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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%)
9 i) g) S0 z2 O' g0 F5 \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!
* Y" n. h' t$ F' z- k7 O8 E" I# S  q) q' K$ d5 w; C9 }8 `. r
=====以下為當年舊文複貼=====% @& F0 W, m- I/ q- L$ R9 X+ U

0 x2 h9 i; e3 B' L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 T3 ]% m8 w0 J5 b  g7 D9 R
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) 。
0 u* A; o+ B$ e$ n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!+ D/ n( W2 `! @' y  ~% m
  o, _# k6 l: D' e2 X! i
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。
" I2 o; I6 h, p
$ w, K! ]% C) J* t# ~& `' B) J' a' Y5 ?  a. R' m- R9 ]% k
前陣子看到阿本仔這產品的動畫,覺的這點子真不錯!
) D3 [- p" V+ B" j9 s* }5 o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!' d3 d5 d1 B2 N  R, W5 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。$ x  X/ M# i1 T/ \

$ t, ^$ b, C$ a5 @
$ [2 `- B9 e- S# X; w: B$ t% h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." ^2 l+ X5 t8 L5 u
抉取其要義,以下二圖說明之 (該圖轉載自南台科大)
7 w1 s6 ^! G3 k
  C) ?+ }$ d1 v/ V9 g
7 m# C2 }7 t( I& A% P8 @' w+ C4 a上圖是電瓶上電壓,下圖是電瓶之輸出電流
5 Z2 f$ Y7 ^7 |5 Y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!
( {9 K0 n  u7 p$ N' y+ `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!
- q$ t3 c' ?: W4 w- t9 c' h+ O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!
+ r# A* Z0 M1 L8 M& T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; i+ s" V9 V# h1 b/ L) y- ]

0 \! h: O+ U. B7 X3 v
) B( E2 Z0 d4 s+ z1 g$ J1 R盡信書,不如無書!!
( B4 ^, s# `% G; \  Z0 |' t; v- p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….
2 `7 v0 ~( r  m. D為取得確切的數據,眼見為憑.還是得要實況操作一下…..
! a; \2 f* B+ l$ C% R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 \) A2 k( w8 K- a9 h
克難的開工胡搞了…
; W4 g( f" m: b6 m. M1 X: k) F$ t6 w
/ T% v* T9 J% F; G1 \  Y' M9 _
  Y# t1 f( a0 u+ _4 H& `# O車體:2001年GV2.0 4X4(未更換過啟動馬達)
" w) r, d' e( ~" e; r* s電瓶:GS 全密封式75D23(新品,距量測時使用未滿一個月)' J2 P/ B* f) t; z3 j

2 y) u9 U5 |' Z$ l  A  K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)
( d; W. b& d5 t0 l* 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
- h+ Q0 Q. F6 w8 z+ f/ r) 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
  N4 E7 j- N+ `& 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,這時對電瓶的負荷將電瓶電位拉到11.2V- m' v, R% f$ G, a: 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)
; E4 O; E% H0 p8 j, Q由時間軸來看,啟動至引擎運作約耗時1sec
5 @4 g( q9 N/ b# z  \; b% i4 N% y$ ^& c0 W* s5 y/ _4 A; U/ Q' C
. S" q" J+ e8 Y7 P! S3 U: U
有新品電瓶的啓動狀態,也要有老舊電瓶來對照一下; y  C; [) ^% v% q
車體:同上。
; W0 V$ Q. O3 H9 x+ B8 I0 X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): q/ _( y) C" U

& E* I4 ]) `3 Y8 c! B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)
  e7 X/ w2 E* J) P. F; 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7.2V1 Y* ]! V+ Y4 Z2 _! y1 x+ S
(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)+ o- N3 F. c  U! [
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7 e: c# |8 L  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,這時馬達對電瓶的負荷下將電瓶電位拉到8V, @) X- U6 u! g$ k# s
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. ~/ ^0 R3 B  }5 Z: \
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!8 f, c7 o* p, z& Y
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" [1 k7 R- J0 S  K0 {5 p5 s

0 e: c% o  B, ]9 Z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)* w1 B- ^0 D5 b! s3 {! E
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.% i6 K9 P8 i4 u  t( J* O
下圖,即是打算要糊出來的模樣、機能………# Y# J: q+ g5 x

# T7 X$ W  \- f+ R分成二個機能區塊顯示:
) C/ m: [" u& q; j' J5 H+ @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), t$ I1 |, F* Y1 I; O8 I
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 H, A6 V+ A* a1 L/ P, |

5 P( k1 P& H/ ~+ A9 b: M4 A- ]& Q立論條件及功能設定既訂,剩下的就是把它糊出來.
2 {) [$ o  c5 Q. X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) Z% {" m8 v# 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!1 L# V" \  j0 c7 B
8 \! `6 D- I7 G+ R7 u
; M2 j1 [' m1 g1 _2 `  a+ q
5 Y1 y( q; S  K  G: M+ u9 s

1 S' W( W" X6 C# }" d有了靈魂,尚需軀殼來裝飾它…..30元給它造個窩吧!!
* M7 ^- V/ \8 q4 CSTEP1:! R" |+ }7 Z1 ^) f. `
這東東應該各五金百貨行都買的到吧!!.....電話接線盒! k0 j" x& u1 i: p4 h; S  d
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!
8 P: H% G. m4 K2 X; ?1 @: Y# g$ b2 V

- d. I0 Q* [2 r) b* kSTEP2:
' c! j0 a+ W6 X, O& w切~切~切~只取這一小部份!!不到整體的30%
$ G5 O, H$ g- S7 p6 q3 ~  A. S+ }這就是考慮30元買不下手的原因。
) C3 h( ^5 v4 t: z! q! _0 r7 f, d3 q, \6 G0 D3 C

8 `  \/ c7 H4 G* Q' g7 J" sSTEP3:
/ e% i7 l- T1 l1 d/ d( w5 E# |( E內部機構整建一下,用毒物MEK溶劑黏一黏' X4 l4 a. `& C+ V# v  c& f! K
順便面板及背蓋也切削出來
" I; g+ n1 E. V8 [% D& i+ D! _2 H! o3 a! G
1 B3 n% d8 J9 L& Y8 U
STEP4:
9 p8 `# d5 K  F* n這30元的電話接線盒真是絕配…..確實省下很多工!
% x6 _: c1 @& d1 U7 n% `
6 ]7 t: p1 V$ P9 ~- Z) u4 s
$ e  @4 V3 ?" j! ]1 [1 B0 nSTEP5:- |) w" I% @, Z" I' R' D1 k
調了一下漆,跟中控台的塑料顏色一致
; \; d7 |4 V: H8 T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!!
& @# [: a( \* b9 t/ b: G% v' W
1 A! o8 O9 H  j1 `' D' W! o2 }6 Q$ G3 v6 _. |6 w* s
STEP6:% Y( E% C3 T1 g- X0 c
組合後…….與原樣30塊的電話接線盒;還有像嗎??!!% X: l* {  e0 T1 E+ K. W$ L
. E, C/ |- ^& r  L: q* M9 Q  {' @

6 [; i7 r' B! @4 _* f
6 W7 Q! ]0 r! O% D0 L0 w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。
7 K7 k. y5 V1 Q7 T5 A! ?1 D( P
5 I& E3 k. @8 y: V

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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。
5 C4 }: S; J$ d* }3 f1 h5 S2 X* o) r+ P
而且設計的真好。真容易了解。感謝分享。

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發表於 2017-3-3 09:16:05 |只看該作者
很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?
- P8 I1 o# ~7 O$ \) M

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本文章最後由 ddddnet 於 2017-3-3 12:47 編輯
  O$ z. K1 n) Y* O
旅行的人 發表於 2017-3-3 09:16
: h$ ?9 ]  b# D9 n很好奇。兩顆 IC 是什麼型號?

" _6 H2 z+ o. Z5 D/ w
# w7 h5 w" M; [) z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。: B" I% j6 s' _( ?
說實在的,用標準IC去兜,比寫uP還更傷腦筋.....
0 [- _) O0 B# Y7 iU1=3914 , U2=4044
2 @% T  ~: A+ a3 E. _. H% Y4 F( ~1 O. P: d1 _8 `
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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
% M# ?. e, p1 q8 `4 i8 c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。 ...

* _6 R+ i( n+ X+ ^* M, }% O- i+ T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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