毕业论文---汽车蓄电池的维护与故障控制.doc

论文题目：汽车蓄电池的维护与故障控制 专业班级： 汽车电子0901 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计）目录摘要1 前言 2 第1章蓄电池的分类与功用3 1.1蓄电池的分类3 1.2蓄电池的功用 3 第2章蓄电池的结构及工作原理 4 2.1蓄电池的结构 4 2.2蓄电池的工作原理5 第3章蓄电池的使用与维护 6 第4章蓄电池常见故障及检修 7 4.1极板硫化 7 4.2自放电 8 4.3活性物质早期脱落8 4.4蓄电池容量不足 9 4.5蓄电池的短路 10 4.6蓄电池故障性自放电案例 10 结论 12 致谢. 13 参考文献14 - 11 -摘要汽车是人们常用的交通工具，在长期使用过程中会产生故障。由于汽车本身结构的复杂性，以及汽车故障的不确定性和模糊性，给汽车故障的诊断与维修带来很大困难。蓄电池是电源系的心脏,对蓄电池的故障分析方法进行分析，并给出蓄电池故障的现象及排除方法, 对影响车用蓄电池的寿命进行分析，指出车用蓄电池的正确使用，以及日常的维护误区。对于汽车蓄电池将由一个更深的了解。我国蓄电池产业发展趋势是：已有百余年历史的蓄电池由于材料廉价、工艺简单、技术成熟、自放电低、免维护要求等特性，在未来几十年里，依然会在市场中占主导地位，虽然起动用、动力用电池的市场空间可能会有拐点，在近期国家产业发展中仍将占主流地位，中期也将占有一席之地，长期来看，在不需要高重量比能量的用途领域还将继续存在。关键词：蓄电池 故障现象 排除方法前言 汽车业的发展真是迅速，汽车已经成为人们不可缺少的交通工具，汽车的普遍也给汽车业带来了不少的问题，最初人们对汽车的认识只是潜意识的，没有确切的知识，随着汽车的发展，人们越来越喜欢汽车，了解汽车，通过各种手段学习汽车方面的知识，这样人们已经了解了不少的汽车知识和文化。汽车电源有两个：蓄电池和发电机。发电机是主要电源，蓄电池是辅助电源。在发电机停转或启动时，由蓄电池供给电能；发动机达到某一转速后，有发电机供电。当发电机向用电设备供电的同时，也给蓄电池充电。由于该部分内容在教材中以理论形式出现，学生理解有困难，教学效果不明显。为此我运用所学知识将理论知识与现实问题加以联系将汽车蓄电池的结构、工作原理及维修故障进行了详细介绍。使人们对汽车蓄电池有一个全新的认识，由原理推至运用。第1章蓄电池的分类与功用1.1蓄电池的分类我们常用的铅酸蓄电池主要分为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。1.普通蓄电池：普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低、使用寿命短和日常维护频繁。2.干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，保存所得到的电量。3.免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍1。1.2蓄电池的功用 汽车上有蓄电池和发电机两个直流电源，两个电源并联，全车的用电设备均为并联（如图1所示）。 图1 汽车电源系组成蓄电池的功用： 1.起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系供电。 2当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池的电压时，由蓄电池向用电设备供电。 3当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，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蓄电池可吸收电路中瞬时过电压，保持汽车电器系统电压的稳定，保护电子元件2。第2章 蓄电池的结构及工作原理2.1蓄电池的结构 铅蓄电池一般由三只或六只单格电池串联而成，每只单格电池的额定电压为2V。普通铅蓄电池的结构如图所示，主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱等部件组成（如图2所示）。1负极柱2加液孔盖3正极柱4穿壁连接5汇流条6外壳7负极8隔板 9正极板图2 蓄电池的结构 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。栅架的作用是固结活性物质。栅架一般由铅锑合金铸成，有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架。 2.隔板 ：隔板的作用是使正负极板尽量地靠近而不至于短路，缩小蓄电池的体积，防止极板变形和活性物质脱落。隔板用微孔塑料制成，具有多孔性，以利于电解液渗透，还具有良好的耐酸性和抗氧化性。隔板的面积一种做得比极板稍大些，一面制有纵向沟槽。考虑正极板在充放电过程中化学反应剧烈，电解液流通量较大，安装时隔板带有沟槽的一面应朝向正极板，且沟槽与外壳底部垂直。沟槽既能使电解液上下流通，也能使气泡沿槽上升，还能使脱落的活性物质沿槽下沉。 3.电解液 ：电解液的作用是形成电离，促使极板活性物的溶离，产生可逆的电化学反应。它是由相对密度为1.84的化学纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成。其相对密度一般在1.241.31g/cm3，使用时应根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择。 电解液的纯度是影响蓄电池的电气性能和使用寿命的重要因素，因此要用HGB1008-59标准二级专用硫酸和蒸馏水。 4.外壳：蓄电池的外壳用来盛放极板组和电解液。多采用聚丙乙烯塑料外壳。外壳内有隔壁，将其分成3个或6个相同大小的单格，相互之间不沟通，各单格底部都有凸肋，以放置极板组。凸肋间的空腔可积存极板脱落下来的活性物质，以防极板间短路。 5.联条：联系的作用是将单格电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。普通电池联系也由铅锑合金浇铸而成，硬橡胶外壳电池的联系位于电池小盖上方。塑料外壳蓄电池则采用穿壁式联条。 6.接线柱：普通铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱，接线柱分锥形，L形和侧孔形三种。为便于区分，正接线柱上或旁边标有“+”或“P”记号，负接线柱标有“”或“N”记号。有些电池正接柱涂有红色油漆。 2.2蓄电池的工作原理铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅（PbO2），负极板是灰色的海绵状铅（Pb），当两极板放置在浓度为27%37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力，铅正离子聚集在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅（PbO2）渗入电解液，其中两价的氧离子和水化合，使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质氢氧化铅（PB(OH)4）。氢氧化铅由4价的铅正离子（Pb4+）和4个氢氧根4（OH）-组成。4价的铅正离子（Pb4+）留在正极板上，使正极板带正电。由于负极板带负电，因而两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。当接通外电路，电流即由正极流向负极3。在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子（H+）和硫酸根负离子（SO4-），在离子电场力作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上，由于电子自外电路流入，而与4价的铅正离子（Pb4+）化合成2价的铅正离子（Pb2+），并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。电化学反应方程式为： PbO2 + 2H2SO4 +Pb PbSO4+ 2H2O+ PbSO4 （正极板） （电解液） （负极板） （正极板） （电解液） （负极板）第3章蓄电池的使用与维护蓄电池在使用及保养方面要注意的一些问题：1.蓄电池长久不用，它会慢慢自行放电，直至报废。因此，每隔一段时间就应启动一次汽车，给蓄电池充电。另一个办法就是将蓄电池上的两个电极拔下来，需注意的是从电极柱上拔下正、负两根电极线，要先拔下负极线，或卸下负极和汽车底盘的连接，然后再拔去带有正极标志(十)的另一端。蓄电池有一定的使用寿命，到一定的时期就要更换。在更换时同样要遵循上述次序，不过在把电极线接上去时，次序则恰恰相反，先接正极，然后再接负极4。2.蓄电池的蓄电量可以在仪表板上反映出来。当电流表指针显示蓄电量不足时，要及时充电。有时在路途中发现电量不够了，发动机又熄火启动不了，作为临时措施，可以向其它的车辆求助，用其它车辆上的蓄电池来发动车辆，将两个蓄电池的负极和负极相连，正极和正极相连。3.电解液的密度应按照不同的地区、不同的季节按照标准进行相应的调整。4.在亏电解液时应补充蒸馏水或专用补液，切忌用饮用纯净水代替，因为纯净水中含有多种微量元素，对蓄电池会造成不良影响。5.在启动汽车时，不间断地使用启动机会导致蓄电池因过度放电而损坏。正确的使用办法是每次发动车的时间总长不超过5秒，再次启动间隔时间不少于15秒。在多次启动仍不着车的情况下应从电路、点火线圈或油路等其他方面找原因。6.日常行车时应经常检查蓄电池盖上的小孔是否通气，倘若蓄电池盖小孔被堵，产生的氢气和氧气排不出去，电解液膨胀时，会把蓄电池外壳撑破，影响蓄电池寿命。7.检查电池的正、负极有无被氧化的迹象，可以用热水时常浇电瓶的电线连接处。8.检查电路各部分有无老化或短路的地方，防止电池因为过度放电而提前退役5。第4章蓄电池常见故障及排除4.1极板硫化蓄电池极板硫化是蓄电池最常见的故障，所谓硫化是指极板上产生了坚硬不易溶解的粗晶粒硫酸铅，在正常充电时不易被还原。蓄电池极板硫化后，使蓄电池的内阻增大，容量和起动性能下降，在充放电时的表现为：放电时其端电压下降较快，充电时电压上升快，温度升高也快，且过早地出现“沸腾”，电解液的密度上升较慢且达不到规定的值。 1.极板硫化的故障原因 (1)蓄电池长时间处于亏电状态，极板上的PbSO4未能及时还原为活性物质，当温度由高向降低变化，电解液中PbSO4就会过饱和而析出，这种再结晶过程将形成难溶的粗晶体即为极板硫化。 (2)电解液的液面过低，极板外露氧化，汽车行驶颠簸时，会使电解液不时地与极板上部已被氧化了的部分接触而产生再结晶，形成硫化。 (3)深度放电。所谓深度放电是指在小电流长时间过放电，使极板深层的活性物质转变为PbSO4，而依靠汽车发电机向蓄电池充电，不可能使这部分PbSO4复原，久而久之就会变为粗晶体硫酸铅。 （4）电解液密度过高、不纯、外部温度变化剧烈等也都会促使极板的硫化。2.极板硫化的处理措施极板硫化严重的则只能报废；蓄电池极板硫化不严重时，可以用去硫化充电的方法去消除硫化，方法如下：(1)倾出蓄电池电解液，并用蒸馏水冲洗两次，加注足量蒸馏水。 (2)接通电源，按额定容量值1/30A的电流进行充电，当密度上升至1.15g/cm3时，倾出电解液，加注蒸馏水，再进行充电，如此反复，直至密度不再上升为止。(3)以额定容量值1/10A的电流进行放电，当单格电池电压下降到1.7V时，停止放电，然后以额定容量值1/10A的电流进行充电，接着再放电、再充电，直到容量达到额定容量的80%为止6。(4)将电解液密度调整至规定的值。4.2自放电在未接通外电路时，蓄电池的电能自行消耗即称为自放电。正常的情况下，自放电是不可避免的，但如果每昼夜蓄电池自行放电量大于2%，则属于自放电故障。1.蓄电池自放电的故障原因（1）蓄电池盖表面有油污、尘土、电解液等而造成漏电。（2）壳体底部沉积物过多而造成正负极板间短路。（3）隔板破裂，造成正负极板短路。（4）电解液不纯，含有过多的金属杂质。2自放电故障的排除（1）检查蓄电池盖表面，若有不洁予以清洁。（2）注意观察蓄电池在充电时电解液是否呈现褐色，若是，则为壳体底部沉积物太多而造成自放电，需倾出全部电解液，并用蒸馏水将壳体内部冲洗干净，然后重新加注电解液，并充足电。（3）如果检查均为正常或将其它造成自放电的故障原因排除后，自放电故障仍明显，则可能是电解液不纯，故障处理的方法为：先将蓄电池全放电或过度放电，以使杂质全部进入电解液，然后将电解液全部倾出，用蒸馏水冲洗壳体内部后，加注电解液并将其充足电。注意：用电设备开关未关或电路有短路、漏电故障时，会有与蓄电池自放电故障相同的现象，因此，在检查和排除蓄电池自放电故障时，应先检查有无蓄电池外接电路的问题。4.3活性物质早期脱落蓄电池在充电时电解液成为混浊褐色溶液，充电电压上升过快，电解液过早出现“沸腾”现象，密度达不到规定的最大值；放电时电压下降过快，则说明蓄电池极板活性物质脱落较多7。1活性物质脱落的故障原因 正常使用期内蓄电池极板上活性物质脱落是有限的，造成极板上的活性物质早期脱落的原因有：（1）充电电流过大或长时间过充电，使大量的水电解，产生的气体在极板孔隙内产生压力，造成活性物质脱落。大电流充电还易使电解液温度过高，造成极板变形而使活性物质脱落，而过量的充电，还会使栅架过分氧化，造成活性物质与栅架松散剥离。（2）蓄电池长时间大电流放电，尤其是低温长时间大电流放电，生成的PbSO4容易形成致密层，在充电时，PbO2将会以树状的晶体生长，这种树状晶体很容易脱落。（3）过度放电，极板上PbSO4太多，体积膨胀而造成挤压，使活性物质脱落。（4）蓄电池极板组安装不良而松旷、蓄电池在车上安装不牢固，使极板组颠簸振动加剧，造成活性物质脱落。（5）冬季蓄电池放电后未及时充电，使电解液密度过低而结冰，导致活性物质脱落。2故障处理措施活性物质脱落较少时，可以倾出全部电解液，用蒸馏水冲洗后重新加注电解液，充电后继续使用。如果活性物质脱落过多，则需更换极板组或更换蓄电池。4.4蓄电池容量不足 1故障现象汽车启动时，起动机转速很快的减慢，转动无力：按喇叭声音弱、无力；开启大灯，灯光很暗；平时发现电解液耗损过快；蓄电池自行放电严重。 2故障原因（1）使用新蓄电池前未按要求进行充电。即充电时未经过充、放电循环，说明蓄电池未达到规定容量。（2）发动机调节器电压调得过低，使蓄电池经常充电不足或蓄电池接线极性与极板连接断裂，致使充电电阻增大。（3）蓄电池极板有短路，或隔板击穿、损坏。 （4）电解液的相对密度过高，充电电流过大，致使极板硫化。 （5）经常长时间启动起动机，造成大电流放电，致极板损坏。 3故障判断（1）首先检查蓄电池的外部，看外壳是否良好，有无裂纹，表面是否清洁，极板上是否有腐蚀及污物。如有，则为蓄电池外部自放电故障，根据相应故障予以排除。 （2）检查蓄电池搭铁接线，极柱的连接夹子有无松动，蓄电池接线极柱与极板连接处有无断裂。如有，则为输出电阻过大，电压降低。 （3）蓄电池充电后检查电解液密度，若出现两个相邻电池中电解液的密度有明显差别，则说明单格电池内部有短路，不能使用。 （4）检查电解液的液面高度，若液面高度不足，且在极板上有白色结晶物质存在，则可能存在极板硫化故障。 （5）打开大灯，注意灯光的变化，如果前大灯白亮，说明蓄电池正常，如果前大灯红暗，表明蓄电池容量不足。4.5蓄电池的短路 蓄电池的短路指铅蓄电池内部正负极群相连。 1蓄电池短路现象 (1)开路电压低，闭路电压(放电)很快达到终止电压；(2)大电流放电时，端电压迅速下降到零；(3)开路时，电解液密度很低，在低温环境中电解液会出现结冰现象；(4)充电时，电压上升很慢，始终保持低值(有时降为零)；(5)充电时，电解液温度上升很高很快；(6)充电时，电解液密度上升很慢或几乎无变化；(7)充电时不冒气泡或冒气出现很晚。2造成蓄电池内部短路(1)隔板质量不好或缺损，使极板活性物质穿过，致使正、负极板虚接接触或直接接触；(2)隔板窜位致使正负极相连；(3)极板上活性物质膨胀脱落，因脱落的活性物质沉积过多，致使正、负极板下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连。(4)导电物体落入电池内造成正、负极板相连8。4.6蓄电池故障性自放电案例故障症状：一辆轿车的蓄电池充足电后，第二天电压明显降低，致使启动机不转，电喇叭不响，车灯灯光暗淡，这是蓄电池的什么故障现象？故障原因：(1)加注电解液时混入了有害物质，如铁、铜等。当铁达到1%时，一昼夜内蓄电池的电量就会完全放完。（2）蓄电池有灰尘、腐蚀或上盖破裂密封不严，溢出电解液，正、负极短路，使蓄电池漏电。（3）极板上活性物质脱落，沉积过多使正、负极板短路，引起自行放电。（4）外部电缆线短路而引起自行放电。故障排除：首先检查外部电缆线是否有短路现象，结果未发现异常。再用电压表黑色夹夹住蓄电池负极，用红色夹轻触蓄电池顶部和侧面各个部位，检查蓄电池是否漏电，仔细观察电压表有没有读数，然后拆卸蓄电池，倒出电解液，烫开封胶，取出极板和隔板检查，未有损坏，但发现电解液中含杂质过多，用蒸馏水将蓄电池里外清洗干净，再把极板和隔板装回，注入干净而新鲜的电解液，重新充电后故障排除，使用正常。结论如何对蓄电池进行使用和维护，以延长其使用寿命，是社会业内外关注的焦点之一，为此本论文的重点是蓄电池的使用与维修。本论文通过对蓄电池的理论方面的研究和技术分析，总结出蓄电池的特点，指出汽车蓄电池的正确使用，以及日常的维护及常见故障。常见故障有极板硫化、漏电、短路和存电不足等，其故障现象、原因和排除方法分析。我们只有掌握蓄电池的工作规律，正确使用与维护，才能保证其良好的工作性能，延长其使用寿命。我国是蓄电池生产大国，但不是电池研究开发强国，化学电源面临难得的大发展机遇和严峻挑战，特别是电动汽车的发展优势越来越明显，因此开发新型蓄电池提高其性能是当今社会的主要发展方向。致谢 在毕业论文完成的过程中，更是走的很困难。完成了这篇论文之时，最深的感触就是时间紧张，专业知识很是缺乏，在此感谢帮助过我的人，没有他们的帮助，我是不可能顺利完成论文的。特别感谢指导老师闫雪艳老师在整个毕业论文的过程中，给予我悉心的指导和帮助。老师的严谨的治学态度、勤奋的工作作风、平易近人的处世风范，给我留下了深刻的印象，将会在我今后的学习和生活中时刻影响我。至此论文完稿之际，特此向老师致以衷心的感谢! 同时，也感谢各位评审老师在百忙之中抽出宝贵时间来审阅我的论文，谢谢各位老师的指导。参考文献1 王勇，汽车电气设备构造与维修，机械工业出版社，2007 .012 王盛良，汽车构造，机械工业出版社，2010.083 马明金，汽车电器构造原理及检修，北京大学出版社，2006.094 胡博浩，汽车工业, 机械工业出版社，2007.12.15 王胜年，汽车科技，科技文献，2009.05.016 王盛良，汽车电器设备，机械工业出版社，2010.087 陈越，汽车故障诊断与检测，科学出版社，2009.098 王凤忠，汽车维护与故障诊断，科学出版社，2009.10