任務3　蓄電池的檢查及保養(yǎng)

【學習目標】

通過本任務的學習，充分認識蓄電池的作用，掌握檢查和保養(yǎng)蓄電池的方法，學會給蓄電池充電，懂得蓄電池使用的注意事項。

【工作場景】

車輛停放在檢修場地，拉起駐車制動器，打開發(fā)動機艙蓋，在發(fā)動機艙兩側(cè)鋪上防護墊。若環(huán)境亮度不夠，準備好局部照明設(shè)備。同時，在附近的工作臺上準備一個各項指標都合格的蓄電池、幾個各項指標分別不合格的蓄電池。用到的檢測儀器設(shè)備及工具有充電機、萬用表、吸式密度計、扭力扳手、玻璃管（或吸食飲料的透明塑料吸管）、承裝清水的水盆兩個、適量的小蘇打（碳酸氫鈉）、少量潤滑脂、毛刷、細砂紙等。

【基礎(chǔ)知識】

蓄電池又稱為二次電池，是一種將所獲得的電能以化學能的形式儲存并可將化學能轉(zhuǎn)化為電能的電化學裝置。它是目前世界上廣泛使用的一種化學“電源”，具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點，是世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池。

汽車用蓄電池，至1905年應用至今，已經(jīng)有一百多年的歷史了。在其整個發(fā)展歷程中，容量、能量密度、材料及壽命等方面都有了很大的改進。進入21世紀，隨著電子技術(shù)的發(fā)展及在汽車上的應用，人們對環(huán)保的要求越來越高，汽車蓄電池也將隨著電動汽車的普及而逐漸由啟動型轉(zhuǎn)為驅(qū)動型。

一、汽車用蓄電池的作用

（1）啟動發(fā)動機時，向啟動系統(tǒng)、點火系統(tǒng)，供給系統(tǒng)及其他輔助電器等供電。

（2）當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)，發(fā)電機輸出電壓低于蓄電池的充電電壓時，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)電機輸出電壓高于蓄電池的充電電壓時，向蓄電池充電，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。

（5）蓄電池還可以吸收電路中的瞬時過電壓，保持汽車電器系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，保護電子元件。

二、蓄電池的充電

充電是蓄電池使用過程中延長使用壽命的一個重要環(huán)節(jié)，放電后的蓄電池必須通過充電才能重新投入使用。新蓄電池和修復后的蓄電池在首次使用前必須進行初充電；在蓄電池的正常使用過程中，為了延長蓄電池的使用壽命，還要進行一些必要的補充充電、均衡充電等。

1．恒流充電

恒流充電是指在充電過程中，充電電流保持不變（通過調(diào)整電壓，保證電流不變）的充電方法。它廣泛用于初充電、補充充電和去硫化充電等。

恒流充電的適應性強，可任意選擇和調(diào)整充電電流的大小，有利于保持蓄電池的技術(shù)性能和延長使用壽命。缺點是充電時間長，要經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流。

2．恒壓充電

恒壓充電是指在充電過程中，充電電壓保持恒定不變的充電方法。它是蓄電池在汽車上由發(fā)電機對其充電的方法。

3．脈沖快速充電

脈沖快速充電的過程：先用0．8～1倍額定容量的大電流進行恒流充電，使蓄電池在短時間內(nèi)充至額定容量的50%～60%；當單格電池電壓升至2．4V，開始冒氣泡時，由充電機的控制電路自動控制，開始脈沖快速充電；首先停止充電25ms（稱為前停充），然后再放電或反向充電，使蓄電池反向通過一個較大的脈沖電流（一般為充電電流的1．5～3倍，脈沖寬度為150～1000μs），然后再停止充電40ms（稱為后停充）。而后按著正脈沖充電→前停充→負脈沖瞬間放電→后停充→正脈沖充電……循環(huán)進行，直至充足電為止。

脈沖快速充電的優(yōu)點是充電時間可大大縮短（新蓄電池充電僅需5h，補充充電需1h）。但對蓄電池的壽命有一定的影響，并且脈沖快速充電機結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，故適用于電池集中、充電頻繁、要求應急的場合。

【技能訓練】

一、操作訓練

1．拆下并清潔蓄電池

從車上拆卸蓄電池時，首先關(guān)閉點火開關(guān)及其他電器開關(guān)，然后先拆負極夾子，后拆正極夾子。兩個夾子拆下后要盡量將蓄電池水平端出，輕輕放在水平工作臺上。如夾子上或極柱上有金屬氧化物，可用細砂紙將其去除干凈（電瓶夾子的縫隙處可用廢棄的牙刷清潔）。然后用毛刷清潔蓄電池外表面，最后用略濕但干凈的抹布將其外表面擦凈。

2．檢查電解液液面高度，疏通通氣孔

對于有加液孔蓋的蓄電池，可檢查其液面高度。如殼體呈半透明狀能看清內(nèi)部液面，可直接觀察液面是否在上下標線（或Max與Min標線、Hi與Lo標線）之間。若低于下標線應添加蒸餾水（6個加液孔都加，因為它們在內(nèi)部是不相通的）。若在外面無法看清液面高度，可將加液孔蓋打開，用玻璃管或塑料吸管按如圖3－12所示方式檢測（液面高出極板10～15mm）。由于蓄電池內(nèi)部的6個單格之間互不相通，所以檢測時要分別檢測。

圖3－12　檢測蓄電池液面高度

加液孔蓋擰下后仔細觀察其上都有通氣孔，宜用壓縮空氣或細鋼絲等對其進行疏通，以保證在車上充電時順利地將氧氣和氫氣排出。

3．測量蓄電池端電壓

用萬用表的“直流電壓20V”擋測量蓄電池兩個極柱間的電壓（數(shù)字顯示的萬用表黑紅表筆不用嚴格區(qū)分，指針式萬用表的黑表筆接負極，紅表筆接正極，不可接反）。測量時表筆和極柱間要接觸良好，不可出現(xiàn)虛連。測量值一般在13．5±1V時為正常，若低于12．5V，需對其進行充電。若蓄電池是剛從運行的車上卸下，需等待幾分鐘后再測量。

4．測量電解液密度

打開蓄電池的6個加液孔蓋，用吸式密度計分別從各個加液孔中抽取電解液并測量其密度。通過其密度的大小可以判斷當前蓄電池的實際容量。相對密度每下降0．04g/cm³，相當于蓄電池放電25%的額定容量。亦可參照表3－5進行粗略判斷。通過對各個單格電池電解液密度的測量，還可以確定蓄電池是否失效。如果單格電池之間的密度相差0．05g/cm³，則該電池失效。一般冬季放電超過25%，夏季放電50%，就需要進行充電，詳見表3－6所示。

表3－5　蓄電池存電狀態(tài)與密度的關(guān)系

表3－6　電解液密度選用的地區(qū)差異性

5．蓄電池的充電（補充充電）

蓄電池應該經(jīng)常處于充滿電的狀態(tài)下工作，這樣可以延長其使用壽命。若蓄電池的端電壓較低（低于12．5V）、電解液的密度偏小或正常行駛在2個月以上未進行補充充電時，都應對蓄電池進行充電。通過平時車輛的一些表現(xiàn)也可判斷蓄電池是否需要充電，如啟動無力、大燈暗淡、喇叭沙啞等。

充電時應把蓄電池從車上拆下，到專門的充電間充電。首先打開6個加液孔蓋并將蓋頂朝下放置。充電機的正極接蓄電池的正極，負極接蓄電池的負極，電極夾子要夾牢并使接觸面積盡可能大。打開充電機開關(guān)，調(diào)節(jié)充電電壓為12V，調(diào)節(jié)充電電流為蓄電池額定容量的1/10A進行充電。當蓄電池電量基本充足時，電解液開始產(chǎn)生氣泡，此時轉(zhuǎn)入第二階段。將充電電流減半，直到電解液密度和蓄電池端電壓都達到最大值且在2～3h內(nèi)不再上升，蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡為止。此時蓄電池的電量已充滿，先關(guān)閉充電機的電源開關(guān)，然后卸下電極夾子，待蓄電池的溫度接近恢復常溫時將加液孔蓋全部蓋好擰緊。

充電完畢后，將蓄電池裝回到車上時，也要盡量保持其處于水平狀態(tài)，以免電解液外泄。先裝正極夾子，后裝負極夾子。正負極緊固螺栓的擰緊力矩都應是5N·m。兩個夾子緊固好后，分別往其互相接觸處及表面涂上少量的潤滑脂，使其與空氣隔絕，避免或減少金屬氧化物的生成，保護極柱及電瓶夾子。如有絕緣護罩的把護罩裝好，正極的為紅色。

二、操作注意事項

（1）拆卸蓄電池夾子時，一定要先拆負極，后拆正極；安裝時，一定要先裝正極，后裝負極。拆裝時不可用鉗子擰螺栓；電瓶夾子從極柱上取下較困難時，可用螺絲刀從四周均勻地、輕輕地撬動。

（2）檢查電解液液面高度和測量電解液密度時，注意不要讓玻璃管或密度計中的電解液滴到汽車的零部件、人的皮膚、衣物或其他物品上（電解液就是稀硫酸，它具有非常強的氧化性和腐蝕性）。若滴到人的皮膚上，可先用碳酸氫鈉溶液清洗，再用大量的清水沖洗。

（3）電解液不足時要補加蒸餾水，只有當確認是由于電解液外泄時（翻車）才可添加電解液原液（密度是1．27g/cm³左右的硫酸）。

（4）吸取電解液時，要一次吸夠，使里面的浮子能夠處于漂浮狀態(tài)。吸式密度計使用時切勿倒置，應始終讓其大頭朝上，以免電解液流入吸球。與電解液接觸的工具、設(shè)備（密度計和玻璃吸管，塑料吸管可略作清洗后投入垃圾箱）用后應用清水清洗干凈，以備再用。

（5）使用萬用表時注意其擋位及兩個表筆。

（6）充電時的注意事項如下。

①處于寒冷天氣的蓄電池在充電前需檢查電解液是否結(jié)冰，不可對結(jié)冰的蓄電池進行充電，否則會引起爆炸。

②充電前需檢查電解液的液面高度，電解液不足時不得充電。

③充電過程中要每隔大約1h測量一次電解液的密度和電壓，并檢查它的溫度。當溫度超過40℃時應將充電電流減半，如溫度繼續(xù)升高超過45℃時應停止充電，待冷卻到35℃以下時再充電。也可用風冷或水冷的方法來降溫。

④充電室內(nèi)要通風良好，且嚴禁煙火，因為電解液里面的氣泡是氫氣和氧氣。

⑤在無人看守的情況下要停止充電。

【相關(guān)拓展】

飛輪電池

飛輪電池是20世紀90年代才提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。據(jù)稱，飛輪電池比容量可達150W·h/kg，比功率達5 000～10 000W/kg，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛5 000 000km。美國飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪電池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動轎車，一次充電可行駛600km，由0到96km/h加速時間為6．5s。

1．飛輪電池與其他電池的比較

現(xiàn)在，使用最多最廣的儲能電池無疑是化學電池，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲存，再轉(zhuǎn)化為電能輸出。它價格低廉，技術(shù)成熟，但污染嚴重，效率低下，充電時間長，用電時間短，使用過程中電能不易控制。

另一儲能電池是超導電池，它把電能轉(zhuǎn)化為磁能儲存在超導線圈的磁場中，由于超導狀態(tài)下線圈沒有電阻，所以能量損耗非常小，效率也高，對環(huán)境污染也小。但由于超導狀態(tài)是線圈處于極低溫度下才能實現(xiàn)，維持線圈處于超導狀態(tài)所需要的低溫需耗費大量能量，而且維持裝置過大，不易小型化，所以市場前景不佳。

飛輪電池則兼顧了兩者的優(yōu)點，雖然近階段的價格較高，但伴隨著技術(shù)的進步，必將有一個非常廣闊的前景。下面通過表3－7來具體比較三種電池的優(yōu)缺點。

表3－7　三種電池性能比較

2．飛輪電池的應用場合及現(xiàn)狀

由于技術(shù)和材料價格的限制，飛輪電池的價格相對較高，在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢。但在下列一些大型儲能裝置的場合，使用化學電池價格非常昂貴，飛輪電池得到逐步應用。

（1）太空　包括人造衛(wèi)星、飛船、空間站。飛輪電池一次充電可以提供同重量化學電池兩倍的功率，同負載的使用時間為化學電池的3～10倍。同時，因為它的轉(zhuǎn)速是可測可控的，故可以隨時查看電能的多少。美國太空總署已在空間站安裝了48個飛輪電池，聯(lián)合在一起可提供超過150kW的電能。據(jù)估計，相比化學電池，可節(jié)約200萬美元左右。

（2）交通運輸　包括火車和汽車。這種車輛采用內(nèi)燃機和電機混合推動，飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應用于混合能量推動的車輛中。車輛在正常行駛時和剎車制動時，給飛輪電池充電，飛輪電池則在加速或爬坡時，給車輛提供動力，保證車輛運行在一種平穩(wěn)、最優(yōu)的狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速，可減少燃料消耗、空氣和噪聲污染，延長發(fā)動機的壽命。美國TEXAS大學已研制出一款汽車用飛輪電池，電池在車輛需要時，可提供150kW的能量，能加速滿載車輛到100km/h。在火車方面，德國西門子公司已研制出長1．5m，寬0．75m的飛輪電池，可提供3MW的功率，同時，可儲存30%的剎車能。

（3）不間斷電源　飛輪電池可提供高可靠的穩(wěn)定電源，可提供幾秒到幾分鐘的電能，這段時間足已保證工廠進行電源切換。

（4）軍用戰(zhàn)斗車輛　美國國防部預測未來的戰(zhàn)斗車輛在通信、武器和防護系統(tǒng)等方面都廣泛需要電能。飛輪電池由于其快速的充、放電，獨立而穩(wěn)定的能量輸出，重量輕，能使車輛工作處于最優(yōu)狀態(tài)，減少車輛的噪聲（戰(zhàn)斗中非常重要），提高車輛的加速性能等優(yōu)點，已成為美國軍方首要考慮的儲能裝置。

作為一種新興的儲能方式，飛輪電池所擁有傳統(tǒng)化學電池無法比擬的優(yōu)點，已被人們廣泛認同，它非常符合未來儲能技術(shù)的發(fā)展方向。目前，飛輪電池除了上面介紹的應用領(lǐng)域以外，也正在向小型化、低廉化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，最可能出現(xiàn)的是手機電池?？梢灶A見，伴隨著技術(shù)和材料學的進步，飛輪電池將在未來的各行各業(yè)中發(fā)揮重要的作用。

【復習延伸】

1．可用哪些方法區(qū)分蓄電池的正負極？

2．選購蓄電池時需注意哪些？

3．使用蓄電池時有哪些注意事項？