航空鉛酸蓄電瓶常用維護(hù)術(shù)語(yǔ)解析

黃進(jìn)

中國(guó)民航飛行學(xué)院機(jī)務(wù)處，四川 廣漢 618307

航空鉛酸蓄電瓶常用維護(hù)術(shù)語(yǔ)解析

黃進(jìn)

中國(guó)民航飛行學(xué)院機(jī)務(wù)處，四川 廣漢 618307

引言

鉛酸蓄電瓶具有電動(dòng)勢(shì)高、內(nèi)電阻小、放電電壓平穩(wěn)、制作工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，比較適應(yīng)輕型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)大電流放電的需要，目前，在通用航空輕型飛機(jī)上已得到了很廣泛的應(yīng)用。

由于對(duì)電瓶不正確的維護(hù)，使電瓶使用壽命大大縮短，也經(jīng)常發(fā)生由于電瓶的原因，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)、飛機(jī)空中斷電、電瓶漏液等故障現(xiàn)象，影響了飛機(jī)的正常運(yùn)行和飛行安全。如何更好地規(guī)范電瓶的日常維護(hù)工作，已成為各維修單位競(jìng)相研究的課題。

現(xiàn)各維修單位從事電瓶維護(hù)的人員，大都沒有經(jīng)過專業(yè)系統(tǒng)的理論培訓(xùn)，存在年齡偏高、文化水平低的特點(diǎn)，對(duì)維護(hù)工作中或技術(shù)資料中所涉及的一些關(guān)鍵性名詞術(shù)語(yǔ)，不能正確地理解，影響了電瓶維護(hù)程序的有效實(shí)施。

1 荷電式鉛酸蓄電瓶

英文名稱:“Charged lead-acid Battery”

解析:荷電式鉛酸蓄電瓶，是指在交付用戶前，電瓶極板在工廠里已完成了初充電，此時(shí)極板是處于充電狀態(tài)的電瓶。

在飛機(jī)上常使用到的荷電式鉛酸電瓶主要有以下幾類:

1.1 干荷電式蓄電瓶

電瓶極板在工廠里全充電后并干燥處理，出廠時(shí)是沒有裝入電解液的。用戶在使用時(shí)，電瓶需要激活，在灌充電解液后并進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的初充電，才可裝機(jī)正常使用。

1.2 濕荷電式蓄電瓶

電瓶在工廠里已完成全充電，出廠時(shí)只有少量電解液吸附在板板和隔膜中。用戶在使用時(shí)，只需灌充電解液后即可裝機(jī)使用，不需初充電。

1.3 免維護(hù)式蓄電瓶

電瓶在工廠里已完成全充電，出廠時(shí)已裝入全部電解液。用戶在使用時(shí)，不需灌充電解液，但必須完成補(bǔ)充充電后才可裝機(jī)使用。

2 充電狀態(tài)

英文名稱:“State of charge”

解析:“充電狀態(tài)”，是指電瓶的荷電狀態(tài)，反映的是電瓶充電程度。

電瓶在在充電結(jié)束后與裝機(jī)前，都應(yīng)完成對(duì)此項(xiàng)參數(shù)的檢查。以美國(guó)GILL公司24V電瓶為例，其測(cè)量方法主要有以下兩種:

2.1 電壓測(cè)量方式

見圖1。

圖1 24V電瓶開路電壓與充電狀態(tài)關(guān)系曲線

當(dāng)電瓶復(fù)充電完成后，應(yīng)先放置4小時(shí)，然后測(cè)量電瓶的開路電壓，若其電壓值大于26V，表明電瓶已滿充，充電狀態(tài)已為100%，否則應(yīng)重新充電。

但應(yīng)注意，“充電狀態(tài)”并不能表明電瓶的實(shí)際“可用容量”。例如:對(duì)于一個(gè)快到壽的電瓶，當(dāng)電瓶充滿后，其開路電壓近似為26.0V，但其實(shí)際容量卻可能只有額定容量的80% 。

所以在電瓶裝機(jī)前，不是通過測(cè)量其“充電狀態(tài)”來判斷電瓶的“可用狀態(tài)”。而是應(yīng)使用一個(gè)10A的負(fù)載表來測(cè)量電瓶帶負(fù)載后的實(shí)際工作電壓，若≥24.5V，才能裝機(jī)使用。這樣才能保證電瓶在裝機(jī)使用期間，能給電氣負(fù)載正常提供足夠的能量。

2.2 比重測(cè)量方式

見表1。

在電瓶充電過程中，應(yīng)每隔一小時(shí)測(cè)量電解液的比重，若連續(xù)三個(gè)小時(shí)所測(cè)量的電解液比重都穩(wěn)定在同一數(shù)值時(shí)，則表明電瓶已滿充，充電狀態(tài)已為100%，可停止充電。

通常，當(dāng)測(cè)量的電解液比重按溫度補(bǔ)償計(jì)算后，其數(shù)值若在1.275～1.300范圍內(nèi)，則表明電瓶已達(dá)到滿充狀態(tài)；若在1.200～1.240范圍內(nèi)，則表明電瓶充電量太小，不能給大負(fù)載提供足夠的能量，還必須繼續(xù)或重新充電；若在1.260左右，雖然電瓶沒有達(dá)到充滿狀態(tài)，但可以滿足對(duì)正常負(fù)載的供電，仍可繼續(xù)裝機(jī)使用。

但必須指出，比重的大小并不是在任何情況下，都能真實(shí)地反映出電瓶的充電狀態(tài)。例如:對(duì)于一個(gè)已放了電的電瓶，先取出一部份電解液，然后再加入高比重（如1.500）的電解液，此時(shí)測(cè)量的電解液比重有可能會(huì)＞1.280，但這并不能表明電瓶已充好電。

表1 24V電瓶電解液比重與充電狀態(tài)對(duì)應(yīng)表

3 補(bǔ)充充電

英文名稱:“Boost Charge”

解析:“補(bǔ)充充電”，是指電瓶實(shí)際“充電狀態(tài)”已接近于滿充，在電瓶裝機(jī)前仍需進(jìn)行補(bǔ)充充電。

對(duì)于常用的干荷電式蓄電瓶，應(yīng)采用恒流充電方式進(jìn)行補(bǔ)充充電，而對(duì)于免維護(hù)式蓄電瓶，則應(yīng)采用恒壓充電方式進(jìn)行補(bǔ)充充電。其充電時(shí)間都較短，一般為1個(gè)小時(shí)左右。

在電瓶充電時(shí)，還應(yīng)注意“補(bǔ)充充電”與另外兩個(gè)名詞在實(shí)際應(yīng)用上的區(qū)別:“涓流充電”與“浮充充電”。

3.1 涓流充電（Trickle Charge）

指的是以一個(gè)較小的電流值（＜1A）對(duì)電瓶進(jìn)行持續(xù)充電。主要用于深度放電電瓶與硫酸鹽化電瓶的恢復(fù)。

特點(diǎn)是:為恒流充電方式，充電時(shí)間較長(zhǎng)，一般為2倍容時(shí)。若電瓶容量為20AH，其充電時(shí)間計(jì)算如下:

2×20Ah＝40Ah

若選用1A的充電電流，則充電時(shí)間應(yīng)為:

40Ah÷1A＝40h

3.2 浮充充電（Float Charge）

指的是電瓶長(zhǎng)期連續(xù)保持在一個(gè)恒壓狀態(tài)下進(jìn)行充電，可對(duì)電瓶自放電損失進(jìn)行足夠的補(bǔ)償。電瓶在裝機(jī)使用期間，都處于此充電方式。

特點(diǎn)是:當(dāng)飛機(jī)發(fā)電機(jī)供電中斷時(shí)，電瓶即可擔(dān)負(fù)起飛機(jī)重要負(fù)載應(yīng)急供電任務(wù)，以確保飛機(jī)關(guān)鍵設(shè)備能正常工作，保證飛行安全。而且電瓶在供電線路中還起到平滑濾波的作用。電瓶與電容器一樣，具有充放電作用，因而對(duì)交流成分有旁路作用，這樣，送至負(fù)載的脈動(dòng)成分進(jìn)一步減少，從而保證了負(fù)載設(shè)備對(duì)電壓的要求。

4 過充

英文名稱:“Over Charge”

解析:“過充”，是指電瓶充電時(shí)，活性物質(zhì)已全部轉(zhuǎn)換成充電狀態(tài)后，還繼續(xù)給電瓶充電。換句話說，就是當(dāng)電瓶已達(dá)到100%的充電狀態(tài)后，還以較高的電壓對(duì)電瓶進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)充電。

電瓶經(jīng)常“過充”，對(duì)電瓶性能及電瓶壽命都有較大的不利影響:導(dǎo)致活性物質(zhì)的退化，加速柵格的腐蝕，對(duì)正極板產(chǎn)生侵蝕，電解液成分也會(huì)被破壞，降低水中氫和氧的組成。

當(dāng)電瓶選用恒流充電方式時(shí)，若對(duì)充電電壓與充電時(shí)間控制不好，就易使電瓶出現(xiàn)過充，這就是裝機(jī)使用電瓶要優(yōu)先選用恒壓充電的原因。但恒壓充電方式也有缺陷，就是電瓶不易充滿。長(zhǎng)時(shí)間的電瓶“充電不足”（Under Charge），會(huì)擴(kuò)大電瓶的硫酸鹽化，降低電瓶性能，這種電瓶很難再進(jìn)行充電。

所以，為了盡量避免電瓶出現(xiàn)“過充”，或“充電不足”的現(xiàn)象，維護(hù)人員針對(duì)不同的充電方式，應(yīng)注意以下各限制性要求:

4.1 恒流充電（Constant Current Charge）

指的是充電設(shè)備的輸出電流保持恒定，而充電電壓隨電瓶電勢(shì)的變化而不斷增大的一種充電方式。

（1）電瓶初充電應(yīng)選用恒流充電，因?yàn)楹銐撼潆姴灰壮錆M。

（2）電瓶充電前，應(yīng)預(yù)先設(shè)置好電壓關(guān)斷值或時(shí)間關(guān)斷值，及時(shí)終止充電，防止電瓶過充。電壓關(guān)斷值一般為33V（24V電瓶）或16.5V （12V電瓶）。時(shí)間關(guān)斷值一般為:初充電電瓶為8～12小時(shí)，復(fù)充電瓶為3～5小時(shí)。應(yīng)注意不同電瓶的充電時(shí)間，與電瓶本身電解液損失量、放電情況與充電電流都有關(guān)系。

（3）電瓶充電時(shí)，需用小電流（0.5A～5A）進(jìn)行充電，以降低熱量，減小腐蝕，避免電瓶受到大電流的沖擊損害。

（4）恒流充電最好采用兩階段式充電方法:第一階段應(yīng)用較大的電流（2A～5A）進(jìn)行充電，當(dāng)電瓶電壓上升至33V（24V電瓶）或16.5V（12V電瓶）時(shí)，再持續(xù)充電1小時(shí)就可轉(zhuǎn)入下一階段。第二階段應(yīng)用較小的電流（0.5A～1.5A）進(jìn)行充電，當(dāng)連續(xù)三個(gè)小時(shí)所測(cè)量的電解液比重都穩(wěn)定在同一數(shù)值時(shí)，表明電瓶已滿充，可停止充電。

（5）判斷電瓶是否充滿，除了測(cè)量電瓶電壓或比重是否已穩(wěn)定外（只有微小的變化），還應(yīng)觀察電瓶所有的單元格是否都已均勻出氣。這點(diǎn)很重要。

4.2 恒壓充電（Constant Potential Charge）

指的是充電設(shè)備的輸出電壓保持恒定，而充電電流隨電瓶?jī)?nèi)電阻的變化而不斷減小的一種充電方式。

（1）電瓶在裝機(jī)使用時(shí)，飛機(jī)供電系統(tǒng)一般都為恒壓源，給電瓶恒壓充電。

（2）當(dāng)裝機(jī)電瓶達(dá)到滿充狀態(tài)時(shí)，電瓶電壓等于飛機(jī)供電系統(tǒng)的供電電壓，充電電流會(huì)很小。若此時(shí)仍保持對(duì)電瓶的充電，也不會(huì)對(duì)電瓶造成損害。

（3）當(dāng)飛機(jī)在不同季節(jié)或溫度的情況下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按表2所建議的電壓值，適時(shí)調(diào)整調(diào)壓器，使飛機(jī)供電系統(tǒng)能給電瓶提供適當(dāng)?shù)某潆婋娏?，保證電瓶能得到正確的充電。這是因?yàn)殡娖績(jī)?nèi)電阻的大小與溫度有關(guān)，若選用固定的充電電壓（如28.5V），當(dāng)在低溫環(huán)境下時(shí)，電瓶?jī)?nèi)電阻較大，充電電流會(huì)很小，不能對(duì)電瓶進(jìn)行充分的充電；當(dāng)在高溫環(huán)境下時(shí)，電瓶?jī)?nèi)電阻較小，充電電流會(huì)很大，易使電瓶過充。

表2 所建議的調(diào)整電壓值

5 電瓶壽命

英文名稱:“Battery Life”

解析:“電瓶壽命”，是指當(dāng)電瓶已無足夠的活性物質(zhì)參與反應(yīng)，既不能正常充電，也不能正常放電，電瓶功能失效而終止使用或報(bào)廢。

電瓶是在灌充電解液后，才開始計(jì)算壽命。干荷電式鉛酸電瓶，壽命一般為3年；免維護(hù)式鉛酸電瓶，壽命一般為5年。但若在電瓶使用過程中，能使電瓶得到精心的維護(hù)，電瓶壽命是可以得到合理延長(zhǎng)的。因?yàn)楹饬侩娖渴欠竦綁刍蚩捎玫奈ㄒ粯?biāo)準(zhǔn)是“電瓶容量”，雖然電瓶已使用到了廠家所建議的壽命時(shí)間，但此時(shí)所測(cè)得的電瓶容量值若為95%以上，此電瓶仍可以繼續(xù)放心使用。

電瓶壽命與電瓶的裝機(jī)可靠余度是相矛盾的，即電瓶使用時(shí)間越長(zhǎng)，其裝機(jī)使用的可靠性就越差。特別是在飛機(jī)發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，當(dāng)電瓶作為應(yīng)急電源使用時(shí)，容易發(fā)生由于帶負(fù)載能力減弱，放電速度太快，而不能滿足飛機(jī)應(yīng)急供電時(shí)間的要求，使飛機(jī)空中斷電，影響飛行安全。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著電瓶技術(shù)的不斷進(jìn)步，在通用飛機(jī)上也逐漸選用閥控式免維護(hù)鉛酸蓄電瓶。所謂“免維護(hù)”，只是減少了一些日常檢查工作項(xiàng)目，并不能單一理解為電瓶不再需要進(jìn)行正常的日常維護(hù)與管理。我們應(yīng)對(duì)這一新型電瓶在飛機(jī)上的使用情況，進(jìn)行深入的研究和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)其維護(hù)特點(diǎn)和規(guī)律，才能使電瓶隨時(shí)處于“健康”狀態(tài)，有效保證電瓶裝機(jī)使用的可靠性，保證飛行安全。

[1] 秦鳴峰.蓄電池的使用與維護(hù) [M].化學(xué)工業(yè)出版社,2009

[2] 朱松然.鉛蓄電池技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002

[3] CONCORDE.AIRCRAFT BATTERY OWNER / OPERATOR MANUAL [P], 5-01764.2005

[4] GILL DRY-CHARGED LEAD-ACID BATTERY SERVICE MANUAL [P], Q01-1120.2005

Aviation lead-acid battery term resolution of commonly used in maintenance

Huang Jin
The Maintenance Department of Civil Aviation Flighto uf nCihvienras,iGtyu anghan Sichuan 618307

隨著鉛酸蓄電瓶在通用航空輕型飛機(jī)上的廣泛應(yīng)用，為了保證飛行安全，降低維護(hù)成本，各維修單位也越來越重視其日常維護(hù)工作，不斷完善和規(guī)范電瓶的維護(hù)程序。正確理解和掌握維護(hù)工作中所使用到的常用維護(hù)術(shù)語(yǔ)，糾正認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，有助于維護(hù)人員能更好地完成電瓶日常維護(hù)工作。

航空鉛酸蓄電瓶；開路電壓；充電狀態(tài)；電瓶壽命

With the lead-acid battery in the general aviation light aircraft on the widely used, in order to ensure flight safety, reduce maintenance costs, more and more attention to the routine maintenance, constantly improve and standardize the battery maintenance procedures.Correct understand and master the term commonly used in maintenance, to correct some erroneous understanding, contribute to the maintenance personnel can better accomplish the routine battery maintenance.

aviation lead-acid batteries; open circuit voltage; charge; battery life

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.063

黃進(jìn)，男，1969.8，工程師，本科。研究方向:通用航空適航維修技術(shù)與管理。