繁體 English
 
 
   
 
x431系列資訊
利富行公告
培訓班消息
維修資訊
維修小貼士
autologic技術通報
維修小貼士
 
 
 
 首頁新聞資訊維修資訊
 
 
Start Stop系統與普通電瓶的分別

引言:

如果你座駕的電瓶剛缺電又或keep不住充電,我們怎樣判斷毛病在哪裡,怎樣判斷電瓶的生命餘值,是否要即時更換?

單靠檢查電壓及充電狀況是不能判斷電瓶的真正健康是否OK,為加深你對電瓶的類型、使用方法、生命週期、餘值的認識,以及電瓶健康的測試方法,此文章會探討鉛酸電瓶的應用、特性及測試。

本文講述兩類汽車電瓶,1.強力、彈淺放電瓶,2.深循環大吞吐量電瓶的應用認識。

電池類型和用途:

起動引擎與運轉引擎時所需電瓶的特性差異詳情如下:

起動蓄電池是為了在短時間內提供大量的功率,如啟動汽車或卡車發動機。一個起動電池的正常壽命是可以啟動幾千次發動機(強烈,但淺放電)。雖然它們可提供大量的功率,但起動蓄電池只能在很短的時間內放電。它們不能長時間、穩定地進行電力負載,或在充電週期間釋放大量電流。例如開車時它可以放出電池的百分之幾的電流,但不能整夜提供電力給車內的燈。起動電池只能承受少量百份比的總損耗,否則會做成永久性損壞,它也不能持續地大量供電。

在另一方面,深循環電池是為了在較長的時間內提供深度穩量的電流,例如供電給電動高爾夫球車,遊艇或越野車上的電燈或設備,或是電腦系統的後備電。雖然它們不能與起動蓄電池同樣的爆發性地放電,但深循環電池可以在充電週期之間大量供電,某些類型可高達80%而不會做成長期損害。一個有好好保養的深度放電電池可處理超過70%深度放電量(20-30%的剩餘)。

電池電源,能源和等級:

知道電池是如何辨別或評級是很重要的,因為許多之後會提到的測試結果是必須與電池的原有規範對比的。

由於電池有許多不同的應用,製造商們都製定了一些標準用來辨別性能。一般而言,有兩大標準,第一個是起動性能標準(例如:冷起動電流或CCA),第二個是存儲容量標準(例如C/ 20等級)。在每個類別中,有特定的應用標準,而歐洲,美國和日本電池產業經常會在相同的應用中使用不同的標準,使情況更為混亂,請參閱下最流行的標準列表。

每個標準的定義都可用來根據標準而評級電池。然而,實際的標準測試只能在測試實驗室進行。

大多數電池生產商會保證他們的電池可在一段時間內保持一定的表現水平。例如,一個電池可能是保證在24個月內提供至少它所標明的容量的80%。如果你想測試那電池的性能是否合乎製造商的規格,一定要使用與製造商所用的標準來做電池測試。

最流行的電池評級標準
 
起動
存儲/深循環
名稱
縮寫
主要使用國
名稱
縮寫
主要用途
冷起動電流 (SAE)
CCA
美國,日本
儲備能力
RC
全球
起動電流
CA
美國
安培小時
Ah
全球
船用起動電流
MCA
美國,全球
 
 
 
熱起動電流
HCA
美國
 
 
 
國際電化學委員會
IEC
歐洲(舊的)
 
 
 
歐洲標準
EN
歐洲
 
 
 
德國工業規範
DIN
德國(舊的)
 
 
 
日本標準協會
JIS
日本
 
 
 

為什麼電池會出現故障:

回想一下,所有的鉛酸電池都是用同一原理運作 - 電池是以鉛合金板懸浮在酸溶液中來發電的。如果化學反應停止,電池也會停止供電。鉛酸電池的化學反應是會因兩個主要原因而停止:老化和硫酸化。

老化:在正常使用時,金屬板會溶解在電解液中,令到可進行化學反應的面積變少(從化學的觀點來看,電池變小了),因此鉛板會隨着時間而磨損。此外,金屬板在溶解的過程當中會留下殘餘物積聚在電池內部,阻礙了化學反應,最終會堆積到電池產生短路的地步。鉛板磨損是不可避免的,因為那是鉛酸電池的運作方,因此一個有良好維護的鉛酸電池壽命最多為5年左右,在溫暖的環境中壽命會相對減少。

硫酸鹽化:第二個最大過早失效原因是硫酸化。當電池放電時,一層硫酸鉛蓄會積聚於金屬板上,使金屬板不可再與電解質產生化學反應,此時電池已完全放電,就像金屬板都蓋上了一層絕緣體。若不盡快重新充電(把硫酸溶解,變回電解質),硫酸鉛會凝固變成硬晶體,永久地附在金屬板上。如發生這種情況,在電池會慢慢失去容量,因為可產生化學反應的面積減小,最終電池不能儲存或釋放足夠的瑤力來完成其工作,然後失效。比起其他失效原因,很多汽車電池都是因硫酸化而過早失效。

硫酸鹽化的主要原因是充電不足,或讓電池長期處於放電狀態。經驗法則而言,鉛酸蓄電池必須保持在一定的電荷範圍內,並且要經常使用。如果電池長時間在放電狀態硫酸化便會發生(實際造成損害的時間的長度取決於許多其它因素)。另一方面,如果過充電的話,電池會變熱,電解質將蒸發,也導致過早失效。其他導致令電池的電荷範圍下降原因有:過度使用,從而消耗電池電量;缺乏使用,這也消耗電池電量(因為電池會隨著時間而自放電,尤其是在炎熱的天氣); 電池端子的腐蝕會阻礙正常電路連接;或電池部分電路中有故障。

當電池老化或被使用時,所有這些機制會令電池的能力降低。你可以把電池老化(磨損)和硫酸化的影響比如 一個煤氣罐,隨著時間石頭被添加到罐中,罐仍然可以填充到頂部,但最終石頭佔據大部分可用的空間,而燃料的空間被減小了,直到沒有剩餘的容量。

電池測試:

為什麼要定期測試你的電池?有許多原因,但歸結為是確保電池可在你需要的時侯正常運作。定期測試可減少意外故障發生的機會,也是免得你破費和浪費時間。測試電池可讓你確定電池是否符合其保修規格。以下有一些測試技術和程序可以用來預測電池可時會失敗,從而在故障發生之前修復問題。

相對VS絕對試驗

在進行電池測試前,清楚知道自己想找出什麼是非常重要的。你是想了解絕對值的電池性能或狀態?或是你想確定電池於一個特定工作的相對性能?絕對測試將導致一個數字,如115A。如果有一個參考點,如製造商的保證性能水平,這個數字可能是有用的,但它並沒有提供任何資料關於電池在特定目的的適用性。另一方面,相對測試, 不會產生一個絕對值,但將指示電池的健身執行特定任務,如起動發動機。

要測試什麼?
1. 電荷狀態: 在幾乎所有的情況下,第一樣要了解的是狀態。電池充了幾多電呢?如果電池沒有電,則難以確定它是否健康。如果您在電池充滿的狀態下做測試,就很可能會知道電池全容量。
2. 相對測試: 知道了充電狀態後,首先應用相對測試,因為最重要的問題是:如何分辨這電池是否能夠執行我所需要的任務呢(如啟動你的車)?得知起動電池有650冷起動電流不等於知道電池是好還是壞、舊或新,或者電池會否如常地起動發動機。
特別是起動電池應為其相對的發動機的啟動功率或起動健康進行測試。如果你正在測試電池的存儲量,你應找出電池可支持負載多久。
3. 絕對測試: 當做相對測試時得到很差結果,做絕對測試可能會有用。如果您知道電池的原來等級,你可以把它與測試結果相比,以了解電池是否也達不到製造商的規範和保障。請確定所顯示的絕對測試結果的等級是與製造商使用的相同。請參閱下表進行匯總。
相對測試vs絕對測試結果
 
絕對測試
相對測試
問題
當前的電池容量值是什麼?
電池的性能如何?
起動
CCA, HCA, MCA, etc.
起動性能(%),
起動健康(%)
存儲/深放電
Ah, RC
運行時間(小時/分鐘)

測試方法和技術

最理想的電池測試,以準確度的角度來,看應該是在該應用上使用電池並測量該具體表現。這是最終的相對測試。取決於電池的應用,一個”實際使用”測試可以是非常昂貴和費時的。另一方面是電壓測試,這是非常快速且便宜的測試方法,但它只會提供充電狀態的原始數據,未能提供有關了解容量或起動健康的數據。

在這兩個極端測試之間還有其他測試技術,當中以不同成本和複雜性提供不同的準確度。此部分的目的是為了使讀者能夠選擇一個最適合於電池應用的測試技術。

在更廣泛的測試方法或技術之中,區別測試起動電池的優化技術和測試蓄電的優化技術是非常有用。要分析蓄電池的最好方法是容量測試,而要分析啟動電池的最好方法是由起動性能測試。

容量試驗
當測試用於存儲應用的電池,例如海洋/ RV深循環,或電動車電池,容量測試會是最有用的。容量測試方法包括:實際放電試驗,靜載荷試驗,和各樣的歐姆測試。

1. 實際放電試驗: 要測試蓄電池最準確的方法是確定該電池在應用上的所用的速度,然後以該速度完全放電,同時測量電池所產生的總能量。雖然此測試方法是準確,但實際放電測試是有許多缺點的。實際放電測試只能以非常昂貴的設備來進行,電池要從營運中抽出來,這對電池是非常繁重的,並需要花費大量的時間,有時會超過一天以上。

2. 靜載試驗: 另一個測試方法是靜態載荷試驗。一個基本的負荷測試儀是使用一個簡單的電壓表和負載元件,類似烤麵包機線圈。當電池終端有加上靜態負載,電壓表便可測量電壓,如果電壓顯著降低的話,那便會顯示這個電池故障。大多數負載測試儀顯示的結果為二進制方式(合格/不合格)。如果電池極度故障時,測試的結果將會很明確的正確。然而在許多其他情況下,結果是不明確的和經常不準確。靜態載荷試驗的優點就是所需要的設備很便宜,易於使用。但是靜態負載測試的缺點也有很多。最重要的是,相對於實際的開始或存儲負載,所施加的測試負載是任意的。其結果試驗結果也是任意的,因為它不涉及到該電池的特定目的。雖然些測試是廉價且而又快速,但負載測試的結果大多的正負數據都不正確。

3. 歐姆測試: 所有電線路都有一定程度的阻力(就如系統中的摩擦),電池也不例外。電阻是以歐姆來計算的。它已被電池行業廣泛地測試並認定電池的內部電阻是直接關連到電池的容量。內部電阻越低,容量就越高。如果可以確定電池的內部電阻,便可估計該電池的容量。
現時已有許多方法來測量電池的內阻,大多都涉及接駁電線於電池,加直流或交流信號,並測量電池的電壓和電流反應。然後試驗裝置會應用歐姆定律(V = IR),找出電池的內部電阻。內部電阻越低(即是鉛板表面面積較高)電池的實際容量就越高。
在過去的五到十年,歐姆測試設備已經越來越普及,因為他們解決了許多的放電負載試驗的缺點。雖然歐姆測試比負載測試較昂貴,但它的精確度的十分高,比起放電測試設備較便宜和更方便。同樣重要的是,歐姆測試可在幾秒鐘內完成。
雖然歐姆測試儀是相對準確的和便宜($300 - $5,000美元),但是歐姆測試所提供的是絕對容量的測試結果,而不是相對測試結果。它不會直接提供有關電池的執行特定工作的能力。如果是測試啟動電池的話,歐姆測試結果不會對起動性能太大關係,因此如果使用歐姆測試來預測起動電池的性能是不理想的。但是,歐姆測試是可以用來確定該電池現時的容量和其規格或製造商的保證來對比。

並非所有歐姆測試方法是一樣的
以下是幾歐姆的試驗方法描述:

高頻阻抗: 有許多Argus測試儀內的高頻阻抗檢測功能,是不會因電池的負荷狀態而受影響的。即是電池不論處於充電或放電狀態也可以準確地進行測試。高頻阻抗檢測功能的好處就是可以在電池正在使用的時測試它的健康。這是適合用於需要監控剩餘電量的應用的理想的測試,如電信,電腦應用和電力供應。

AC電導: Midtronics所使用的AC電導法(和Bosch所使用的類似技術)就是發出一些低電壓(接近電池電壓)的AC信號並測量電池的電壓和電流反應。這種技術的一個缺點就是電池的信號反應會因為其它電路而受到影響,特別是連接到電池的負載或充電器而導致失真。此方法需要電池的功能在“離線”的狀態下進行測量,因此失去了進行實時分析的能力。另一方面,Cadex公司所使用的一個類似而又複雜的技術就是採用了多頻率的AC信號測試。Cadex技術是以一套廣泛的AC信號頻率來測量電池的電導量,此方法可精確地估計很多不同充電狀態下的電池容量。但Cadex技術也是僅限於“離線”的測試。

起動測試方法: 任何容量測試方法也是可用於起動電池上的,但所得出的數值是絕對容量的多少,而不是起動的性能。以上所提及的量測方法的缺點和優點也適用於測試起動電池。但使用容量測試來評估起動性能就像以水流測量河流的深度一樣,相方都是有關係,但不是很直接的關係。
起動性能的理想測試是使用電池來啟動實際要使用的發動機。起動試驗的結果是與主要問題很有關係的(此電池是否有效地起動該發動機?),因為該測試是使用實際的負載,並測量實際的性能。一個起動測試機的是以監控電池在起動發動機時的電壓分佈。通過分析電壓分佈,起動測試器可確定電池的起動狀況,因為它是與該特定起動系統有關的。擁有該起動測試技術的裝置可用於測試任何起動電池,不論是起動一個小摩托車的發動機是或600HP的柴油發電機。測試時間只需要秒。
如果使用起動試驗機發現電池的起動狀況不良,這時候可使用絕對容量測試來確定電池是否出現廠家所保修內的故障。因此,從實用的角度來看,測試起動電池涉及兩個測試。主測試是用起動測試,如果發現電池起動狀況不良或失敗,便可以容量測試來確定它的絕對容量值,以便與電池規格比較,了解是否需要保修/更換。

測試方法
 
試驗目的
 
充電狀態
現在容量
在負載下
的容量
總容量
相對的起動能力
費用
測試技術
實際放電試驗
$20,000
靜載試驗
$50-200
AC電導率測試
$300-5000
曲柄性能測試
$50-500
高頻阻抗測試
$100-500
濕度計測試
$5
電壓表
$50

影響測試結果的因素:

電池性能及測試的準確度會受到四個主要因素影響:電瓶年齡,磨損和撕裂,內在電荷狀態,和溫度。若要測試電池性能,理解並隔離影響電量和溫度狀態的因素是很有幫助的,因為性能是以年齡、磨損度來決定。我們的目的假定電池的狀況是100%充電,同時觀察調整溫度帶來的影響而得出的電池狀況。

在理想的情況下,任何電池測試在進行時都是充滿電(電荷的100%的狀態),並在指定的溫度下進行。例如,SAE所定義的CCA試驗,是在0°F或-18℃下進行。實際上,除了在實驗室測試之外,電池幾乎從未在評級標準所定的條件下進行測試。這意味著如果想手持測試器提供精確的結果的話,測試的輸出不能依照標準來調整因素(如:電荷和溫度的狀態)。

市面上大部分電池標準都會假設電池是在100%充電狀態下進行評級。所以任何測試結果第一樣要調整的因素是充電狀態。許多歐姆測試器都包括複雜的微處理器,使用軟件計算,可以在測試開始時調整電荷測量結果的狀態。然而,這種調整是非常棘手的,在充電狀態低時,調整的潛在誤差是高的。有些歐姆測試器的方法可能比其他的電荷調節準確,但以經驗來說,電池只有在70%或以上的充電狀態下所得出的測試結果才可信。如果您的電池是低於70%的SoC,請先充電後才進行測試。

測試時調整溫度結果也是同樣重要的,沒有溫度校正的話,試驗結果會因為極端溫度環境而高度扭曲。例如,在炎熱的夏天裡,一輛黑色車的發動機上放置一個本來不良狀況的電池會受到溫度的影響而結果。同樣地冷電池會被測量為低容量。溫度校正是很重要的,必須包含這步驟才可得出可靠的測試結果。

溫度校正可在測試設備通過多種方式處理。不幸的是,許多測試設備(負載測試器和一些歐姆測試器)都不包括任何溫度校正。許多歐姆測試器只包括一個手動式調整(冷/關),那不很準確,因為那功能不會經常被激活,並且內置的調整度不大。少數測試器包括自動和持續溫度調節,它們設有熱電偶可經常測量溫度,並且可提供微調溫度調節。測試的準確度會因應電池和熱電偶之溫度差別而稍微受影響,因不同位置的熱電偶會有不同溫度。擁有高度溫度調節的設備應該可測量電池本身的溫度。

總結:

電池應進行定期測試,以確保可正常運作。最有用的測試可提供與指定工作有關的電池資料。在測試起動電池時,可考慮使用一個有起動狀況分析顯示功能的測試設備來啟動特定引擎。作為輔助測試,使用容量分析器來對比表現欠佳的起動電池與其規格和製造商的保證。
在評估存儲/深循環電池時,考慮使用一個可測試電池而無需把電池停止工作的容量測試設備。盡量避免在完全放下進行電測試,以免增加電池磨損。如果要測試用於指定任務應用的電池,請使用一個可在任何電池負荷狀態下進行測試的裝置。對於所有的電池測試,要特別留意溫度和充電狀態是如何影響測試結果。盡可能使用能提供以上因素有效的補償的測試裝置。

 
來源:      時間:10/31/2015 5:18:18 PM