汽車電池特性

電壓

電池的電壓一局約為2.1V,如果是串聯3局則是形成6.3V(公稱6V的電池),同樣如果是6局串聯形成12.6V(公稱12V的電池)。
這個電壓值是電池在滿充電狀態下,同時沒有負載迴路的端子電壓(稱作開路電壓)。 電池的起電力和硫酸濃度成比例,如下所示(溫度25℃)

另外,起電力也受到溫度影響,它的變化是20℃~40℃間,每局約為0.2mV/℃的差異。 電池在放電時的電壓變化,因放電電流和電池的內部電阻之間有關係,如下所示

從此式得知放電電流愈大電壓的下降也愈大。1

電池若放電至0V,可能充電也不能回復到原來的性能,以1來看,根據放電電流的大小決定它的終止電壓,請避免低於此終止電壓的放電。另外,經過終止電壓為止的放電時,放電後的開路電壓會回復到1式的硫酸濃度的電壓。2

電池若放電至0V,可能充電也不能回復到原來的性能,以1來看,根據放電電流的大小決定它的終止電壓,請避免低於此終止電壓的放電。另外,經過終止電壓為止的放電時,放電後的開路電壓會回復到1式的硫酸濃度的電壓。2

容量

容量是指電池能夠放出的電氣量,它是放電電流(A)和放電時間(H)的乘積來表示,實際上已充電的電池在一定的電流和規定的終止電壓放電時,以下列式來表示:
容量=放電電流(A)X放電終止電壓為止的放電時間(H)
但是電池有放電電流愈大容量愈小的現象,因此電池的容量表示要以小時率表示,機車用電池以10小時率,汽車用以5小時率表示。13

● 溫度和容量
電池是化學反應,當溫度高時反應也高,反之溫度低反應較遲緩,容量隨溫度變化而變動,因此電池的容量是以25℃為基準來標示。4


● 放電電氣量和電解液比重
電池經過放電時,電解液的比重幾乎和放電電氣量成比例下降,放電末期約降至1.120/20℃。因此可經由量測電解液比重而約略得知放電量(或是殘存電氣量)。5


● 容量計算
電池使用在汽車方面以外(引擎使用以外)時,必須選用合乎條件的電池種類和容量,在計算上需要
1.終止電壓(必要的最低電壓)
2.放電電流
3.放電時間
4.放電時的溫度


(計算例)
溫度25℃以10A作2小時放電,終止電壓10.5V時,電池的需求容量是多少Ah?
6得知容量比放電電流係數為0.45
容量=放電電流/容量比放電電流係數=10/0.45=22(Ah/5HR)


另外,電池經過循環的充放電後性能會逐漸下降,同時每次放電電氣量的大小(即對容量的比例而言),對於性能都
有變化,因此實際使用上,容量需求是計算結果的2~3倍。


● 放電深度和壽命
一般而言,汽車用電池經過深度放電時它的壽命會顯著縮短,因此使用汽車以外需要深度放電情況時,請使用循環用電池。7

引擎的啟動能力

電池對於引擎的啟動能力,是啟動馬達對引擎啟動時需要大電流相等的電流由電池輸出時,電池能夠維持較高的放電電壓作為評價。
電池的放電電壓是起電力和放電電流、電池的內部電阻之間的關係。
內部電阻較小當然可以得到較高的放電電壓,另外,內部電阻以標準型電池而言,它和容量成反比例,如果想得到較大的啟動能力當然得選擇較大容量的電池或是內阻較小的電池。
起電力和電池放電電壓的關係:

● 端子和高率放電特性
高率放電特性是電池的引擎啟動能力的代表特性,它與溫度、放電電流、電池的充電狀態而有變化,JIS是將電池冷卻到-15°C以2的電流放電作評價。8
● 溫度和高率放電特性(5秒目或30秒目電壓)
電池的容量和高率放電特性都受到溫度影響,-10°C以下時急速低下,這是因為溫度低,電池內阻增加,同時內部化學反應遅鈍。高性能電池比較標準型電池內阻較小,在-30°C的低溫情況下依然可以發揮啟動能力。9

● 端子和高率放電特性
高率放電特性是電池的引擎啟動能力的代表特性,它與溫度、放電電流、電池的充電狀態而有變化,JIS是將電池冷卻到-15°C以2的電流放電作評價。8
● 溫度和高率放電特性(5秒目或30秒目電壓)
電池的容量和高率放電特性都受到溫度影響,-10°C以下時急速低下,這是因為溫度低,電池內阻增加,同時內部化學反應遅鈍。高性能電池比較標準型電池內阻較小,在30°C的低溫情況下依然可以發揮啟動能力。9

充電

電池在放電後要儘快給予補充電(放電後的電池如果長時間放置將破壞電池),充電的方法根據電池的用途而有各種不同方法,而各種方法具有不同的充電特性。

● 定電流充電特性
定電流充電是由最初到最後都用一定的電流的充電方法,一般標準是以5小時容量1/10的比率的電流充電,充電中的電池它的電解液比重在初期幾乎不上升,當電池電壓達14.1~14.4V(2.35~2.4V/CELL)的時候急速上升這是因為此時電解液開始電氣分解,氣體大量發生,電解液充分攪拌,到了充電末期達到最高之後保持一定值。充電中的電壓因為硫酸的逐漸擴散而逐漸上升,到達末期硫酸鉛量變少,氫氣和氧氣過電壓的關係會急速上升,引起水的電氣分解並維持一定值。另外,充電中的電壓也會受到充電電流、溫度的影響。10

● 定電壓充電特性
一定的電壓(一般2.3~2.5V/CELL)充電方式,充電電流主要根據電壓差充電,初期大電流充電,進行中電流逐漸降低,這種充電方法不產生氣體,比較上有較短時間且有效率的充電優點。因為初期的大電流,相對需要較大容量的充電器,因此一般使用限制大電流的定電流、定電壓充電法。

● 準定電壓充電特性
是定電壓充電的變形,在充電中電池的電壓變化而電流也變化,充電初期電池電壓低的關係電流大,末期時電壓上升充電電流變小,一般市販的電池充電器都有此項特性。11

● 定電流定電壓充電
限制充電的最大電流和最大電壓,在充電初期以定電流充電,之後用定電壓充電以比較短的時間且效率高的充電,車輛的充電系統採用此方式。12

● 其他的充電方法
1.浮動充電、小電流充電
維持電池充電狀態的充電方法
a.電池和負載經常保接續狀態
(浮動充電)
經常由直流電源供給負載電流的同時,為了補足電池的自行放電以微小電流充電,當負載突然增加時或是突然
停電則由電池供給負載所需的電力。 13 3
b.一般通常電池和負載分離的充電方式
(微小電流充電)
用作引擎啟動用電源的場合,直流電源經常對電池保持微小的電流充電,當引擎啟動時由電池供給電流(這種只是補足自行放電的充電方式也稱作維持充電)。
浮動充電電壓依據電池電解液的比重以3的值作選定,浮動充電中的充電電流會因為電池的新舊、溫度而有差異,一般是以5小時率容量的1/500~1/2000比率。
另外,請使用浮動充電用途的專用電池。
2.均等充電
電池在持續浮動充電狀態下,電池的每一局會發生不平均現象,為了調整或消除此情況的充電稱作均等充電。約3~6個月實施一次,均等充電以定電壓充電時,當比重為1.280時12V的電池14.4V(2.4V/CELL)充電8小時是一般標準。
另外,定電流充電時以5小時率的電流,滿充電狀態後再持續4小時充電。浮動充電使用時,在均等充電前實施補水(浮動充電中請不要補水,如果必須補水的時候,請在加完水後實施均等充電)。

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