了解蓄电池充电及维护

任务四　了解蓄电池充电及维护

任务描述

本任务重点介绍蓄电池的充电种类，充电的方法，充电过程的注意事项，蓄电池的正确使用和维护。教学现场应提供蓄电池充电系统示教板、配置电解液的相关设备及散装蓄电池一套。图1-19所示为蓄电池充电。

图1-19　蓄电池充电

任务实施

一、蓄电池充电

蓄电池放电后，用直流电流按与放电电流相反的方向通过蓄电池，使它恢复工作能力，这个过程称为蓄电池充电。蓄电池充电时，电池正极与电源正极相连，电池负极与电源负极相连，充电电源电压必须高于电池的总电动势。

做一做

配置合格的电解液是对蓄电池进行充电的前提条件，请根据以下知识动手配置规定了相对密度的电解液。电解液的配制过程如下：

①根据所需的相对密度，取相应体积的蒸馏水倒入配制容器中。

②将密度计和温度计放入蒸馏水中。

③取出相应体积的纯硫酸。

④将纯硫酸缓缓倒入蒸馏水中，同时用玻璃棒不停搅拌。绝对禁止将蒸馏水倒入浓硫酸中，以免发生爆溅，伤害人体及设备。

⑤观察温度计和密度计，保持溶液的温度不高于60℃，当密度计读数接近选取值时停止。

⑥用蒸馏水或稀硫酸调整电解液的密度，调整后与选取值基本一致。

注意：常备冷水、10％苏打水或者氨水溶液，如果硫酸溅到衣服或皮肤上，应立即擦除硫酸，然后用苏打水或者氨水清洗，最后用清水冲洗。

1．充电前的检查

①首先用毛刷清扫蓄电池表面的灰尘，检查蓄电池的外壳是否有碰伤或裂痕，电极连接是否接触良好，与充电器连接是否正确。

②检查充电设备有无故障，能否连续充电120 h以上。

③蓄电池连接导线要选用横截面积大一些的铜芯或铝芯胶皮线，应以9 h充电率的电流量作为标准来选择导线，以防充电时因导线过载而引起发热。

④蓄电池电极接头导线连接完毕后，应用凡士林包涂，以防被硫酸腐蚀或氧化，造成接触不良。

⑤检查测量使用的密度计、电压表及温度计是否齐全完好。

⑥检查电解液密度是否符合要求，一般应在1.260～1.300 g/mL，初充电时，密度选择1.280 g/mL为宜。

⑦加注在蓄电池中的电解液，液面应高于保护网板10～15 mm。

2．充电的种类

（1）初次充电

蓄电池初次充电的目的是为了恢复电池存放期间因极板上部分活性物质硫化和自放电所失去的电量，是决定蓄电池运行情况好坏和运行时间长短的关键之一。蓄电池的初次充电可按以下步骤进行。

①加注电解液。要求液面高出极板组15 mm。然后静置约6 h，待电解液温度低于35℃时，方能充电。

②以蓄电池额定电流的1/15恒流充电，直到电解液开始冒泡，单格电池电压上升到2.4 V。

③将充电电流减半，继续充电致电解液沸腾，单格电池电压2.7 V，相对密度和单格电池电压稳定2～3 h为止。

注意：要求经常检测电解液温度。当温度高于40℃时，应将充电电流减半。当温度高于45℃时，应停止充电，人工冷却至35℃以下后继续充电。全部充电时间60～70 h。充电完毕后，应检测电解液相对密度。若不符合规定，需要进行调整，每次调整后，需要再充电2 h，直到符合要求为止。

（2）补充充电

当使用中的蓄电池的存电不足时，应当及时补充充电。当出现存电不足表现为以下情况时应补充充电：

①电解液相对密度降低到1.2 g/mL以下。

②冬季放电超过额定容量25％，夏季超过50％。

③车灯暗淡、启动无力。

补充充电应按以下步骤进行：

①清洁蓄电池外部脏污及氧化物，拧下加液盖。

②用额定电流的1/10充电至单格电池电压为2.3～2.4 V。

③将电流减半继续充电至电压升至2.5～2.7 V，当电解液恢复到规定值且3 h保持不变，则说明充电完成。

注意：补充充电完成后，同样需要对电解液密度进行调整，使其符合要求。调整步骤同初次充电调整步骤相同。

（3）防硫化过充电

蓄电池每3个月需要进行一次防硫化过充电。首先采用补充充电的方式使得电池电量充足。间歇1 h后，将电流减半，继续充电至电解液沸腾。如此反复数次，直到刚开始充电，电解液就沸腾为止。

（4）去硫化充电

去硫化充电按以下步骤进行：

①将电解液倒出，用蒸馏水清洗蓄电池数次。

②加入蒸馏水，进行补充充电。

③随时检测电解液相对密度，当相对密度上升到1.15 g/mL时，需要加入蒸馏水稀释。如此反复充电直到电解液密度不再上升。

④用初次充电的方法将电池电量充足。

3．充电的注意事项

①严格执行相关规范。

②及时检测充电情况。

③初次充电时不可长时间间断。

④常备冷水、10％苏打水或者氨水溶液，以防意外情况。

⑤严禁明火，保持通风良好。

蓄电池常用的充电器如图1-20所示。

图1-20　蓄电池常用的充电器

4．充电的方法

常用的充电方法及说明见表1-7。

表1-7　常用的充电方法及说明

想一想

各种充电方法的优缺点分别是什么？

二、蓄电池维护

1．蓄电池的日常检查

蓄电池检测是对蓄电池进行维护的基本技能，请根据以下知识对蓄电池进行一次全面检查，汽车每行驶1 000 km，或冬季10～15天，夏季5～6天，都应该做下列检查。

（1）外部检查

检查蓄电池有无物理损坏，若有，应当修复或者更换。在检查时应先用温水清洗电池外部尘污，再用碱水清洗，并注意疏通加液盖通气孔，除去接头氧化物，抹上保护油脂。

（2）开路电压检测

如果蓄电池刚充电或者车辆刚行驶过，应接通车前灯30 s，清除表面充电现象，然后切断所有负载，用万用表检测开路电压。若电压小于12 V，说明电池放电过量；若电压在12.2～12.5 V，则电池部分放电；若电压高于12.5 V，说明蓄电池充电充足。

（3）电解液液面高度检测

用内径4～6 mm、长约150 mm的玻璃管检测液面高度，要求液面高于极板组上沿10～15 mm。如果液面过低，需要加入蒸馏水；如果液面过高，应使用密度计吸取部分电解液，如图1-21所示。

图1-21　电解液液面高度检测示意图

1—玻璃管；2—容器壁；3—极板防护片；4—极板

（4）电解液密度检测

将吸管式密度计吸嘴伸入电池加液孔中，吸取电解液到玻璃管中。取出密度计，观察读取密度计上相对密度数值。要求操作过程符合相应的技术规范。用吸式密度计测量的电解液密度每减少0.01 g/mL，相当于蓄电池放电6％，如图1-22所示。

图1-22　电解液密度检测示意图

（5）高率放电计测试放电电压

测试前，要求电池存电75％以上，若电解液相对密度小于1.22 g/mL，并且万用表测得开路电压不到12.4 V，应先进行充电，然后再进行实验。

测试时，将放电计两个叉尖紧压在单格电池正、负极桩上，历时5 s，电压表的读数就是在大负荷放电情况下蓄电池保持的端电压。单格电池电压应在1.5 V以上而且在5 s内稳定。若低于1.5 V但是稳定，说明放电过量。若5 s内电压迅速下降，说明电池有故障，需要维修。高率放电计如图1-23所示。

2．蓄电池的选择

目前，广泛使用的汽车启动用蓄电池有干封式和干荷式两种，而更多情况是使用免维护蓄电池。蓄电池的选择由汽车发电机和发动机的参数确定。蓄电池的额定电压与发电机的额定电压要求一致，而发动机的功率决定了蓄电池的容量。由于汽车发动机的额定功率是固定的，因此输出电流不能随意增大，如果选用的蓄电池容量过大，会导致长期充电不足，使蓄电池极板产生不可逆的硫酸铅化，缩短电池使用寿命。

图1-23　高率放电计

3．蓄电池的正确使用

（1）不要连续使用起动机

每次启动的时间不得超过5 s，如果一次未能启动，应停顿15 s以上再做第2次启动，连续3次启动不成功时，应查明原因，排除故障后再启动发动机。

（2）正确安装蓄电池

安装和搬运蓄电池时，应轻搬轻放，不可敲打或在地上拖拽。蓄电池在汽车上应固定牢靠，以防行车时振动或移位。

（3）冬季使用的注意事项

①冬季使用蓄电池时应特别注意保持其处于充足电状态，以免电解液密度降低而结冰。

②冬季补加蒸馏水应在充电前进行，以便蒸馏水能较快地与电解液混合而不致结冰。

③冬季蓄电池容量降低，因此在启动冷态发动机前应进行预热，以减少启动阻力矩。

④冬季气温低，充电较困难，可以适当调高调节器的调节电压，以改善蓄电池的充电状态，但仍需避免过量充电。

（4）检查蓄电池的电解液和放电情况

要经常检查蓄电池的电解液和蓄电池的放电情况，如发现电解液不足或蓄电池充电不足，要及时进行补充和充电。

观察电解液有无漏液、渗出，定期检测液面高度。当电解液不足时，只能添加蒸馏水，除非确定电解液有溢出。

4．蓄电池的维护

（1）蓄电池的日常维护

①经常清除蓄电池表面的灰尘污物，当电解液溅到蓄电池表面时，应用抹布蘸10％浓度的苏打水或碱水擦净，电极桩和电线夹头上出现氧化物时应及时清除。

②经常疏通加液孔盖上的通气孔。

③检查各单格内电解液的液面高度，如发现不足应及时补充。

④根据当时的季节，及时调整电解液密度。

⑤放完电的蓄电池在24 h内应及时充电。

⑥停驶车辆的蓄电池，每两个月应进行一次补充充电。

⑦常用车辆的蓄电池，放电程度冬季达25％、夏季达50％时即应充电，必要时及时进行补充充电。

⑧拆卸蓄电池电缆时，应先拆下蓄电池负极，再拆下蓄电池正极；安装蓄电池电缆时，应先安装蓄电池正极，再安装蓄电池负极，以免安装拆卸过程中造成蓄电池断路。

（2）蓄电池维护的注意事项

①电池极性不要接反。

②拆卸时，先拆搭铁电缆；安装时，最后安装搭铁电缆。

③维修工具不要放在电池上，以免引起短路事故。

④要规范使用起动机。

⑤定期调试电压调节器。

⑥安装搬运时，轻拿轻放。

⑦注意防冻、防晒。

想一想

如果上述注意事项操作错误，会导致什么后果？

5．蓄电池储存

（1）湿储法

对使用过的蓄电池，如果储存时间不超过半年，可以采用湿储法保存。首先将蓄电池电量充足，调节电解液相对密度到1.285 g/mL，当液面高度也符合要求后，蜡封通气孔，然后将电池放置于阴暗通风处。

（2）干储法

对于使用过的蓄电池，如果储存时间超过半年，应当采用干储法。首先将电池补充充电至电量充足，再以20 h的放电率进行放电直至单格电池电压降到1.75 V。倒出电解液，加入蒸馏水浸渍3 h；然后倒出稀释的电解液，再加蒸馏水浸渍3 h。如此反复，直到不再浸出电解液为止。最后倒尽蓄电池内蒸馏水，旋紧加液盖，蜡峰通风孔。储存时应当选择干燥通风，而且避免阳光直射的地方，最好单层摆放在架子上，避免层压。

6．蓄电池常见故障处理

蓄电池常见故障处理方式见表1-8。

表1-8　蓄电池常见故障处理

三、任务评价表

自我测试

1．充电时，发现电池温度升高过快且超过40℃，应及时将充电电流________。

2．普通铅蓄电池内部故障常见有________、________、________、________。

3．极板硫化的主要原因有：________、________、________、________。

4．严重短路的电池充电时电解液相对密度________，电解液不会冒________。

5．配制电解液时应注意哪些事项？

6．什么叫初次充电？

7．充电终止有何表征？

8．蓄电池搭铁极性接反的危害有哪些？

9．为什么规定每次接通起动机时间不得超过5 s，两次间隔时间应在15 s以上？

知识拓展

快速充电法

图1-24　蓄电池快速充电器

1．脉冲式充电法

脉冲式充电法能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。

脉冲式充电法首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池充电电流接受率。图1-24所示为一款蓄电池快速充电器。

2．变电流间歇充电法

变电流间歇充电法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，其特点是将恒流充电阶段改为限压变电流间歇充电阶段。充电前期的各阶段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期是恒定电压充电阶段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电状态。通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。

3．变电压间歇充电法

变电压间歇充电法是在变电流间歇充电法的基础上发展变化而来的。与变电流间歇充电方法不同的是第一阶段，它采用的不是间歇恒流，而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。

4．变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法

综合脉冲充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的特点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法的控制一般有两种：

①脉冲电流的幅值可变，而PWM（驱动充放电开关管）信号的频率是固定的；

②脉冲电流幅值固定不变，PWM信号的频率可调。

汽车充电系统考核装置如图1-25所示。

图1-25　汽车充电系统考核装置