开发动机舱盖，在发动机舱两侧铺上防护垫。若环境亮度不够，准备好局部照明设备。同时，在附近的工作台上准备一个各项指标都合格的蓄电池、几个各项指标分别不合格的蓄电池。用到的检测仪器设备及工具有充电机、万用表、吸式密度计、扭力扳手、玻璃管（或吸食饮料的透明塑料吸管）、承装清水的水盆两个、适量的小苏打（碳酸氢钠）、少量润滑脂、毛刷、细砂纸等。

【基础知识】

蓄电池又称为二次电池，是一种将所获得的电能以化学能的形式储存并可将化学能转化为电能的电化学装置。它是目前世界上广泛使用的一种化学“电源”，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。

汽车用蓄电池，至1905年应用至今，已经有一百多年的历史了。在其整个发展历程中，容量、能量密度、材料及寿命等方面都有了很大的改进。进入21世纪，随着电子技术的发展及在汽车上的应用，人们对环保的要求越来越高，汽车蓄电池也将随着电动汽车的普及而逐渐由启动型转为驱动型。

一、汽车用蓄电池的作用

（1）启动发动机时，向启动系统、点火系统，供给系统及其他辅助电器等供电。

（2）当发动机低速运转，发电机输出电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。

（3）当发动机中、高速运转，发电机输出电压高于蓄电池的充电电压时，向蓄电池充电，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。

（4）当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。

（5）蓄电池还可以吸收电路中的瞬时过电压，保持汽车电器系统电压的稳定，保护电子元件。

二、蓄电池的充电

充电是蓄电池使用过程中延长使用寿命的一个重要环节，放电后的蓄电池必须通过充电才能重新投入使用。新蓄电池和修复后的蓄电池在首次使用前必须进行初充电；在蓄电池的正常使用过程中，为了延长蓄电池的使用寿命，还要进行一些必要的补充充电、均衡充电等。

1．恒流充电

恒流充电是指在充电过程中，充电电流保持不变（通过调整电压，保证电流不变）的充电方法。它广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。

恒流充电的适应性强，可任意选择和调整充电电流的大小，有利于保持蓄电池的技术性能和延长使用寿命。缺点是充电时间长，要经常调节充电电流。

2．恒压充电

恒压充电是指在充电过程中，充电电压保持恒定不变的充电方法。它是蓄电池在汽车上由发电机对其充电的方法。

3．脉冲快速充电

脉冲快速充电的过程：先用0．8～1倍额定容量的大电流进行恒流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的50%～60%；当单格电池电压升至2．4V，开始冒气泡时，由充电机的控制电路自动控制，开始脉冲快速充电；首先停止充电25ms（称为前停充），然后再放电或反向充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流（一般为充电电流的1．5～3倍，脉冲宽度为150～1000μs），然后再停止充电40ms（称为后停充）。而后按着正脉冲充电→前停充→负脉冲瞬间放电→后停充→正脉冲充电……循环进行，直至充足电为止。

脉冲快速充电的优点是充电时间可大大缩短（新蓄电池充电仅需5h，补充充电需1h）。但对蓄电池的寿命有一定的影响，并且脉冲快速充电机结构复杂，价格昂贵，故适用于电池集中、充电频繁、要求应急的场合。

【技能训练】

一、操作训练

1．拆下并清洁蓄电池

从车上拆卸蓄电池时，首先关闭点火开关及其他电器开关，然后先拆负极夹子，后拆正极夹子。两个夹子拆下后要尽量将蓄电池水平端出，轻轻放在水平工作台上。如夹子上或极柱上有金属氧化物，可用细砂纸将其去除干净（电瓶夹子的缝隙处可用废弃的牙刷清洁）。然后用毛刷清洁蓄电池外表面，最后用略湿但干净的抹布将其外表面擦净。

2．检查电解液液面高度，疏通通气孔

对于有加液孔盖的蓄电池，可检查其液面高度。如壳体呈半透明状能看清内部液面，可直接观察液面是否在上下标线（或Max与Min标线、Hi与Lo标线）之间。若低于下标线应添加蒸馏水（6个加液孔都加，因为它们在内部是不相通的）。若在外面无法看清液面高度，可将加液孔盖打开，用玻璃管或塑料吸管按如图3－12所示方式检测（液面高出极板10～15mm）。由于蓄电池内部的6个单格之间互不相通，所以检测时要分别检测。

图3－12　检测蓄电池液面高度

加液孔盖拧下后仔细观察其上都有通气孔，宜用压缩空气或细钢丝等对其进行疏通，以保证在车上充电时顺利地将氧气和氢气排出。

3．测量蓄电池端电压

用万用表的“直流电压20V”挡测量蓄电池两个极柱间的电压（数字显示的万用表黑红表笔不用严格区分，指针式万用表的黑表笔接负极，红表笔接正极，不可接反）。测量时表笔和极柱间要接触良好，不可出现虚连。测量值一般在13．5±1V时为正常，若低于12．5V，需对其进行充电。若蓄电池是刚从运行的车上卸下，需等待几分钟后再测量。

4．测量电解液密度

打开蓄电池的6个加液孔盖，用吸式密度计分别从各个加液孔中抽取电解液并测量其密度。通过其密度的大小可以判断当前蓄电池的实际容量。相对密度每下降0．04g/cm³，相当于蓄电池放电25%的额定容量。亦可参照表3－5进行粗略判断。通过对各个单格电池电解液密度的测量，还可以确定蓄电池是否失效。如果单格电池之间的密度相差0．05g/cm³，则该电池失效。一般冬季放电超过25%，夏季放电50%，就需要进行充电，详见表3－6所示。

表3－5　蓄电池存电状态与密度的关系

表3－6　电解液密度选用的地区差异性

5．蓄电池的充电（补充充电）

蓄电池应该经常处于充满电的状态下工作，这样可以延长其使用寿命。若蓄电池的端电压较低（低于12．5V）、电解液的密度偏小或正常行驶在2个月以上未进行补充充电时，都应对蓄电池进行充电。通过平时车辆的一些表现也可判断蓄电池是否需要充电，如启动无力、大灯暗淡、喇叭沙哑等。

充电时应把蓄电池从车上拆下，到专门的充电间充电。首先打开6个加液孔盖并将盖顶朝下放置。充电机的正极接蓄电池的正极，负极接蓄电池的负极，电极夹子要夹牢并使接触面积尽可能大。打开充电机开关，调节充电电压为12V，调节充电电流为蓄电池额定容量的1/10A进行充电。当蓄电池电量基本充足时，电解液开始产生气泡，此时转入第二阶段。将充电电流减半，直到电解液密度和蓄电池端电压都达到最大值且在2～3h内不再上升，蓄电池内部产生大量气泡为止。此时蓄电池的电量已充满，先关闭充电机的电源开关，然后卸下电极夹子，待蓄电池的温度接近恢复常温时将加液孔盖全部盖好拧紧。

充电完毕后，将蓄电池装回到车上时，也要尽量保持其处于水平状态，以免电解液外泄。先装正极夹子，后装负极夹子。正负极紧固螺栓的拧紧力矩都应是5N·m。两个夹子紧固好后，分别往其互相接触处及表面涂上少量的润滑脂，使其与空气隔绝，避免或减少金属氧化物的生成，保护极柱及电瓶夹子。如有绝缘护罩的把护罩装好，正极的为红色。

二、操作注意事项

（1）拆卸蓄电池夹子时，一定要先拆负极，后拆正极；安装时，一定要先装正极，后装负极。拆装时不可用钳子拧螺栓；电瓶夹子从极柱上取下较困难时，可用螺丝刀从四周均匀地、轻轻地撬动。

（2）检查电解液液面高度和测量电解液密度时，注意不要让玻璃管或密度计中的电解液滴到汽车的零部件、人的皮肤、衣物或其他物品上（电解液就是稀硫酸，它具有非常强的氧化性和腐蚀性）。若滴到人的皮肤上，可先用碳酸氢钠溶液清洗，再用大量的清水冲洗。

（3）电解液不足时要补加蒸馏水，只有当确认是由于电解液外泄时（翻车）才可添加电解液原液（密度是1．27g/cm³左右的硫酸）。

（4）吸取电解液时，要一次吸够，使里面的浮子能够处于漂浮状态。吸式密度计使用时切勿倒置，应始终让其大头朝上，以免电解液流入吸球。与电解液接触的工具、设备（密度计和玻璃吸管，塑料吸管可略作清洗后投入垃圾箱）用后应用清水清洗干净，以备再用。

（5）使用万用表时注意其挡位及两个表笔。

（6）充电时的注意事项如下。

①处于寒冷天气的蓄电池在充电前需检查电解液是否结冰，不可对结冰的蓄电池进行充电，否则会引起爆炸。

②充电前需检查电解液的液面高度，电解液不足时不得充电。

③充电过程中要每隔大约1h测量一次电解液的密度和电压，并检查它的温度。当温度超过40℃时应将充电电流减半，如温度继续升高超过45℃时应停止充电，待冷却到35℃以下时再充电。也可用风冷或水冷的方法来降温。

④充电室内要通风良好，且严禁烟火，因为电解液里面的气泡是氢气和氧气。

⑤在无人看守的情况下要停止充电。

【相关拓展】

飞轮电池

飞轮电池是20世纪90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。据称，飞轮电池比容量可达150W·h/kg，比功率达5 000～10 000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶5 000 000km。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮电池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行驶600km，由0到96km/h加速时间为6．5s。

1．飞轮电池与其他电池的比较

现在，使用最多最广的储能电池无疑是化学电池，它将电能转变为化学能储存，再转化为电能输出。它价格低廉，技术成熟，但污染严重，效率低下，充电时间长，用电时间短，使用过程中电能不易控制。

另一储能电池是超导电池，它把电能转化为磁能储存在超导线圈的磁场中，由于超导状态下线圈没有电阻，所以能量损耗非常小，效率也高，对环境污染也小。但由于超导状态是线圈处于极低温度下才能实现，维持线圈处于超导状态所需要的低温需耗费大量能量，而且维持装置过大，不易小型化，所以市场前景不佳。

飞轮电池则兼顾了两者的优点，虽然近阶段的价格较高，但伴随着技术的进步，必将有一个非常广阔的前景。下面通过表3－7来具体比较三种电池的优缺点。

表3－7　三种电池性能比较

2．飞轮电池的应用场合及现状

由于技术和材料价格的限制，飞轮电池的价格相对较高，在小型场合还无法体现其优势。但在下列一些大型储能装置的场合，使用化学电池价格非常昂贵，飞轮电池得到逐步应用。

（1）太空　包括人造卫星、飞船、空间站。飞轮电池一次充电可以提供同重量化学电池两倍的功率，同负载的使用时间为化学电池的3～10倍。同时，因为它的转速是可测可控的，故可以随时查看电能的多少。美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮电池，联合在一起可提供超过150kW的电能。据估计，相比化学电池，可节约200万美元左右。

（2）交通运输　包括火车和汽车。这种车辆采用内燃机和电机混合推动，飞轮电池充电快，放电完全，非常适合应用于混合能量推动的车辆中。车辆在正常行驶时和刹车制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加速或爬坡时，给车辆提供动力，保证车辆运行在一种平稳、最优的状态下的转速，可减少燃料消耗、空气和噪声污染，延长发动机的寿命。美国TEXAS大学已研制出一款汽车用飞轮电池，电池在车辆需要时，可提供150kW的能量，能加速满载车辆到100km/h。在火车方面，德国西门子公司已研制出长1．5m，宽0．75m的飞轮电池，可提供3MW的功率，同时，可储存30%的刹车能。

（3）不间断电源　飞轮电池可提供高可靠的稳定电源，可提供几秒到几分钟的电能，这段时间足已保证工厂进行电源切换。

（4）军用战斗车辆　美国国防部预测未来的战斗车辆在通信、武器和防护系统等方面都广泛需要电能。飞轮电池由于其快速的充、放电，独立而稳定的能量输出，重量轻，能使车辆工作处于最优状态，减少车辆的噪声（战斗中非常重要），提高车辆的加速性能等优点，已成为美国军方首要考虑的储能装置。

作为一种新兴的储能方式，飞轮电池所拥有传统化学电池无法比拟的优点，已被人们广泛认同，它非常符合未来储能技术的发展方向。目前，飞轮电池除了上面介绍的应用领域以外，也正在向小型化、低廉化的方向发展。现在，最可能出现的是手机电池。可以预见，伴随着技术和材料学的进步，飞轮电池将在未来的各行各业中发挥重要的作用。

【复习延伸】

1．可用哪些方法区分蓄电池的正负极？

2．选购蓄电池时需注意哪些？

3．使用蓄电池时有哪些注意事项？