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- 2020-12-29
 
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這個冬天不像冬天，時序入春了才冷吱吱的！天冷電瓶效能降低，這幾天履見社區有車刁在車庫發不動(NOTE: 概略上當氣溫80℉時電瓶放電效能為100%, 32℉時約65%, 0℉時約40%)
: k* O$ y& m8 K( u6 M9 Q想起七八年前，眼未花手未抖時曾糊了個勞作，當年分享在車友論壇也自用。至今，它仍忠實的預警電瓶效能，讓獨自常跑荒郊野的我們，未曾再遇沒電刁車的囧況。挖出舊文.....也分享給有需要的芳鄰！
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5 x9 Q; P% Q( D3 o8 w; s, e- M=====以下為當年舊文複貼=====, w P R( A. I5 f- a( W' U! X# p
& q0 i2 X' _0 U) Q7 L9 D4 I理想電壓源,其內阻趨近於0;隨負載可依歐姆定律:電位不變下;供給無窮的電流.
6 o5 }( @/ g; `$ }但,現實中卻不然,實務上使用的各類電壓源都是有限的,當超過其供給電流額限時,即拉低了電源電位;以平衡歐姆定律,此即負載效應(Loading Effect) 。2 i% R3 T$ W) E
汽車內之電瓶亦然,縱使電解液比重正常、空載時電壓正常,但隨使用的長久;其極板間硫化程度;而使內阻漸升;換言之即儲放電效能衰退,而終致無法供給起動馬達足額的龐大電流,而告壽終!4 s# r( i$ d" i) H( `/ K i
& B! z8 ]% l8 {4 R; P
傳統的電瓶效能(放電)測試,即是一咖大鐵箱(下圖左),內置有高功率的大負載,藉待測電瓶對負載放電時量測其電位降,以判斷其放電實力亦謂之效能！這種測試儀器缺點是笨拙,且因屬耗能測試,故時間不可過長(測試電流很大). 但不失是個簡單又可靠的方法!目前新穎的專業電瓶測試儀(下圖右),LCD液晶面板顯示:壽命、CCA、內阻…..看似好神, 實則它只是量測電瓶的內阻,得知內阻後,再藉由使用者輸入的電瓶規格,”推論”出CCA、壽命等數據!但這類儀器並非以開爾文四線連接，故內阻量測也不是非常準，且其它輸據又屬推論值，故參考就好，勿盡信之。" \: [8 J C+ H
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+ C! s2 o! C5 r+ q# O前陣子看到阿本仔這產品的動畫,覺的這點子真不錯! e3 v! @! L" u1 P6 C( w% X
藉啟動時，判讀起動馬達負荷下(如同電瓶放電測試機內負載)的電瓶電位降,來評估電瓶的壽命!這不就如同傳統的電瓶測試機一樣. 簡單卻又不失可靠!1 P# g* Y" H4 P. w
雖然,電瓶有大有小,車款也百百種,但每顆電瓶的主要天命不就是侍奉自身車上啟動馬達的嗎!所以,這樣的評判條件,極具實用性.也適用於各大小不一的車款，而啟動時的耗能，又是必要之惡，藉此時機來判讀電瓶放電實力，真是巧思。4 D$ x' h% u& b* i2 b: d
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2 M; q g$ a4 W# Y4 v+ g% [: b上面日文聽瞴??!!、看瞴??!!…….me too, 但單看圖也大致能意會其訴求的重點了.
7 T o n1 `- _3 M3 n: ?" ?抉取其要義,以下二圖說明之 (該圖轉載自南台科大)% v) h. W/ t( C9 `: V `! A
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上圖是電瓶上電壓,下圖是電瓶之輸出電流0 ]* m0 I( Q& ^8 V ^. Y; X. r
標示1.處為啟動瞬間,因馬達處於靜止狀態.此時暫態電流最大;故電瓶電位被拉到最低!: u' i& h/ F& q/ x
標示2.處為馬達開始轉動且有了慣性;電流為馬達常態工作電流,但電流頗高,還是對電瓶產生電位降!! n. g- h+ ^5 E7 @
標示3.處為順利啟動後;此時電流為負值(發電機流入電瓶),因為發電機開始作動(電位高於電瓶),除了供給車上必要電力外,且對電瓶充電!4 v. F1 P& _" n
從這2張電流、電壓圖,我們也可算出這枚電瓶內阻=(12.4-10.4)/408=4.9mΩ
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* h3 n5 }- w( q. q/ h4 t p" ?; D5 n4 l4 Y8 m7 B% B
盡信書,不如無書!!
$ h& d! v# |/ m, f4 S書上寫的,產品說的,老輸講的…..往往為了僝述理念,而將之理想化、簡易化、或極端化….
- g4 _% Q T6 z. r為取得確切的數據,眼見為憑.還是得要實況操作一下…..
9 I# F2 d0 T; [1 u& N! x從垃圾堆翻出台可裝電池,又有簡易儲存功能的示波器,便於擺置在車上
7 W3 p. d, U2 r. d+ B8 }克難的開工胡搞了…
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車體：2001年GV2.0 4X4(未更換過啟動馬達)
N# J+ Y! |6 x2 b電瓶：GS 全密封式75D23(新品,距量測時使用未滿一個月)) z& N. ?' H' H; k A
( V& h; ~+ r, U5 e+ Z7 l: e
標示A段: 電瓶在微負載下的輸出電位12.4V(KEY已在ON位置;故汽油幫浦等電器已作動,但對電瓶不是很大的負荷)
% s' U/ J k6 ~標示B點: 啟動的瞬間,馬達尚處靜置狀態;最大靜摩擦;此時暫態的耗電最劇,故電瓶電位被狂拉到9.2V+ l+ V5 q" C+ V; T& `9 E
標示C段: 當馬達開始轉動;耗電流由最大的剛起動暫態直慢慢減低至正常運轉的常態值,電瓶電位也因負荷的減緩而斜斜的上昇中
& ^7 |0 y+ e, Q3 U2 ]# d標示D段: 當馬達正常且等速的運轉下,其常態的耗電流驅於恆定,這時對電瓶的負荷將電瓶電位拉到11.2V
8 t: }- U1 J3 n- c( N標示E段: 順利啟動引擎後,發電機也隨之作動.此時發電機的產生電位13.6V高於電瓶,車上電系由發電機供電外,電瓶也是發電機的負載之一(充電中)
5 }$ }' Z: q9 x6 A$ p$ D0 w1 I由時間軸來看,啟動至引擎運作約耗時1sec
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$ H. p7 @ o$ ^- G有新品電瓶的啓動狀態,也要有老舊電瓶來對照一下* {+ G* J* I; g1 p
車體：同上。4 \. ~/ H5 I T- J0 E$ [5 q+ r# Q
電瓶：不知品牌密封式46B24(二手,但接手後已被我用了4年以上;於露營時使用)
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標示A段: 電瓶在微負載下的輸出電位12V(KEY已在ON位置;故汽油幫浦等電器已作動,但對電瓶不是很大的負荷); D9 d: H6 R4 a6 e6 N: C7 c
標示B點: 啟動的瞬間,很離譜的被拉至4V,已遠低於CCA測試規範中的最低7.2V
% n$ H- ~' k# W; t3 C(NOTE: CCA為電瓶在氣溫0℉時;放電30sec,電位尚在7.2V時的最大電流)* ?' a. j8 N) Q( ~4 L, }+ N, J
標示C段: 很神奇的這頻死的電瓶竟也使馬達開始轉動;由這段上升的電位波形中,可知道它努力的喘了幾下,如果天冷,電瓶效率較差時;可能就沒這麼幸運了
9 W$ d0 N. E/ u8 H1 i2 f5 [' A標示D段: 當馬達正常且等速的運轉下,其常態的耗電流驅於恆定,這時馬達對電瓶的負荷下將電瓶電位拉到8V
0 t8 e( { j: f% K' l) T標示E段: 順利啟動引擎後,發電機也隨之作動.此時發電機的產生電位14V
/ d3 J' q u* J9 l對照於新電瓶的13.6V有可能是引擎轉速、發電機效率…..但也有可能是因;此枚電瓶內阻較高;發電機的負荷較輕;故發電機電位得以升高些,所以行駛中車上電壓都正常的高,有時不見得是好事;而是警訊!0 V+ D) \% M u: N) \6 q9 X
由時間軸來看,約耗時1.4X sec這枚瀕死的電瓶還是幸運的把車發動了+ r. n+ D2 v3 K4 l# F- K3 z3 E: C
+ v( g v5 O: I上述阿本仔P牌產品點子雖不錯,但產品規劃卻不合我的菜!(也無處可購得)# @: ?" r: T- N( ?
退休烙鐵匠只好自個兒糊ㄧ個玩玩,有了上述的親測數據,對於要怎麼搞就大概有了譜.
2 ]& D0 p% N9 j% p. c下圖,即是打算要糊出來的模樣、機能………2 J' M$ K$ z" p, D1 A/ U) i) Q) F$ I
- y# Y' ^( A6 X9 B$ p' m/ t分成二個機能區塊顯示:9 `1 g) Q% j# _, b
下層4節方型LED，顯示啟動瞬間，電瓶對起動馬達供電時的電位降，即表達電瓶的放電能力，亦可延訴為效能。每當啟動時,即作偵測與顯示,並將燈號LATCH顯示約15秒(每次啟動即更新判讀當下電瓶狀態;故無須亮着長顯)
+ {: S$ W4 D" @6 {4 f; F, e上層6枚圓點LED，則常態顯示系統電力。未發動前為電瓶電壓，故電壓較低，在中線以左。啟動後，發電機作動，電壓較高，在中線以右。此燈號亦可顯示電瓶與發電機之狀況。
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立論條件及功能設定既訂,剩下的就是把它糊出來.
7 I3 P( g* w! d9 O0 @* ]2 i0 o撇開商業思維，電路～對退休的烙鐵匠是興趣也是種藝術，雖然可找顆俱A/D C的uP寫出來，但我的要求是…..極易至簡!每一顆零件不在於它的成本價值,而是它有否存在的必要
4 M5 r% S5 ~2 c/ x I; c% t就這樣,少喝二罐台啤的費用,糊出這玩意兒！電路就不多做累述，看的懂的自行演析，看不懂的就照著糊吧！ \. g3 K. b5 G+ ?) z( l
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% ?& @) {( M; V' l; m1 U6 q- d
2 n7 H+ Q" ~& i5 X有了靈魂，尚需軀殼來裝飾它…..30元給它造個窩吧!!
6 V; I% Z; t/ f! i8 RSTEP1:
! V: {" y1 b e5 ?; G }這東東應該各五金百貨行都買的到吧!!.....電話接線盒; N: C0 x7 F% A( O) }. F4 g. A
30元…..考慮了好久!說實在的有點買不下手,本想ABS板溫習一下手模的技藝,但懶~懶~懶~30塊還是花了吧!7 L2 \7 A7 e8 L2 n, L% ~) Z3 d
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9 y f9 N% F; ~2 S2 YSTEP2:# E3 T, i7 n4 W6 C; o4 I
切~切~切~只取這一小部份!!不到整體的30%
( y" C1 R# Q* f: K |! L這就是考慮30元買不下手的原因。
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STEP3:* x' Y4 @! _5 J; n+ E; {
內部機構整建一下,用毒物MEK溶劑黏一黏 S; t2 r& K( |' Y* R9 x
順便面板及背蓋也切削出來
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4 q% y' _" I, p; r w$ _STEP4:4 l+ S: |) I& G- Z8 J! y, k
這30元的電話接線盒真是絕配…..確實省下很多工!3 o% s3 {& ?: A( X1 y+ C; ~
1 C) r$ l% ?8 ]' T. q' U. G
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調了一下漆,跟中控台的塑料顏色一致
( X, l/ F, P( S/ _, ~# Q6 j* s9 n6 U1 W0 z塗裝,順便用噴塗的技法模擬塑料射出模具的咬花, 讓它跟中控台更一致!!: ^! l" U* ~0 V+ }
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組合後…….與原樣30塊的電話接線盒;還有像嗎??!!
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下面影片，是車上實際使用記錄。完全體現我構思的機能，亦忠實的為我解析電瓶狀態，與行駛時發電機對電瓶充電效能之監測。; l s# f1 M' M0 k4 I i
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發表於 2017-3-2 17:03:49
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