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    维修案例
    【维修技巧】汽车蓄电池故障案例分析2018/4/18 11:40:13

    故障现象

    一辆通用别克商务车,据维修工描述,车辆的蓄电池经??鞯?,通常放置几天后,早上启动困难,无法着车;一个月前,更换了新的电瓶,结果没过三天,依旧启动困难,到维修厂检查多次,仍然没有找到故障原因。

    知识回顾

    1.汽车电源系统组成及电源系统工作原理

    让我们先对汽车电源系统组成以及电源系统工作原理知识进行回顾。一般汽车电源系统由蓄电池和交流发电机组成;其工作原理包括两个工作过程,即发动机不工作时的电源系统工作过程,以及发动机工作时的电源系统工作过程。发动机不工作时,发动机不旋转,不产生发电电压和充电电流。蓄电池正极接线端通过启动机导线,并利用启动机正极端子与发电机充电导线串接,与发电机电枢端相连并通过内部整流器与发电机壳体实现接地,由于整流器是由二极管构成,发电机不发电时,对蓄电池提供的正向电压的发电机整流器的二极管处于反向截止,电阻无穷大相当于开路,此时,电源系统工作过程,只有蓄电池单独向全车配电系统供电,提供电压,发电机处于蓄电池为电源的负载状态。

    发动机工作时,电枢端子产生发电电压,由于发电机产生的发电电压高于蓄电池正负电极的开路电压,所以开始向蓄电池充电。蓄电池此时相当于发电机一个负载,并同时向全车配电系统提供发电电压,由于现在设计的汽车发电机输出功率比较大,当全车配电系统处于大负荷状态时,也能满足需要,且保持蓄电池处于充足状态。而采用小容量的蓄电池,仅利用其满足发动机启动时需要,或满足ACC 挡位车身电气系统短时间工作制的需要。也就是说,当发电机处于发电状态时,蓄电池和全车配电系统都相当于发电机的负载,仅发电机处于电源状态。

    温馨提示,以前由于汽车制造技术落后,基本应用小功率的发电机,所以,很难满足全车配电系统的需要,因此,采用大容量的蓄电池同时供电才能满足全车配电系统的需要。此外,以前的汽车基本采用低速启动机,需要很大的启动电流,以保证顺利起动,因此,也需要适合于启动用途的大容量蓄电池。而现在,基本采用高速带减速器的启动机电机,可以减少很大的启动电流。

    2.全车配电系统

    一般全车配电系统,可以简化为一个不带开关控制的负载,和带开关控制的负载。不带开关控制的负载,由所谓的“?;稹?,即一直带微弱电流的用于激活各种电气系统正常使用功能的配电系统构成。例如,车身网络系统、中控门锁系统、仪表收放机系统。而带开关控制的负载,由点火开关或各电气系统功能操纵开关控制的用于各种电控系统和电气系统正常使用功能的配电系统构成。由点火开关或操纵开关控制的配电系统,在点火开关或操纵开关在关闭状态下,不形成回路,处于开路状态。不带开关控制的负载,在发动机不工作时,对于蓄电池作为单独电源供电时处于有载状态。带开关控制的负载,在发动机不工作时,对于蓄电池作为单独电源供电时处于开路状态。当用于连接电源以及负载的,并且形成电路的导线之间,出现问题时,或形成开路状态,或形成过载( 不符合要求的有载) 状态以及短路状态。

    电源与负载之间关系有三种状态,一种是有载状态,即电源与负载形成之间形成回路,电源开路电压大于电源的端电压,电源给负载所加的端电压和电流,与负载大小及电源内部电阻有关。当过载时,电流非常大,如果失去?;ご胧?,易造成线束烧损和元件损坏。另一种是开路状态,即电源与负载不构成回路,相当于有载状态的电路,被一个开关所断开,电源的端电压等于电源的开路电压,电路不产生电流?;褂幸恢质嵌搪纷刺?,短路的含义就是负载被短接,负载为零。理论上出现短路,电源端电压急剧下降接近为零,电流取决于电源的开路电压和电源内阻。由于电源内阻非常小,电路形成很大电流。而实践技术上,短路状态时,电路的导线也相当于负载,其负载大小与导线材质和截面积以及导线长短有关。

    3.商务车电源系统及配电系统的电路结构

    商务车的电源系统由蓄电池和发电机构成,别克商务车的配电系统分别由发动机仓内的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统,和车内仪表台右侧的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统构成。蓄电池的负极端子与负极连接导线用紧固螺栓锁紧,并由负极连接导线分成两个支路连接导线,分别与车身板金件和发动机缸体用接地螺栓紧固连接;蓄电池正极端子与正极连接导线用紧固螺栓锁紧,并且正极连接导线也分成两个支路,一个支路由启动机导线连接起动机正极接线端子,并由启动机正极接线端子引出与发电机电枢端子相连的充电导线构成,并通过发电机内部整流器与发电机壳体实现接地。另一支路导线通过发动机仓内的继电器/保险丝盒的正极端子与其对应的配电系统相连构成回路,并利用其正极端子引出一条导线通往车内仪表台右侧的继电器/ 保险丝盒的正极接线端子,并与其对应的配电系统相连构成回路。

    对于发动机仓内的继电器/ 保险丝盒形成的配电系统,和车内仪表台右侧的继电器/ 保险丝盒形成的配电系统,都由一个不带开关控制的负载和带开关控制的负载。带开关控制的负载,当开关处于断开状态时,形成不了产生电流的回路,对蓄电池来说,不产生放电电流,不会造成蓄电池亏电。而不带开关控制的负载,即使车辆停止,发动机关闭,车身电气开关全部关闭时,也会产生放电电流,只是这个放电电流非常微弱,它只是电控单元内部电路和存储器所需要的电流。对一个充足电的蓄电池来说,需要很长时间,才能出现蓄电池亏电现象,这属于正常现象。

    技术支持

    为了便于说明与诊断,我们画出一个电源系统和配电系统的逻辑电路,沿水平方向分别画出两条平行线,上边的一条平行线代表蓄电池的正极线,用B 表示。下边的一条平行线代表蓄电池的负极线,用E 表示。并在两条平行线之间,分别等距画出四个相同大小的逻辑方框且与两条平行线相平行。在每个逻辑方框上下边的中部,分别引出与平行线相垂直的线,各自连接于上条平行线或下条平行线。并且每个逻辑方框与下边平行线相连的垂直线都标注“E”。表示其负极即接地。第一个逻辑方框代表蓄电池,在其正极端标注“B”,第二个逻辑方框代表发电机,在其正极端标注“D”,第三个逻辑方框代表由发动机仓内的继电器/ 保险丝盒构成配电系统,在其正极端标注“P1”,第四个逻辑方框代表由车内仪表台右侧的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统,在其正极端标注“P2”,这样电路图就画好了,如图1 所示。


    图1 电路图

    对于蓄电池产生亏电,从别克商务车的电源系统和全车配电系统电路结构形成的电路图可知,造成蓄电池产生亏电的故障指针有三个。一是对蓄电池进行充电不良,也就是发动机发电异?;虺涞缦呗烦鱿治侍?。二是全车配电系统有放电现象,即负载原因造成放电过多,或出现线束破损与车身接触形成一定接触电阻,造成额外放电。三是蓄电池本身品质,形成亏电。由于蓄电池的老化,或电解液的缺失,以及蓄电池内部极板材料脱落形成内部短路,都会造成蓄电池自身亏电。

    对于三个故障指针,我们完全可以利用测试灯和万用表的电压档进行检查,测量和试验,即可以精确地确定故障原因或部位来解决故障。在这里,需要说明的是,测试灯采用12V 4W 的汽车用白炽灯泡,利用灯丝亮度,估算并比较电流或电压的大小。而万用表选择量程为20V 的直流电压档进行测量。

    下面是本人诊断思路和诊断过程, 供大家参考。

    第一步,诊断思路:先对电源系统的线束,即导线和连接紧固端子进行检查,确定导线和连接紧固端子是否正常。众所周知,汽车所有的电器,无外乎两样东西,一个是由电气原理或电子原理构成各种电器元件,另一个是由导线和连接器构成的线束。由于电源系统和配电系统的线束结构简单,可以通过检查方法,确定线束的导线和接线端子紧固是否良好。

    诊断过程:通用别克商务车电源系统的线束由蓄电池负极端子的接地线束和由正极端子的电源线束构成。接地线束分别连接车身和发动机,经检查确定导线和接线紧固正常。而电源线束分别连接发动机仓内的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统正极端子和起动机正极端子。检查发现蓄电池正极接线柱螺栓松动,进一步检查确定是正极接线柱螺栓螺纹变形,且蓄电池正极接线端螺母螺纹损伤,造成电气导线连接产生虚接。说明起动线束有虚接问题,先做些简易处理,紧固蓄电池正极接线端子。

    第二步,诊断思路:确定蓄电池是否亏电。只有确定蓄电池亏电,才能对电源系统和配电系统进行诊断,这是确定电源系统和配电系统是否产生故障的前提。我们知道,如果蓄电池正负极端子电压正常,即蓄电池电压正常,且额定启动机负载工作时,产生的电压降正常,则蓄电池蓄电正常。一般情况状态,蓄电池电压约为12V,启动时电压降约为11V 以上,表明蓄电池充电充足。关键问题是先确定发动机启动时启动负载是否正常。当启动时,如果电压降下降过大,只能表明蓄电池亏电,或启动机负载过大。启动机负载过大,或是启动机电气系统本身,或是发动机系统本身造成的。

    诊断过程:选择万用表量程为20V 电压档,用万用表的黑表笔接蓄电池负极端,红表笔接蓄电池正极端,测得蓄电池静态电压为11.2V,启动发动机,仔细观察电压的变化状态,且测得蓄电池电压降最低为约7V,电压降偏低。由于发动机已经启动不了,用外接一个蓄电池方法,连接启动成功,启动很顺利,说明发动机启动时启动负载正常。着车一段时间,目的是给蓄电池进行充电。随后关闭发动机,又重新测量蓄电池电压和启动时电压降,分别是12V 和10.4V,并且发动机启动顺利,说明蓄电池原先处于亏电状态。

    第三步,诊断思路:确定发电机发电是否正常。一般发电机工作时,通过改变电器负荷,即测量条件,测量发电电压和其电压变化状态,和观察仪表内充电指示灯确定发电机发电是否正常。

    诊断过程:启动并打着发动机,观察蓄电池电压数值和变化,发电机发电时,蓄电池电压为13.8V。打开远光灯,蓄电池电压基本不变化。并同时观察车内仪表充电指示灯的指示状态,指示为正常。

    第四步,诊断思路:确定发电机无“跑电”现象。当发电机不工作时,蓄电池只向发电机正极( 电枢端) 提供蓄电池电压,不产生漏电电流即“跑电”现象。如果产生漏电电流,一般是发电机整流器的二极管反向击穿造成的,它是造成蓄电池亏电原因之一。

    诊断过程:断开蓄电池正极接线端子和连接车内和发动机仓内的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统的正极端子,即和断开发电机的电枢接线端子等效。在蓄电池正极与断开蓄电池正极接线端子的线束之间串接一个由汽车用12V 4W 的白炽灯泡构成的测试灯,测试灯不亮,表明发电机无“跑电”现象。当然,也可以用万用表的电阻档测发电机电枢端与接地的正反向电阻值确定。即测量整流器的二极管正反向电阻值。

    第五步,诊断思路:确定发动机仓内的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统是否有不合理的放电现象。因为配电系统存在由不带开关控制的负载,会形成微弱的小电流。如果形成微弱的小电流偏大,即会造成蓄电池亏电现象。同时,配电系统线束内导线出现混接或接地,会造成过载及短路而形成很大电流,也会造成蓄电池亏电现象。

    诊断过程:先用测试灯对发动机仓内的继电器/ 保险丝盒内每个保险丝和易熔器进行测量,把测试灯带导线的一端接地,测试端分别测量每个保险丝和易熔器,测试结果包括两种情况,一种测试灯亮,一种测试灯不亮。然后,分别把点亮测试灯的保险丝或易熔器全部有序地拔出,断开继电器/ 保险丝盒的正极接线柱,用于连接蓄电池正极的导线,在蓄电池正极端与继电器/ 保险丝盒的正极接线柱之间串接测试灯,如果测试灯亮,说明配电系统线束内导线出现混接或接地。如果测试灯不亮,分别把拔出的保险丝或易熔器,有序地一个一个地插上,并观察串接的测试灯是否点亮。结果,也出现两种现象。一种是插上后测试灯不亮,另一种是插上后测试灯点亮。这种保险丝或易熔器插上后测试灯点亮的电路,就是配电系统存在的不带开关控制的负载构成的电路。在继电器/ 保险丝盒的正极接线柱接万用表红表笔,黑表笔接地,同时,保持测试灯依然串接状态,分别测量每个插入后的对地电压值,基本都约9.2V,而测试灯灯丝仅发红,说明属于正常放电现象。

    第六步,诊断思路:确定室内仪表台右侧的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统是否存在不合理的放电现象。

    诊断过程:诊断过程与确定发动机仓内的继电器/ 保险丝盒构成的配电系统是否有不合理的放电现象相同。只是插上后测试灯点亮的保险丝构成的电路,只有三个保险丝分别插入后的对地电压值,比较偏低,约为5V,且测试灯灯丝偏亮,产生放电电流偏大些。

    诊断结论和处理建议:根据维修工对故障现象的描述,已更换了一个新蓄电池,且在诊断分析和诊断过程,确定蓄电池正极接线柱螺纹损坏,正极接线螺栓也变形,造成电气导线连接产生虚接。它是蓄电池产生亏电现象的主要原因。发电机发电正常,且没有产生“跑电”现象。发动机仓内配电系统正常,仅室内配电系统有三个保险丝形成的电路,存在过放电造成蓄电池缓慢亏电的可能。例如,车辆放置一两个月以后。才表现出来蓄电池亏电。建议处理蓄电池和正极接线接线端子螺纹和螺栓,消除虚接故障?;蛑匦赂恍畹绯睾驼拥枷咦艹?,根除虚接故障。并建议车主行驶一段时间,如果近时间出现亏电现象,然后再对室内配电系统三个保险丝对应的电路的元件进行维修或更换。

    下面说说蓄电池正极接线端出现虚接会产生哪些弊端,首先会造成蓄电池产生亏电,并造成起动困难,由于正极虚接,会造成发电机产生很高脉冲电压,易损坏车身电控单元,以及损坏发电机整流器二极管,造成发电机损坏等风险。

    在这里需要解读的是,本人的故障诊断方法,是依据每个系统存在的测试点,并依据测试点的诊断参数进行测量,确定故障原因或部位,依赖万用表和测试灯,有序地进行诊断,最后得出结论, 而非对故障现象和故障原因之间进行因果分析。在实际故障诊断,如果有一定经验,可以简化诊断程序,更有效地解决故障。


    本文转自汽车维修与保养



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