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[休閒娛樂] 〘分享〙電瓶壽命檢知

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發表於 2017-3-2 17:03:49 |只看該作者 |新文章置後
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%)
1 [$ [1 G" U$ d0 S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!
. ^: c  ^4 B( ^: Q7 [8 r5 o8 y  C; ?
=====以下為當年舊文複貼=====7 l7 D4 J# h# x2 u6 ^
+ N2 n9 V# G8 D
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.! ?! v, P( L9 L2 b' {/ b$ j
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) 。  ]1 k" V$ |( _- ]+ `
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!0 c3 a$ Q2 Z) y9 C

8 O$ C5 I/ l: _5 o& ^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。
7 H9 A) V/ {. T* g5 W3 Q& |2 |
1 K6 ~1 Q- W" C9 b, n$ p2 z, d; D- [5 z% F
前陣子看到阿本仔這產品的動畫,覺的這點子真不錯!
4 P- l* w% p" v) P5 }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!
- Q9 U; B: a- R+ h' }* T. v5 {2 e4 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。
( l( |6 t2 R- y5 h" h. d
# J& G: A1 c' ^) |' k( F7 ]% m& ?- _( G) h, f, e2 _9 x* {9 ]
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.
) Z( J- l- Z+ \; A; }+ Y. N- L抉取其要義,以下二圖說明之 (該圖轉載自南台科大): i( i$ N: u8 ?2 {9 W9 D

& r# y6 \& m- u
6 j4 a7 i, [8 x上圖是電瓶上電壓,下圖是電瓶之輸出電流3 n1 J$ z8 K; O6 E2 p) x/ e
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!$ {5 b  u- j" F
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!5 c, o( X7 Y% [. c# n
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!$ A# d; D' d  q) E+ S
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
. P0 d1 a6 k8 R9 T$ P9 p
8 H* R1 m, R8 j+ Z7 @) [( U& }: M% g2 h! Y
盡信書,不如無書!!: z+ H9 \( y* a& g' m! l1 y
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….
# U! L# s0 X& e' h% x' c7 w為取得確切的數據,眼見為憑.還是得要實況操作一下…..2 }( J0 y& m" X% H
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9 }2 h# l8 L- ~" f9 m, u
克難的開工胡搞了…
  y' u8 F/ p3 S, g7 V& m- a
; H9 {3 b. S4 o4 X) k* X$ R; }- I4 W
車體:2001年GV2.0 4X4(未更換過啟動馬達)
2 v: ]8 G! k1 c電瓶:GS 全密封式75D23(新品,距量測時使用未滿一個月)
; [- Y! C" H6 w- J- j* }. v; A, i, t& i9 z6 J& 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)6 K% r0 W% X  J9 q$ `# ^0 L
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
% K: X* u: z& x' {2 W& v& w1 j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
: r# h- @/ a6 n  K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
, x8 d* F8 H4 n& t. w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)
7 W4 k$ t8 _& j由時間軸來看,啟動至引擎運作約耗時1sec
9 L% w  v$ Z3 x' Y1 N# K6 v" j; `& V

. I+ @& F2 L- ?( j有新品電瓶的啓動狀態,也要有老舊電瓶來對照一下
5 P; u; {* \( s8 A* M車體:同上。# J# s4 M' t$ C+ R
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)3 G! r) O4 o) v. ~- h
: ^8 H# h& Z: k" g$ n$ O7 O5 G
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)
( O7 E' y/ R4 b% l& ]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7.2V9 {1 e, O- l0 @6 X9 g' S; R
(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); ?6 y5 y- `' l* m, k" p$ L
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% L1 U  z& q; Q1 D, r: U( ^  ^
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
, l, r4 B3 L) z9 m/ {+ l( C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
1 M  }* r$ r9 g, o8 z+ M5 g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!
* D' I  K& H( s6 b" ~! @$ i3 [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) V6 o7 D: V+ }0 h2 b- I
6 @+ R0 Z) m; e9 O
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)9 D# E9 d; B( i  j3 i
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." K8 ?* S1 g  L& O- W2 T
下圖,即是打算要糊出來的模樣、機能………+ n2 P% B/ {) M  v
, L, s) N" R  Y* i% w
分成二個機能區塊顯示:
# n/ d6 I* q# T: E: G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)
% }. E; f+ W% b1 O1 s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。+ A0 i4 |0 W- @. T3 }" o8 H4 T; `

7 m6 u, z3 E/ p3 ~5 o% b立論條件及功能設定既訂,剩下的就是把它糊出來.
) I% O3 Y, Z  s3 B. `3 u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, \2 A5 H* q, s# v: z- j6 b
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!2 o6 B; s1 G/ u7 N
( w* T$ C5 v* d. c; C
8 g3 P& ^) Q( S! n, {! R6 d

6 V/ ?% k5 C. z; l# t' [6 k) F# t3 K8 Y, E5 i& A) A3 h/ |" I
有了靈魂,尚需軀殼來裝飾它…..30元給它造個窩吧!!
) V0 A8 p4 N, x8 A$ u' r( [STEP1:
5 M& e! m/ H2 u  r這東東應該各五金百貨行都買的到吧!!.....電話接線盒
5 ^+ J- g6 \3 ^" J; l+ a30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!6 ^! @  b( G6 H2 P. }! q4 E

* [  p0 F& R! V4 N" u. k
- @- `0 }: n& q3 hSTEP2:
# E$ d$ P; i- |切~切~切~只取這一小部份!!不到整體的30%
6 G) x; y  m5 D" t; M2 Y這就是考慮30元買不下手的原因。
/ b3 r! ^6 s0 `5 S0 e/ d9 i4 n! J: ]5 q. U# K% }: D0 X' T5 s
7 R% R2 e- F1 q
STEP3:- G$ v6 D5 n% w% F1 D
內部機構整建一下,用毒物MEK溶劑黏一黏  g* u" h6 G/ ~7 D$ C
順便面板及背蓋也切削出來
! o& f1 }  q: ~- C$ Z- c6 ]8 z5 z/ ~) x9 E. {7 t% V. [

0 \$ g% [1 a1 l5 pSTEP4:/ g* m2 r! [& ^$ E( |" X/ J
這30元的電話接線盒真是絕配…..確實省下很多工!7 _6 ]7 P% f0 X4 z4 L- D; [6 Y
: I" D$ o  C( f9 Y
$ \, U$ O; z! ?
STEP5:
9 F% k& h( ^, N5 s, w0 t  T調了一下漆,跟中控台的塑料顏色一致
6 Y- e$ s" }& F; ^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!!+ B+ [+ ?" O) h

6 M( L- P4 J% x; a/ f1 C3 B/ c# g  o: [, v8 e
STEP6:
2 C, [: V3 X7 y% t4 ]; ^' h組合後…….與原樣30塊的電話接線盒;還有像嗎??!!
+ z# }: B3 G/ e' q* \1 O, V1 J2 X% B( l
+ O) p7 R8 d  n. ?+ p; w. c

  J/ h% \/ l. ?$ C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。9 N5 n$ [/ S" d3 ^3 E3 {! Q

0 F9 G- O+ U, _1 t

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發表於 2017-3-3 09:14:17 |只看該作者
您的資料太棒了。$ s, G* h( m3 [1 X

# X& ?  g$ z/ j: Z而且設計的真好。真容易了解。感謝分享。

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很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?: p1 W8 Q9 q( j( P; ?

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本文章最後由 ddddnet 於 2017-3-3 12:47 編輯 ! ]2 r, H: g5 {5 ?
旅行的人 發表於 2017-3-3 09:16 7 ~7 {0 R( u8 t5 ?! q8 L; n
很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?
0 H* S" j$ H' l  l

6 u5 }  Y# d( ~6 z1 i當年,為了方便讓車友仿製。故捨μP,採易於購買取得的標準IC。
/ o/ J' E! }% S3 ?3 ]說實在的,用標準IC去兜,比寫uP還更傷腦筋.....
7 b% {) O, ?$ p" J" j9 f* wU1=3914 , U2=4044
/ d* _- ]4 Z& P' b5 p, x
" O0 {7 M8 m8 I- f% F- Y5 @# c5 O
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發表於 2017-3-3 15:13:17 |只看該作者
我很欽佩你對電池的了解,及電子的知識。我是外行人,請問可否告之所有零件規範,及何處購買?  謝謝。

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ycleu 發表於 2017-3-3 15:13
4 p, d4 L9 g. w" z5 v) ?6 R我很欽佩你對電池的了解,及電子的知識。我是外行人,請問可否告之所有零件規範,及何處購買?  謝謝。 ...

* J9 m' v/ d0 m被動元件,均載明於電路圖上呀。U1、U2亦回覆補述在前樓。光華商零件行均可購齊!
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