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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%)
; y/ W% r) g1 C, p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!
1 @+ |" X4 {/ p4 P! @" K& Y) C+ }, J0 C" b
=====以下為當年舊文複貼=====6 r  L% ~0 G# `: N' q

) M" X6 Y+ O6 F% p2 H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.
1 z, P" r- _- r2 v. C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) 。8 F3 k* ^+ w7 G: Y, Y7 X) v. 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!
$ M  D0 j$ ?2 S& g) r" [" `; i
. v0 G3 A3 D$ c- v" y- o: p$ x) ~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。5 A1 {) Q4 v7 Z7 @+ c. T

7 s- h, R' `3 v/ {6 w: J* F. U$ f( t; R' w7 y
前陣子看到阿本仔這產品的動畫,覺的這點子真不錯!
8 x2 _: c1 }6 y: ]) v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!
) O8 I$ X0 J# ]* c& P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。
3 H' C1 [8 R. g) T
) x; u+ `4 r4 Z3 R4 S3 W' e) m' e
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.. P& T7 o" Y3 d$ {: K
抉取其要義,以下二圖說明之 (該圖轉載自南台科大)- b3 ~% ?+ g' M& ]/ L; J; b
7 k! V/ L8 _# G! L% `# a
% I7 g0 ?6 J5 `3 `
上圖是電瓶上電壓,下圖是電瓶之輸出電流; L, y( A/ g. U( v% M! c
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!+ R5 X9 D8 B& e6 J  n$ D" |
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!
' _3 y! J, W* a# f8 }- U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!
; u. G' s. `$ r" d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
. y6 |' u, o% E& x# r/ ~/ |# k& n9 d; s% t3 F

* Q/ N/ c7 t3 y& S# R. p盡信書,不如無書!!! \! O$ K; }7 k0 S3 F) N' A' \& |3 R
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….3 @" q4 i- ?1 w6 A/ a
為取得確切的數據,眼見為憑.還是得要實況操作一下…..& d' B5 J5 P4 d
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
% n# n; u3 Q& c% R" w克難的開工胡搞了…
# B4 `- {1 d4 L
5 f3 z; v5 k- V2 H
$ }7 ~( z: G' b  V7 r5 t2 ]. k車體:2001年GV2.0 4X4(未更換過啟動馬達)
' b( F5 L0 m. o% t( t/ W- T( k電瓶:GS 全密封式75D23(新品,距量測時使用未滿一個月), l& G5 k5 M8 d  ^, F  ]: J7 v

$ {5 `7 L( n: }. w' N* K, A, p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)
# G' y( R. L* v: o& a: x3 Z1 `6 W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  T, E" [: a, s6 n3 ^2 a, w9 r
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; Y* p# _% G4 k$ A5 i" V' }7 B- v4 G
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& l5 d- o% e& L+ F/ K  A
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)
. q' _5 o% |! D% @7 D由時間軸來看,啟動至引擎運作約耗時1sec: y/ h! `) m6 f/ ?% X
; B) g8 s9 m9 u$ Q' F

: Y  s( z% t: o. z: a有新品電瓶的啓動狀態,也要有老舊電瓶來對照一下$ y( g- ^: |: t6 L4 j
車體:同上。
  Z- a0 B  ]3 [: j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)
; C" U9 S: U7 l- w6 G+ }  i4 z$ W3 E3 ?/ V0 F
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)
9 {' ?8 u  _- f8 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7.2V8 r& f; }" r: p2 ?7 `8 p& w
(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 a7 i9 D! G' H9 e6 d/ B# ~
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
2 A( u; y( h5 q# L: [5 B+ V4 H; [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
9 N2 F7 O0 s" O/ ?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 G+ B7 s, A' T% s4 Q/ A" l  }& O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!
% M* o. ]# Q3 m6 b3 B% Q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( n/ t' d8 Y# d: ]; h6 ?

4 w, M% q) \/ H9 k# |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)
) i0 N# v( ^0 K) O8 Q- T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.
( D0 f8 Z& t% W; y" T4 S3 V$ V下圖,即是打算要糊出來的模樣、機能………* Z, v0 B* h% X, q+ M

7 L  c% y) s3 q分成二個機能區塊顯示:
2 x8 j, ?1 _+ _% z" f8 u0 x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)
& r: ^. Z2 G$ o: K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。
0 P; b; ^4 o: r0 o/ z$ |
6 I6 l0 I# U: m% ]. J, j立論條件及功能設定既訂,剩下的就是把它糊出來./ h5 g* S( k! 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8 |  z/ N" Q; p0 T8 \3 L- _
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!+ O) a; K: j* l% v: a; m' g1 K
6 L% {; H" Q" c: v
' |1 u3 O# B$ E; a) j% A

( b9 o3 i$ ^0 f: J( C7 s7 I
3 @+ Z2 r7 y4 x; [有了靈魂,尚需軀殼來裝飾它…..30元給它造個窩吧!!  c8 q$ n3 G3 f
STEP1:
# i$ w+ c7 f2 L6 E& K這東東應該各五金百貨行都買的到吧!!.....電話接線盒
. }5 A2 ?# S; ]4 m. w9 m$ S30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 Z+ |2 x2 s" ?6 s4 l( ]- R! {+ z! O' r, V
8 }! m7 h& r$ Y2 N% X3 \
STEP2:
$ {' S- E) u4 t  a' G6 Z+ e切~切~切~只取這一小部份!!不到整體的30%1 G, A/ [4 T% P
這就是考慮30元買不下手的原因。( V- ?5 T- F. f# g
+ J' y' ^. o  y+ ~- F- O

' v, Z: _9 R7 O! D: fSTEP3:- F3 B1 k& L1 ~2 U7 V! O1 D
內部機構整建一下,用毒物MEK溶劑黏一黏0 Y) a8 n5 |- v' M4 h+ ~
順便面板及背蓋也切削出來
: i6 L) n5 l/ n6 L4 d& }; u. ^9 D+ s7 Y4 j6 V# U, v
  K3 g% c6 N! H1 P6 e9 w: L8 t
STEP4:
5 W1 S% @# a1 S3 o這30元的電話接線盒真是絕配…..確實省下很多工!
9 D7 F0 f0 o" W' V* p# v' w6 E- m* X/ r: v# R) t5 \
5 z, f. G$ p6 d4 }, [
STEP5:
# `# ^) B6 R+ k" ?" C! f, T調了一下漆,跟中控台的塑料顏色一致
7 c- o. L4 O, r, u" e; N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!!! j/ V- x( ^  F

* p' }+ z" a4 q' a  k6 P5 Z- w' n, t# g% a5 [6 L0 k
STEP6:5 _4 [8 t. A+ J6 R7 L) q; }+ k
組合後…….與原樣30塊的電話接線盒;還有像嗎??!!
/ X- X/ ^' T# ^' N# S  i
( U2 _+ L' I4 M4 v# j& c0 n. k" S  X6 S. L* Z

% o/ f+ ~6 `2 A/ P; {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。1 u/ ?( t5 N- z7 V2 i2 h

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您的資料太棒了。
" ~; [8 d, S2 a* j2 _, G$ t+ e( v' }9 ~& Y0 F! S3 Z. O
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?5 V+ X1 ~6 v  i! S2 L8 p8 T

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本文章最後由 ddddnet 於 2017-3-3 12:47 編輯 6 m$ Q1 z" X* n. K5 G
旅行的人 發表於 2017-3-3 09:16
( K9 F3 @/ I3 M0 W) V* O很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?

: I" @# |! _+ @0 `; B/ V  K' w% h, Z. @; v: u& a1 {. d4 G, d9 C$ u2 l
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。) T) F& L7 s( @) l2 T" |
說實在的,用標準IC去兜,比寫uP還更傷腦筋.....
: T$ P& M; d4 T: x" bU1=3914 , U2=4044
% C+ @+ D  G$ R
1 U3 r- U5 I: ?7 P0 w$ Q2 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
& `. R4 z  u, c6 {& n+ S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。 ...

4 o) H) y+ N+ g8 e( {8 S3 W  b  F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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