摩托车用铅蓄电池的一般构造如下图 所示。图中所示的铅蓄电池由 3 个单格电池组成,每个单格电池的标称电压是 2V , 3 个单格电池串联成 6V 的铅蓄电池。
壳体的间壁将壳体内腔分隔成 3 部分,以容纳 3 个单格电池的 3 个极板组和适量的电解液。
极板组由正极板、负极板和隔板组成。正极板上的活性物质是二氧化铅,负极板上的活性物质是海绵状铅。在相邻的正极板与负极板之间装有隔板。隔板用多孔性的绝缘材料制成,除具有良好的绝缘性能外,还能保证电解液的畅通。 顶盖将壳体的内腔封闭。顶盖上有 3 个加液孔,电解液经加液孔注入单格电池。加液孔上装有加液孔盖。顶盖上还有通气孔,各单格电池的内腔经通气孔与外界相通。通气孔的出口处装有通气导管。
一、铅蓄电池的使用
铅蓄电池在启用时需要加注电解液,并进行初次充电;在使用过程中,当充电不足时,还要随时进行补充充电。
1. 电解液的配制 电解液是硫酸的水溶液。配制电解液应选用蓄电池用硫酸和蒸馏水。
( 1 )电解液的相对密度
电解液中硫酸和水的含量决定着电解液的相对密度。由于电解液的相对密度直接影响着铅蓄电池的性能和寿命,因此必须使其符合要求。
随气候条件的不同,相适宜的电解液相对密度如表 2-3 所示。电解液的相对密度随温度的变化而变化,当电解液温度每升高 1℃ 时,相对密度约降低 0.007 ;反之,当电解液温度每降低 1℃ 时,相对密度约升高 0.007 。表 2-3 所示为 20℃ 时的电解液相对密度,当电解液温度与 20℃ 相差较大时,应对测得的电解液相对密度进行温度修正,换算出 20℃ 时的电解液相对密度。因此,在配制电解液时,不仅需用相对密度计测定电解液的相对密度,而且还需用温度计测定电解液的温度。
( 2 )电解液中硫酸与蒸馏水的比例
根据蓄电池所规定的电解液相对密度,可按表 2-4 所示的硫酸与蒸馏水的质量比或体积比配制电解液。
( 3 )配制电解液时注意的问题
配制电解液时应在玻璃、陶瓷或塑料制作的耐酸耐热的容器中进行。容器应保持清洁。操作时,应将硫酸缓慢地倒入蒸馏水中,切不可将蒸馏水倒入硫酸中,以免在液面的局部出现高温而引起飞溅。
( 4 )电解液的加注
当配制的电解液温度降至 40℃ 以下时,可经加液孔向铅蓄电池的各单格电池加注电解液。各单格电池的电解液液面均应高出极板 10 ~ 15mm 。在铅蓄电池的壳体上通常有电解液标准液面刻线,各单格电池的电解液液面应在最低液面线( LOWER )与最高液面线( UPPER )之间。
加注电解液后应静置 2h ,此时若电解液液面下降较多,应补加电解液。然后再进行充电。
2. 铅蓄电池的初次充电 对新的铅蓄电池或更换极板后的铅蓄电池进行的首次充电称作初次充电。初次充电的特点是充电电流较小,充电时间较长。
初次充电通常应采用定电流充电并分两阶段完成。第一阶段的充电电流通常取 15h 率电流(即铅蓄电池的额定容量除以 15h 所得出的电流值)。当单格电池的电压升高到 2.3 ~ 2.4V 时,初次充电转入第二阶段。第二阶段的充电电流为第一阶段的一半。当单格电池的电压升高到 2.6 ~ 2.7V ,并且电解液中析出大量气泡时,即表明蓄电池已充足电。
初次充电的时间一般在 20h 左右。当铅蓄电池的储存时间超过半年时,初次充电的时间还要延长。
3. 铅蓄电池的补充充电
铅蓄电池在使用过程中,当电解液相对密度降低 0.06 以上时,表明铅蓄电池充电不足,需要从车上卸下,用充电机进行补充充电。
补充充电通常也采用定电流充电。充电电流一般取 10h 率的电流。补充充电也应分两阶段完成,当单格电池的电压升高到 2.3 ~ 2.4V 时,将充电电流减半转入第二阶段。
4. 充电时的注意事项
( 1 )在充电前应取下各单格电池的加液孔盖,使充电时单格电池中产生的氢气和氧气得以顺利排出。
( 2 )由于氢气和氧气遇到火花会引起爆炸,因此充电现场应严禁明火。此外,也要注意防止在充电电路中出现跳火现象。
( 3 )在充电过程中,当电解液的温度超过 45℃ 时,应适当减小充电电流。
( 4 )充电过程应连续进行,不要长时间中断。
( 5 )充电结束后应测定电解液相对密度。当电解液相对密偏低时,应补加相对密度较高的电解液;当电解液相对密度偏高时,应补加蒸馏水。
5. 铅蓄电池的充电设备
铅蓄电池常用的充电设备有硅整流充电机和可控硅整流充电机。简易的硅整流充电机的电路如上图所示。变压器 T 将输入的 220V 交流电转变为 6 ~ 20V 的交流电;硅二极管 VD1 ~ VD4 组成桥式整流电路将 6 ~ 20V 的交流电变为直流电;转换开关 K 2 和 K 3 用以变换提供给桥式整流电路的交流电压,从而可以调节充电机的输出电压和充电电流;线绕电阻器 R 用以更精细地调节充电电流。向铅蓄电池充电时,充电机的正极和负极分别与铅蓄电池的正极和负极相连。
二、铅蓄电池的保养
通常在摩托车初始 1000km 和每行驶 3000km 后对铅蓄电池进行检查和保养。
1. 检查通气导管是否畅通,清除通气导管内的污物。
2. 检查顶盖与壳体之间是否密封良好,清除表面的污物。
3. 检测电解液相对密度。当电解液相对密度降低 0.06 以上时,应对铅蓄电池进行补充充电。铅蓄电池长期充电不足会缩短其使用寿命。
4. 检查电解液的液面高度。一般情况下,电解液液面降低是由于电解液中水分的挥发造成的,对此应补加蒸馏水。若因电解液的泄漏而使电解液液面降低时,应补加电解液。
5. 防止电解液结冰。电解液结冰会使铅蓄电池严重损伤。在电解液相对密度的常用范围内,电解液的冰点随相对密度的增大而降低,因此在寒冷地区的冬季,为防止电解液结冰,应适当加大电解液相对密度并注意使铅蓄电池经常保持充足电的状态。
6. 铅蓄电池的储存 电量充足的铅蓄电池每存放一天将自行放电 1% 左右,因此对长时间不使用的铅蓄电池每月也应进行一次补充充电。
三、铅蓄电池的故障检修
铅蓄电池在短期内出现故障,除制造质量的原因外,主要是由于使用保养不当引起的。铅蓄电池的故障恶化后,对损坏的零部件进行修复往往是困难的,而且是不经济的。因此当铅蓄电池出现轻微故障时应及时保养和检修。
1. 极板硫化 铅蓄电池放电后,极板上的一部分或大部分活性物质将转变为硫酸铅。这些硫酸铅应当是细小的结晶体,在充电过程中会逐渐溶解还原。在不正常情况下,当硫酸铅晶体变得粗大而坚硬时,会阻碍电解液与极板上的活性物质发生化学反应,减少极板活性物质的作用量并使极板的电阻增大。当极板出现粗大而坚硬的硫酸铅晶体时,称作极板硫酸化,简称极板硫化。引起极板硫化的主要原因有:
( 1 )铅蓄电池长期充电不足,随着温度的变化,极板上的一部分硫酸铅反复溶解和再结晶,再结晶的晶体则比较粗大而坚硬。
( 2 )电解液液面过低,使外露的极板经常与空气接触而氧化,氧化的极板再与电解液接触即会引起硫化。
( 3 )电解液相对密度过大、不纯净以及环境温度急剧变化都会促使极板硫化。
极板硫化的主要表现是:
( 1 )由于极板活性物质的作用量减少,因而使铅蓄电池的容量减少,充电时电压很快上升,放电时电压很快下降。
( 2 )由于极板上的硫酸铅不能充分还原,因而电解液的相对密度降低。 极板硫化轻微时,可用小电流长时间充电 —— 去硫化充电的方法排除故障。采用这种方法时,充电电流通常取 20h 率的电流,并反复进行多次充放电循环。
2. 极板活性物质严重脱落 极板活性物质在充放电过程中会逐渐有所脱落,这是正常的,但若在短期内大量脱落,则是不正常的。
引起极板活性物质严重脱落的主要原因有:
( 1 )极板的制造质量问题。
( 2 )充电电流过大,特别是在充电过程的后期充电电流过大,使极板温度显著升高并从极板孔隙中析出大量气体,加速了极板活性物质的脱落。
( 3 )放电电流过大。
( 4 )电解液相对密度过高。
( 5 )电解液不纯净。
( 6 )极板受到剧烈震动。
当极板活性物质严重脱落时应更换极板组。
3. 严重自行放电
铅蓄电池的自行放电是不能完全避免的,但如果每天的自行放电使容量下降 2% 以上则是不正常的。
电解液相对密度过高和电解液不纯净是引起铅蓄电池严重自行放电的主要原因。当电解液不纯净时应更换。更换时,倒出旧电解液后应用蒸馏水清洗极板组。
4. 极板短路
极板短路是铅蓄电池的严重故障。引起极板短路的主要原因有:
( 1 )极板严重变形或隔板损坏,使正极板与负极板相接触。
( 2 )极板活性物质严重脱落,堆积在壳体底部的脱落物将正极板与负极板连通。
四、干荷电式铅蓄电池的使用
近年来,摩托车上除使用普通铅蓄电池外,还使用了干荷电式铅蓄电池。干荷电式铅蓄电池在极板干燥的状态下可长时间保持其储存的电能。因此干荷电式铅蓄电池在加注电解液后静置半小时,不需进行初次充电即可投入使用。但是,当干荷电式铅蘑电池的储存时间超过一年时,也应按普通铅蓄电池进行初次充电。
国产摩托车用干荷电式铅蓄电池在型号表示上都含有字母 A ,如下例所示。
日本摩托车上大都使用干荷电式铅蓄电池。国产与日本产干荷电式铅蓄电池的型号对照如表 2-5 所示。