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序言
电瓶算是汽车上极易被坑的损耗件,通过外观难以判断其好坏,它损坏时毫无征兆,一不小心就会让汽车抛锚在路上。通常提供免费搭电服务的小伙,简单操作一下仪表,车主就得花费大几百元,最终还不确定电瓶是真的损坏还是假的损坏。秉持合理节俭的心态,我查阅知网、百科以及民间大神的研究帖,还购置了一些简单仪器,对自己的汽车展开“友好实践”,进而得出此文,文中可能存在错误遗漏,仅作抛砖引玉,希望大家能有所收获。
电瓶的基本要求
在汽车上,电瓶的作用主要有以下几点,大电流启动汽车,为汽车待机时提供电量,为汽车稳定电压,在汽车行进过程中要快速充好电,这里仔细讲讲电瓶的最低性能要求。
启动汽车所需的电流是多大,内阻又是多少呢:通过在TB上搜索,能够找到启动机的铭牌,其功率基本在1.2KW左右,根据持续工作电流进行计算,可以得出大约是100A;由于电机属于感性负载,启动电流会大于持续电流,我针对1.5T、2.0T的汽车进行了测量(测量地点在南方,室外温度约26度),分别得出的峰值电流是210A和280A。若采用300A进行计算,那么电瓶内阻在40毫欧以下时能够正常使用,不同排量、地区情况可能会有所不同,需要进行具体实测 。
汽车待机所需的容量是多少:这与车辆价格配置无关,我查阅了许多汽车的维修手册,发现用于汽车防盗系统的待机电流都在70毫安以下,测量时需要注意,要在熄火锁车并静置30分钟后进行测量,我实际测量得到的待机电流是50毫安。经过计算,每天消耗的电流为1.2AH,每月消耗36AH。这项数据是否合格要考虑车主的用车频率,我在此不做计算,自行计算就行,注意计算时要考虑铅酸电池每月30%的自放电率。
这里要解释一个概念,铅酸电池大电流充电时不是充不进,而是会有析气现象,且呈指数递增。普遍研究认为,铅酸电池最佳的充电电流是0.15C(C指电池的容量,如100AH电池,最佳充电电流是15A),这个电流是速度与寿命的最合适点,这就是快速充电能力 。我实测启停汽车的最大充电电流为40A,这是使用法拉电容以最大受电电流测得的,所以汽车启动电池必须对此加以加强。非启停车辆我没有,故而没有相关数据。
启动电瓶的设计
铅酸电池的原理是,有一块正极,还有一块负极,它们泡在电解液里面。在充放电的时候,极板上的活性物质会发生化学变化,会通过电解液跑到对面的极板。(详细原理和本文关联不大,就不赘述了)。只要增加极板和活性物质,电池的内阻就能减少,容量也会增加。
在没有逆天启停科技的情况下,不存在充电压力,按照1.2KW的启动机工作3秒打火来计算,总共会消耗300A电流,即便对于45AH的电池,以0.15C的最佳电流充电,只需45秒就能把消耗的电补回来,所以非启停车辆只需考虑待机电流和启动电流就行。
然而,那个所谓的启停技术出现了,它到底能节省多少燃油尚不确定,不过它会损坏几块电池却是大家有目共睹的。300A的电量,按照70AH电池的最佳充电电流来计算,补能结束需要28.5秒,这样的补能速度无法满足城市拥堵路况。我实际测量补能电流为40A,按照70AH的电瓶来计算,此时电流已达0.57C,并且存在反复启停的情况,这使得电池的充放压力极大,因此必须增强电瓶的快速充电能力,以此减少析气现象。
启停电瓶之EFB与AGM
上文提到,铅酸电池的原理是,有一块正极,还有一块负极,它们泡在电解液里面。如今,由于需要反复进行大电流充电,电解液析气现象极为严重。电解液减少后,泡在电解液里的正负极便无法通电。如此一来,容量会减少,内阻也会增大,这意味着寿命已尽,所以要对其加以抑制。
迷宫式顶盖,从名称就能知道,是将通气道设计得又长又细,让析出的水汽重新冷却后流回来,以此减缓电解液消耗,这种设计自免维护电瓶出现就已存在,虽能有效减轻一些情况,但应对启停压力的效果仍不够理想。
EFB增强型富液电瓶,富液意味着电瓶里有很多液体,是通过在电瓶里多加电解液来应对析气现象的。电瓶寿命减少,除了析气外,还有硫化、活性物质脱离等原因。只要在合理寿命内液体没有干涸就行,毕竟稀硫酸不值钱 。
AGM贫液型吸附式玻璃纤维隔板电池,将电解液用玻璃纤维制成半固态状,留下一定电子通道,能有效减少析气现象。不过由于呈半液态,电解液与极板需压力才能紧密接触,且因含液量少,高温可能致使液体快速挥发,导致失效,所以AGM电瓶既惧怕震动,又惧怕高温。(真是又贵又娇气)
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总结
我抱着能省则省的心态给出建议,电瓶的冷启动电流基本由电池容量决定,两者差异微小,可忽略不计,因此无需考虑该参数。普通电瓶与EFB电瓶价格已相差不大,若车辆原车带有启停功能,建议选购EFB电瓶,因为启停车辆的充电设计为大电流设计,在亏电时普通电池被猛充,容易出现失液情况,进而缩短寿命,这样做得不偿失。
原车带有启停功能且标配AGM电瓶,若电瓶设计在发动机舱,由于高温和震动的原因,AGM电瓶的寿命未必能比EFB电瓶更耐用,这种情况下建议向下选购同型号的EFB电瓶进行替换;要是AGM电瓶设计在后备箱,那么EFB电瓶和AGM电瓶都可供选择,只需根据自己的经济接受程度来决定就行。
关于法拉电容的问题
问:法拉电容并联电池方案是否可行?
答:可行,6串麦斯威尔电容实际测量的内阻约为6毫欧,这与全新的75AH电瓶相近,在冷启动电流标准下,30秒内5V的压降空间持续输出,总共能够输出2500A的电流,此电流足以让启动机运行25秒,带平衡板版本静置1周后,电压没有出现明显下降,漏电情况也符合相关要求 。
问:法拉电容能否提高电瓶寿命?
答:可以,并联法拉电容能够提高电池的放电电流,总内阻R的倒数等于电池内阻R1的倒数与电容内阻R2的倒数之和,它能减轻电池的放电压力,并联电路中总电流等于分电流之和,即便并联在全新的电瓶上,也能减少电瓶一半的压力,也就是少用,还能减少充电次数,因为少用就意味着少充。
问:如何选购法拉电容?
答:首先是漏电率,要挑选基本不存在漏电情况的电容,不然待机电流会使电瓶电量耗尽;其次是选容量,电容体积庞大,紧凑的发动机舱可能无法容纳,容量只要能满足启动机运行3秒就能有很好的效果;内阻要尽可能低,越低保护效果越强。其次是连接线,对16平30CM的铜线进行实测,其内阻为1豪欧,在启动瞬间会微微发热,线的内阻不能比这个数值再低了。
其余未尽的问题可以留言,我会尽量回答。
EFB, 电瓶, AGM |
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