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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 |新文章置前
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%)) w8 e. n9 H1 p9 _% `
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!5 [; P+ B+ G- ^# u  H

3 F2 I: c2 k) l! m* Z  v=====以下為當年舊文複貼=====
6 M  P9 `. X: _' [# t* X7 T9 ?! q+ [; G; M+ b3 P
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.
+ V2 y8 l0 Z' ~' q$ l' V4 x6 q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) 。6 {4 R7 \- `' `3 j5 F
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!: v3 K: S' a. l& {) w* Y, b

8 D! {" O, r  R" t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。1 z  D. L; N6 ]* E' |
8 p$ [$ ~1 H7 n: h9 R5 m

' n, V  e8 H+ x' L) z6 {前陣子看到阿本仔這產品的動畫,覺的這點子真不錯!
3 d  s5 M) ~  w% C  ~( ^8 `4 K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!# R2 p6 K% x) G$ r* z. A
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。
% N( E" i* w/ {- q0 E* p0 g! H0 R5 p& e# }

) d  n: J( Z+ u8 [9 S/ m$ u: q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.; ]5 N7 ~1 ?) \: W8 W
抉取其要義,以下二圖說明之 (該圖轉載自南台科大)) S  t" J7 U+ y; u6 ]  Z
8 A; d: o4 d' X5 L& [: V1 Z
8 R! |6 t" x6 q5 J
上圖是電瓶上電壓,下圖是電瓶之輸出電流
' D* p  B8 w# c  P. T& d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!1 V4 X5 S3 s4 T% P  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!
) q0 q0 Z6 ]$ e% i' t2 C$ s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!
( L8 I: l# `5 Q$ z: t7 y3 x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
' h% F' Y5 H- ~  B7 s; p: p1 I
3 I8 X5 e8 }6 h$ Z4 [+ Y9 s: o. {$ j" s
盡信書,不如無書!!5 w, s- |2 k& |# _
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….8 r2 ^' H8 ^- c; o6 C9 g: y0 ?
為取得確切的數據,眼見為憑.還是得要實況操作一下…..
' z3 a  o! A6 T: f) A( G! q0 K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1 d6 H, R# a6 i- n( f! X
克難的開工胡搞了…
& q2 f+ N1 v& a6 C, c: S
! ?% R+ A& s& h( q2 Q6 Q+ a: F. r, l( i1 u- L
車體:2001年GV2.0 4X4(未更換過啟動馬達)( d3 {- T* S  l5 C: Y" X
電瓶:GS 全密封式75D23(新品,距量測時使用未滿一個月)
1 p. R# e0 U3 Z  N9 K" r7 i* \1 G& e2 a: y
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)5 b* b2 Q4 o- h, `) [
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+ q# }7 Q% P! R4 I
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- h  f0 D/ ^2 t" b. p' o
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; B! F5 Q+ n" \/ c: ^* Q0 j& l
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 ?# J' D* \! w0 U+ @
由時間軸來看,啟動至引擎運作約耗時1sec, ~! _& I3 }8 E3 v1 `

3 j; o% A1 `1 Z1 c5 J5 b7 Z+ X
7 y% g8 W1 E4 T7 ?有新品電瓶的啓動狀態,也要有老舊電瓶來對照一下) u4 o( Y4 L& U/ P3 i
車體:同上。) D( a, ]' I" h
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)0 I, W3 l9 Q, ?$ c$ t
* x, D4 ~# \7 u+ I1 S
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)
* G, W+ }- Z% t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# b- x" @. E( q2 S) n+ Q$ E7 ~2 a5 Z
(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)
$ R# t' ]* o9 R4 E0 }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
, l# ]# M5 [% Q; g8 v2 n7 o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
: V' f) A) N* r3 X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14V2 K9 i' ^0 [$ c! F
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!% H" m6 D) K9 V0 {) @( p& D- ]  R
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- ^4 O7 ?  d9 \2 X: ?) c# r6 w

" k! W) t! ]0 d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)" O% N, v# S; \$ H' B7 ?
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.
; ~. ^, i; M2 u7 |7 v# j9 |* r' r下圖,即是打算要糊出來的模樣、機能………; L+ @, a# w# l0 C
* P. p" N0 Q0 Z1 K$ U6 l0 c
分成二個機能區塊顯示:
, Z' q5 k( S7 f4 x' t( |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)
- o" R3 O) l" F% 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。; k2 c2 l1 X. Z# x! C5 [3 V5 u

0 D) L* X; E, L立論條件及功能設定既訂,剩下的就是把它糊出來.
% W  S* O4 ~5 s$ I- N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 @; I7 a  W7 w1 _/ L3 }- h0 X, U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!" j4 e/ |0 e( b2 m# ]' R

3 U1 ]3 T- U( W5 d, f& ~( G6 a5 I0 m

6 u0 v; J( p0 X8 G& M6 h
, s- H8 H- }3 S$ f  U% y) P2 O# \有了靈魂,尚需軀殼來裝飾它…..30元給它造個窩吧!!
; T$ M2 d, G) d  gSTEP1:- P3 V( A3 h6 M3 j5 q
這東東應該各五金百貨行都買的到吧!!.....電話接線盒7 [1 c  @, m( E# i
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!
3 j% v" `5 E) g1 u! V$ Y
5 o3 Y! L! J- {# K. b
" K; z" P) O7 I% _$ \STEP2:
7 p6 R$ t* @, f; r! r7 a) o) [( v$ E切~切~切~只取這一小部份!!不到整體的30%
1 y$ f% g; B% X3 P這就是考慮30元買不下手的原因。7 J3 R8 K/ i: U6 k; W! m% N

6 Q8 a# N. ?5 ?- K
( @) p+ h$ c  o6 }9 NSTEP3:
! F% R0 }5 s$ z  U- ~8 H內部機構整建一下,用毒物MEK溶劑黏一黏7 d7 m$ V) _. t
順便面板及背蓋也切削出來
5 a! o* ]0 Y  x0 f, o6 q0 {
, P9 x6 p: U$ h. e  V) ~- r  T5 G7 ?9 U& b+ R7 B: I. P: l* ]
STEP4:0 ^% r/ J- Z3 f5 E
這30元的電話接線盒真是絕配…..確實省下很多工!/ K. L; j6 o- L8 L
( u4 S+ C0 T9 h6 {

- P  u0 E( c4 P% E  X+ YSTEP5:
9 m! J; p5 ~$ k+ B4 q調了一下漆,跟中控台的塑料顏色一致
& `# g9 F$ |. ?9 w9 ~8 x( g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!!
! F# u6 k4 q5 p  T+ |- G
$ S, u# O  e& w$ e1 G
  C% E; G6 N8 t; [: u( P* FSTEP6:
4 ~( V6 ?, @8 H. D; ?組合後…….與原樣30塊的電話接線盒;還有像嗎??!!
( u' g; o2 F2 T( x% h$ e- Z1 o+ t1 w
! A" m! p1 f3 k: X8 _6 s: D) w
1 e1 E5 A! h3 }$ G( u. Q/ g* ]5 F; p' A7 \, Y, {
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。
; b6 i, @3 A4 q$ O( x& `' D; C. @/ E6 [) V

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ycleu 發表於 2017-3-3 15:13
/ f/ P( |) A' k0 Z- s4 N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 T6 k5 H- T/ B' H
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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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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本文章最後由 ddddnet 於 2017-3-3 12:47 編輯
% r0 }+ d$ A/ u! e' I
旅行的人 發表於 2017-3-3 09:16 ! S& C5 v& F' |8 F
很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?
( u' z% U2 [7 q3 ]6 j
. y8 M0 D) k7 z! b% H8 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。+ m  K" f. a8 r7 }
說實在的,用標準IC去兜,比寫uP還更傷腦筋.....
4 e/ f( ~; m  s$ n' y/ F1 B) _U1=3914 , U2=4044
+ l  ?4 O) r6 }: A, M6 h8 I. Y- o2 x: p5 x% D
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很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?
1 q- X, p& c/ n0 C, L

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沙發
發表於 2017-3-3 09:14:17 |只看該作者
您的資料太棒了。; S8 f  a& w3 w0 @8 B4 ^3 M
9 \; e4 U3 w4 ?
而且設計的真好。真容易了解。感謝分享。
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