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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%)
3 D s$ k( q: K' C" ?- s1 n- w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！( s5 Y& V9 p3 Z( j0 C9 ^
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=====以下為當年舊文複貼=====
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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.; K. y1 [5 I! ~" G% G5 ]
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) 。# J8 S' V# [) \& C# ^5 g/ s$ L
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!
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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。- \$ N2 A9 W: [" X
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/ }: q; a) S/ I" y" {前陣子看到阿本仔這產品的動畫,覺的這點子真不錯!
/ K& h# X$ A: s: s) r& w% V' _& m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!# c7 j' ] b# S' b' H% u- B
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。
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! o, d1 Z1 K: t# N7 m+ ?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.. W4 |) V* A6 s& |
抉取其要義,以下二圖說明之 (該圖轉載自南台科大)
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# W7 B: u# W. l" H* l5 i7 f上圖是電瓶上電壓,下圖是電瓶之輸出電流0 a5 P( R# G# B/ b! j
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!! @8 O. x/ S6 l, R! L/ s( a
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!8 O" c: V/ `; I, 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!
" b: k+ Q. {$ E% M8 F$ ]" D$ k, f/ a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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盡信書,不如無書!!# K6 C: S% W% b2 i+ }9 \; 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….1 A7 O6 u5 S) C$ [: c1 S
為取得確切的數據,眼見為憑.還是得要實況操作一下…..
) A2 Z# w4 S: z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 M( n% Y: H$ n4 I' M* K3 U' x
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)
# L6 X9 d7 ]6 H% r) \& S電瓶：GS 全密封式75D23(新品,距量測時使用未滿一個月)
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# h7 k0 h6 Y2 V, M" g# A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)
9 H. t; X+ p u- E1 {( x; h# s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
{$ F% X( B" R) [& a( _7 h6 o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
1 r; G/ y) o8 v% B1 Y3 f3 Q {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
* y8 c+ S/ @" a' j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)" P( r3 L1 g7 R. R6 G# y9 n: k" j, p
由時間軸來看,啟動至引擎運作約耗時1sec
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有新品電瓶的啓動狀態,也要有老舊電瓶來對照一下
, V& Y' p, h, m* e! R& K車體：同上。/ V* e; v+ z* U& ]; l# l9 U8 U
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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/ t3 F9 M; ?' e. j/ E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)
# P5 |9 q% i# u- E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
) N4 q$ q+ G% t1 y2 p$ [* K(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), m. ~7 @' X2 P, O/ t8 F3 V! n7 |) P; g
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$ | K8 m1 i; l. U! w
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" U, I) T1 q- w8 J/ E
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. y; S) d7 t u# P) N6 q4 @
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!/ f* \2 Q5 L3 o$ m3 M
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! ?3 _% W9 ]0 O7 W) W+ F+ j
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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)
/ a3 X& z. y G2 [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.. E9 h. h! @* @$ V5 t1 t7 ^" j* k
下圖,即是打算要糊出來的模樣、機能………
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分成二個機能區塊顯示:) e2 I) L7 \- M# s1 q
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)1 f( r7 T/ k- 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。
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+ T9 r2 L2 \) c4 A立論條件及功能設定既訂,剩下的就是把它糊出來.
3 g- o4 d: {/ m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& Y: v" g* o: D# c
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！# k' }! K& g, N# T8 r
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. ~% o+ a0 r8 r8 b有了靈魂，尚需軀殼來裝飾它…..30元給它造個窩吧!!
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這東東應該各五金百貨行都買的到吧!!.....電話接線盒
) k3 Y: x& W# }$ k( M" j30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!) l9 @! h% N' D
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STEP2:
6 i& q& y" e# U1 \6 T* i( [4 F切~切~切~只取這一小部份!!不到整體的30%
, u' N+ `- ~* K( V這就是考慮30元買不下手的原因。+ |7 y! T9 @" s. C9 A5 c9 O+ [0 ?
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STEP3:
: {# {% u( F K內部機構整建一下,用毒物MEK溶劑黏一黏
% J7 ]9 ~4 t5 N8 U" K# o順便面板及背蓋也切削出來: L: c0 e) l0 b" l4 v3 g2 ]
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+ S7 b& q0 }% k/ d* L. wSTEP4:! g0 Y' L* ~) L1 j. ]
這30元的電話接線盒真是絕配…..確實省下很多工!9 f; J4 B1 s5 i/ ?1 @7 V; h
7 P" H& k7 u# l C. d
4 B& d* E# U. E: w* N; S% ~# o ZSTEP5:
% J; @1 X" h& T* @: A調了一下漆,跟中控台的塑料顏色一致
2 u {, t" Q0 u3 J2 R x' p4 ^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!!
* C7 E" R- H8 m7 G" d: O& C
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m% m9 n( s' f$ sSTEP6:
e2 L# h0 d) L% D6 X組合後…….與原樣30塊的電話接線盒;還有像嗎??!!! ~2 _7 O$ O3 @1 M5 U7 }
3 T: J. _. J2 j' W" R: @1 U; l
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: w! ^+ L* ]0 x* R+ B: R2 F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。
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發表於 2017-3-2 17:03:49
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