畢業(yè)論文汽車蓄電池的維護與故障控制

畢業(yè)論文汽車蓄電池的維護與故障控制摘要汽車是人們常用的交通工具，在長期使用過程中會產(chǎn)生故障。由于汽車本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及汽車故障的不確定性和模糊性，給汽車故障的診斷與維修帶來很大困難。蓄電池是電源系的心臟,對蓄電池的故障分析方法進行分析，并給出蓄電池故障的現(xiàn)象及排除方法,對影響車用蓄電池的壽命進行分析，指出車用蓄電池的正確使用，以及日常的維護誤區(qū)。對于汽車蓄電池將由一個更深的了解。我國蓄電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢是:已有百余年歷史的蓄電池由于材料廉價、工藝簡單、技術(shù)成熟、自放電低、免維護要求等特性，在未來幾十年里，依然會在市場中占主導(dǎo)地位，雖然起動用、動力用電池的市場空間可能會有拐點，在近期國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展中仍將占主流地位，中期也將占有一席之地，長期來看，在不需要高重量比能量的用途領(lǐng)域還將繼續(xù)存在。關(guān)鍵詞:蓄電池故障現(xiàn)象排除方法-1-畢業(yè)論文(設(shè)計)前言汽車業(yè)的發(fā)展真是迅速，汽車已經(jīng)成為人們不可缺少的交通工具，汽車的普遍也給汽車業(yè)帶來了不少的問題，最初人們對汽車的認識只是潛意識的，沒有確切的知識，隨著汽車的發(fā)展，人們越來越喜歡汽車，了解汽車，通過各種手段學(xué)習(xí)汽車方面的知識，這樣人們已經(jīng)了解了不少的汽車知識和文化。汽車電源有兩個:蓄電池和發(fā)電機。發(fā)電機是主要電源，蓄電池是輔助電源。在發(fā)電機停轉(zhuǎn)或啟動時，由蓄電池供給電能;發(fā)動機達到某一轉(zhuǎn)速后，有發(fā)電機供電。當發(fā)電機向用電設(shè)備供電的同時，也給蓄電池充電。由于該部分內(nèi)容在教材中以理論形式出現(xiàn)，學(xué)生理解有困難，教學(xué)效果不明顯。為此我運用所學(xué)知識將理論知識與現(xiàn)的結(jié)構(gòu)、工作原理及維修故障進行了詳細介紹。使人們對汽車實問題加以聯(lián)系將汽車蓄電池蓄電池有一個全新的認識，由原理推至運用。-2-畢業(yè)論文(設(shè)計)第1章蓄電池的分類與功用1.1蓄電池的分類我們常用的鉛酸蓄電池主要分為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護蓄電池三種。1.普通蓄電池:普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格便宜;缺點是比能低、使用壽命短和日常維護頻繁。2.干荷蓄電池:它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點是負極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，保存所得到的電量。3.免維護蓄電池:免維護蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。[1]使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。1.2蓄電池的功用汽車上有蓄電池和發(fā)電機兩個直流電源，兩個電源并聯(lián)，全車的用電設(shè)備均為并聯(lián)(如圖1所示)。圖1汽車電源系組成蓄電池的功用:1.起動發(fā)動機時，蓄電池向起動系和點火系供電。2(當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)，發(fā)電機電壓低于蓄電池的電壓時，由蓄電池向用電設(shè)備供電。3(當發(fā)動機中、高速運轉(zhuǎn)，發(fā)電機電壓高于蓄電池的充電電壓時，蓄電池將發(fā)電機的剩余電能儲存起來。4(當發(fā)電機過載時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電。[2]5(蓄電池可吸收電路中瞬時過電壓，保持汽車電器系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，保護電子元件。-3-畢業(yè)論文(設(shè)計)第2章蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1蓄電池的結(jié)構(gòu)鉛蓄電池一般由三只或六只單格電池串聯(lián)而成，每只單格電池的額定電壓為2V。普通鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由正負極板、隔板、電解液、外殼、聯(lián)條、接線柱等部件組(如圖2所示)。成1,負極柱2,加液孔蓋3,正極柱4,穿壁連接5,匯流條6,外殼7,負極8,隔板9,正極板圖2蓄電池的結(jié)構(gòu)1.極板:極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充、放電的化學(xué)反應(yīng)主要是依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液進行的。極板分為正極板和負極板，均由柵架和活性物質(zhì)組成。柵架的作用是固結(jié)活性物質(zhì)。柵架一般由鉛銻合金鑄成，有良好的導(dǎo)電性、耐蝕性和一定的機械強度。為了降低蓄電池的內(nèi)阻，改善蓄電池的起動性能，有些鉛蓄電池采用了放射形柵架。2.隔板:隔板的作用是使正負極板盡量地靠近而不至于短路，縮小蓄電池的體積，防止極板變形和活性物質(zhì)脫落。隔板用微孔塑料制成，具有多孔性，以利于電解液滲透，還具有良好的耐酸性和抗氧化性。隔板的面積一種做得比極板稍大些，一面制有縱向溝槽?？紤]正極板在充放電過程中化學(xué)反應(yīng)劇烈，電解液流通量較大，安裝時隔板帶有溝槽的一面應(yīng)朝向正極板，且溝槽與外殼底部垂直。溝槽既能使電解液上下流通，也能使氣泡沿槽上升，還能使脫落的活性物質(zhì)沿槽下沉。3.電解液:電解液的作用是形成電離，促使極板活性物的溶離，產(chǎn)生可逆的電化學(xué)反應(yīng)。它是由相對密度為1.84的化學(xué)純硫酸和蒸餾水按一定的比例配制而成。其相對密度一3般在1.24,1.31g/cm，使用時應(yīng)根據(jù)當?shù)刈畹蜌鉁鼗蛑圃鞆S的要求進行選擇。-4-畢業(yè)論文(設(shè)計)電解液的純度是影響蓄電池的電氣性能和使用壽命的重要因素，因此要用HGB1008-59標準二級專用硫酸和蒸餾水。4.外殼:蓄電池的外殼用來盛放極板組和電解液。多采用聚丙乙烯塑料外殼。外殼內(nèi)有隔壁，將其分成3個或6個相同大小的單格，相互之間不溝通，各單格底部都有凸肋，以放置極板組。凸肋間的空腔可積存極板脫落下來的活性物質(zhì)，以防極板間短路。5.聯(lián)條:聯(lián)系的作用是將單格電池串聯(lián)起來，提高整個蓄電池的端電壓。普通電池聯(lián)系也由鉛銻合金澆鑄而成，硬橡膠外殼電池的聯(lián)系位于電池小蓋上方。塑料外殼蓄電池則采用穿壁式聯(lián)條。6.接線柱:普通鉛蓄電池首尾兩極板組的橫板上焊有接線柱，接線柱分錐形，L形和側(cè)孔形三種。為便于區(qū)分，正接線柱上或旁邊標有“+”或“P”記號，負接線柱標有“,”或“N”記號。有些電池正接柱涂有紅色油漆。2.2蓄電池的工作原理鉛蓄電池由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO)，負極板是灰色的海綿狀鉛(Pb)，當兩極板放置在濃度為27%,37%的硫22酸(HSO)水溶液中時，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二價的鉛正離子(Pb+)轉(zhuǎn)移到電解24液中，在負極板上留下兩個電子(2e-)。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO)滲入電解液，其中兩價的2氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——氫氧化鉛(PB(OH))。444氫氧化鉛由4價的鉛正離子(Pb+)和4個氫氧根〔4(OH)-〕組成。4價的鉛正離子(Pb+)留在正極板上，使正極板帶正電。由于負極板帶負電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位[3]差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負離子(SO-)，在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離4子到達負極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO)。在正極板上，由于電子自外電路流入，442而與4價的鉛正離子(Pb+)化合成2價的鉛正離子(Pb+)，并立即與正極板附近的硫酸根負離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。電化學(xué)反應(yīng)方程式為:PbO+2HSO+PbPbSO+2HO+PbSO224424(正極板)(電解液)(負極板)(正極板)(電解液)(負極板)-5-畢業(yè)論文(設(shè)計)第3章蓄電池的使用與維護蓄電池在使用及保養(yǎng)方面要注意的一些問題:1.蓄電池長久不用，它會慢慢自行放電，直至報廢。因此，每隔一段時間就應(yīng)啟動一次汽車，給蓄電池充電。另一個辦法就是將蓄電池上的兩個電極拔下來，需注意的是從電極柱上拔下正、負兩根電極線，要先拔下負極線，或卸下負極和汽車底盤的連接，然后再拔去帶有正極標志(十)的另一端。蓄電池有一定的使用壽命，到一定的時期就要更換。在更換時同樣要遵循上述次序，不過在把電極線接上去時，次序則恰恰相反，先接正極，然[4]后再接負極。2.蓄電池的蓄電量可以在儀表板上反映出來。當電流表指針顯示蓄電量不足時，要及時充電。有時在路途中發(fā)現(xiàn)電量不夠了，發(fā)動機又熄火啟動不了，作為臨時措施，可以向其它的車輛求助，用其它車輛上的蓄電池來發(fā)動車輛，將兩個蓄電池的負極和負極相連，正極和正極相連。3.電解液的密度應(yīng)按照不同的地區(qū)、不同的季節(jié)按照標準進行相應(yīng)的調(diào)整。4.在虧電解液時應(yīng)補充蒸餾水或?qū)Ｓ醚a液，切忌用飲用純凈水代替，因為純凈水中含有多種微量元素，對蓄電池會造成不良影響。5.在啟動汽車時，不間斷地使用啟動機會導(dǎo)致蓄電池因過度放電而損壞。正確的使用辦法是每次發(fā)動車的時間總長不超過5秒，再次啟動間隔時間不少于15秒。在多次啟動仍不著車的情況下應(yīng)從電路、點火線圈或油路等其他方面找原因。6.日常行車時應(yīng)經(jīng)常檢查蓄電池蓋上的小孔是否通氣，倘若蓄電池蓋小孔被堵，產(chǎn)生的氫氣和氧氣排不出去，電解液膨脹時，會把蓄電池外殼撐破，影響蓄電池壽命。7.檢查電池的正、負極有無被氧化的跡象，可以用熱水時常澆電瓶的電線連接處。[5]8.檢查電路各部分有無老化或短路的地方，防止電池因為過度放電而提前退役。-6-畢業(yè)論文(設(shè)計)第4章蓄電池常見故障及排除4.1極板硫化蓄電池極板硫化是蓄電池最常見的故障，所謂硫化是指極板上產(chǎn)生了堅硬不易溶解的粗晶粒硫酸鉛，在正常充電時不易被還原。蓄電池極板硫化后，使蓄電池的內(nèi)阻增大，容量和起動性能下降，在充放電時的表現(xiàn)為:放電時其端電壓下降較快，充電時電壓上升快，溫度升高也快，且過早地出現(xiàn)“沸騰”，電解液的密度上升較慢且達不到規(guī)定的值。1.極板硫化的故障原因(1)蓄電池長時間處于虧電狀態(tài)，極板上的PbSO未能及時還原為活性物質(zhì)，當溫度由4高向降低變化，電解液中PbSO就會過飽和而析出，這種再結(jié)晶過程將形成難溶的粗晶體即4為極板硫化。(2)電解液的液面過低，極板外露氧化，汽車行駛顛簸時，會使電解液不時地與極板上部已被氧化了的部分接觸而產(chǎn)生再結(jié)晶，形成硫化。(3)深度放電。所謂深度放電是指在小電流長時間過放電，使極板深層的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镻bSO，而依靠汽車發(fā)電機向蓄電池充電，不可能使這部分PbSO復(fù)原，久而久之就會變44為粗晶體硫酸鉛。(4)電解液密度過高、不純、外部溫度變化劇烈等也都會促使極板的硫化。2.極板硫化的處理措施極板硫化嚴重的則只能報廢;蓄電池極板硫化不嚴重時，可以用去硫化充電的方法去消除硫化，方法如下:(1)傾出蓄電池電解液，并用蒸餾水沖洗兩次，加注足量蒸餾水。3(2)接通電源，按額定容量值1/30A的電流進行充電，當密度上升至1.15g/cm時，傾出電解液，加注蒸餾水，再進行充電，如此反復(fù)，直至密度不再上升為止。(3)以額定容量值1/10A的電流進行放電，當單格電池電壓下降到1.7V時，停止放電，然后以額定容量值1/10A的電流進行充電，接著再放電、再充電，直到容量達到額定容量[6]的80%為止。(4)將電解液密度調(diào)整至規(guī)定的值。-7-畢業(yè)論文(設(shè)計)4.2自放電在未接通外電路時，蓄電池的電能自行消耗即稱為自放電。正常的情況下，自放電是不可避免的，但如果每晝夜蓄電池自行放電量大于2%，則屬于自放電故障。1.蓄電池自放電的故障原因(1)蓄電池蓋表面有油污、塵土、電解液等而造成漏電。(2)殼體底部沉積物過多而造成正負極板間短路。(3)隔板破裂，造成正負極板短路。(4)電解液不純，含有過多的金屬雜質(zhì)。2(自放電故障的排除1)檢查蓄電池蓋表面，若有不潔予以清潔。((2)注意觀察蓄電池在充電時電解液是否呈現(xiàn)褐色，若是，則為殼體底部沉積物太多而造成自放電，需傾出全部電解液，并用蒸餾水將殼體內(nèi)部沖洗干凈，然后重新加注電解液，并充足電。(3)如果檢查均為正?；?qū)⑵渌斐勺苑烹姷墓收显蚺懦?，自放電故障仍明顯，則可能是電解液不純，故障處理的方法為:先將蓄電池全放電或過度放電，以使雜質(zhì)全部進入電解液，然后將電解液全部傾出，用蒸餾水沖洗殼體內(nèi)部后，加注電解液并將其充足電。注意:用電設(shè)備開關(guān)未關(guān)或電路有短路、漏電故障時，會有與蓄電池自放電故障相同的現(xiàn)象，因此，在檢查和排除蓄電池自放電故障時，應(yīng)先檢查有無蓄電池外接電路的問題。4.3活性物質(zhì)早期脫落蓄電池在充電時電解液成為混濁褐色溶液，充電電壓上升過快，電解液過早出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象，密度達不到規(guī)定的最大值;放電時電壓下降過快，則說明蓄電池極板活性物質(zhì)[7]脫落較多。1(活性物質(zhì)脫落的故障原因正常使用期內(nèi)蓄電池極板上活性物質(zhì)脫落是有限的，造成極板上的活性物質(zhì)早期脫落的原因有:(1)充電電流過大或長時間過充電，使大量的水電解，產(chǎn)生的氣體在極板孔隙內(nèi)產(chǎn)生壓力，造成活性物質(zhì)脫落。大電流充電還易使電解液溫度過高，造成極板變形而使活性物-8-畢業(yè)論文(設(shè)計)質(zhì)脫落，而過量的充電，還會使柵架過分氧化，造成活性物質(zhì)與柵架松散剝離。(2)蓄電池長時間大電流放電，尤其是低溫長時間大電流放電，生成的PbSO容易形4成致密層，在充電時，PbO將會以樹狀的晶體生長，這種樹狀晶體很容易脫落。2(3)過度放電，極板上PbSO太多，體積膨脹而造成擠壓，使活性物質(zhì)脫落。4(4)蓄電池極板組安裝不良而松曠、蓄電池在車上安裝不牢固，使極板組顛簸振動加劇，造成活性物質(zhì)脫落。(5)冬季蓄電池放電后未及時充電，使電解液密度過低而結(jié)冰，導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。2(故障處理措施活性物質(zhì)脫落較少時，可以傾出全部電解液，用蒸餾水沖洗后重新加注電解液，充電后繼續(xù)使用。如果活性物質(zhì)脫落過多，則需更換極板組或更換蓄電池。4.4蓄電池容量不足1(故障現(xiàn)象汽車啟動時，起動機轉(zhuǎn)速很快的減慢，轉(zhuǎn)動無力:按喇叭聲音弱、無力;開啟大燈，燈光很暗;平時發(fā)現(xiàn)電解液耗損過快;蓄電池自行放電嚴重。2(故障原因(1)使用新蓄電池前未按要求進行充電。即充電時未經(jīng)過充、放電循環(huán)，說明蓄電池未達到規(guī)定容量。(2)發(fā)動機調(diào)節(jié)器電壓調(diào)得過低，使蓄電池經(jīng)常充電不足或蓄電池接線極性與極板連接斷裂，致使充電電阻增大。(3)蓄電池極板有短路，或隔板擊穿、損壞。(4)電解液的相對密度過高，充電電流過大，致使極板硫化。(5)經(jīng)常長時間啟動起動機，造成大電流放電，致極板損壞。3(故障判斷(1)首先檢查蓄電池的外部，看外殼是否良好，有無裂紋，表面是否清潔，極板上是否有腐蝕及污物。如有，則為蓄電池外部自放電故障，根據(jù)相應(yīng)故障予以排除。(2)檢查蓄電池搭鐵接線，極柱的連接夾子有無松動，蓄電池接線極柱與極板連接處有無斷裂。如有，則為輸出電阻過大，電壓降低。(3)蓄電池充電后檢查電解液密度，若出現(xiàn)兩個相鄰電池中電解液的密度有明顯差別，-9-畢業(yè)論文(設(shè)計)則說明單格電池內(nèi)部有短路，不能使用。(4)檢查電解液的液面高度，若液面高度不足，且在極板上有白色結(jié)晶物質(zhì)存在，則可能存在極板硫化故障。(5)打開大燈，注意燈光的變化，如果前大燈白亮，說明蓄電池正常，如果前大燈紅暗，表明蓄電池容量不足。4.5蓄電池的短路蓄電池的短路指鉛蓄電池內(nèi)部正負極群相連。1(蓄電池短路現(xiàn)象(1)開路電壓低，閉路電壓(放電)很快達到終止電壓;(2)大電流放電時，端電壓迅速下降到零;(3)開路時，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象;(4)充電時，電壓上升很慢，始終保持低值(有時降為零);(5)充電時，電解液溫度上升很高很快;(6)充電時，電解液密度上升很慢或幾乎無變化;(7)充電時不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。2(造成蓄電池內(nèi)部短路(1)隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過，致使正、負極板虛接接觸或直接接觸;(2)隔板竄位致使正負極相連;(3)極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過多，致使正、負極板下部邊緣或側(cè)面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負極板相連。[8](4)導(dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負極板相連。4.6蓄電池故障性自放電案例故障癥狀:一輛轎車的蓄電池充足電后，第二天電壓明顯降低，致使啟動機不轉(zhuǎn)，電喇叭不響，車燈燈光暗淡，這是蓄電池的什么故障現(xiàn)象,故障原因:(1)加注電解液時混入了有害物質(zhì)，如鐵、銅等。當鐵達到1%時，一晝夜內(nèi)蓄電池的電量就會完全放完。(2)蓄電池有灰塵、腐蝕或上蓋破裂密封不嚴，溢出電解液，正、負極短路，使蓄電池漏電。(3)極板上活性物質(zhì)脫落，沉積過多使正、負極板短路，引-10-畢業(yè)論文(設(shè)計)起自行放電。(4)外部電纜線短路而引起自行放電。故障排除:首先檢查外部電纜線是否有短路現(xiàn)象，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)異常。再用電壓表黑色夾夾住蓄電池負極，用紅色夾輕觸蓄電池頂部和側(cè)面各個部位，檢查蓄電池是否漏電，仔細觀察電壓表有沒有讀數(shù)，然后拆卸蓄電池，倒出電解液，燙開封膠，取出極板和隔板檢查，未有損壞，但發(fā)現(xiàn)電解液中含雜質(zhì)過多，用蒸餾水將蓄電池里外清洗干凈，再把極板和隔板裝回，注入干凈而新鮮的電解液，重新充電后故障排除，使用正常。-11-畢業(yè)論文(設(shè)計)結(jié)論如何對蓄電池進行使用和維護，以延長其使用壽命，是社會業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點之一，為此本論文的重點是蓄電