ما هي بطارية EFB؟ معنى بطارية EFB
في محاولة للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون للمركبات التي تحتوي على محرك احتراق داخلي (ICE) ، يستخدم المصنعون بشكل متزايد ما يسمى الآن بتقنية بدء التشغيل. ببساطة شديدة ، هذه تقنية مدمجة في نظام إدارة المحرك والتي ستغلق المحرك تلقائيًا عندما يكون ثابتًا. سيبدأ المحرك في العمل مرة أخرى عند الضغط على دواسة الوقود ويرغب السائق في التقدم. الفكرة الأساسية هي تقليل الوقت الذي يحرق فيه المحرك الوقود دون داع ، على سبيل المثال عند التوقف عند إشارات المرور أو التقاطعات أثناء الرحلة.
يكون هذا أكثر فاعلية عندما يتم قطع الرحلة بشكل متكرر كما هو الحال في مدينة أو بلدة حيث توجد فترات توقف متكررة في الطريق إلى الوجهة. لسوء الحظ ، كانت النتيجة غير المتوقعة لهذا التأثير على بطارية السيارة SLI (البداية ، الإضاءة ، الإشعال). في الواقع ، شهدت السنوات القليلة الأولى من إنتاج هذه السيارات مطالبات ضمان غير مسبوقة مع فشل بطاريات SLI الجديدة تمامًا في غضون بضعة أشهر من الخدمة.
كانت هناك عدة أسباب للفشل: الإفراط في التفريغ ، الكبريتات والمسائل المتعلقة بـ PSoC مثل فقدان السعة المبكر (PCL). كانت المشكلة الأساسية هي أن البطاريات لا يمكن إعادة شحنها بشكل كافٍ من المولد في الوقت المتاح عندما يتم قيادة السيارة بين فترات ثابتة. ببساطة شديدة ، عندما توقف السيارة المحرك وبالتالي يتوقف شحن البطارية من المولد.
ومع ذلك ، يستمر الحمل على البطارية من العديد من الأجهزة التي لا تزال تعمل ، مثل الراديو وإدارة المحرك والأضواء ومكيفات الهواء وحتى تسخين الزجاج الأمامي. خلال فترات التوقف هذه ، يتم سحب المزيد من الطاقة من البطارية لتشغيل هذه الأجهزة ، مما يتم استبداله بالمولد عند تشغيل المحرك. في ظل هذه الظروف ، سيتم تفريغ البطارية تدريجيًا وستقضي معظم عمرها في حالة شحن منخفضة مع انخفاض إلكتروليت SG.
شاحن بطارية EFB
يبدأ برنامج الاختبار بفترة راحة 10 ثوانٍ يتبعها الشحن من المولد لمحاكاة القيادة. يتم حساب فترة الشحن على أساس سعة البطارية (الشكل 2). في نهاية فترة القيادة ، تتوقف السيارة ويتم سحب تيار 50 أمبير. يوصف هذا بأنه حمل المستشفى أو الحمل الكهربائي الأساسي مثل التدفئة والتكييف والأضواء والراديو وما إلى ذلك. هذه هي الأجهزة النموذجية التي قد تعمل عندما تكون السيارة متوقفة.
كانت هذه مشكلة كبيرة للبطارية وصناعة السيارات وفي عام 2015 تمت إضافة اختبار قياسي جديد إلى المعيار الأوروبي 50342 -6. وهو اختبار التحمل الهجين الصغير لبطاريات بدء التشغيل. يظهر المبدأ الأساسي للاختبار بشكل تخطيطي في الشكل 1. هنا يمكن ملاحظة أن الفترات التي يتم فيها تفريغ البطارية وشحنها هي محاكاة لسيارة في رحلة في منطقة مزدحمة أو مبنية مثل بلدة أو مدينة.
الفترة التالية هي بضع ثوانٍ من التفريغ عند 300 أمبير والتي تحاكي الحمل الحالي لبدء تشغيل المحرك على بطارية EFB. تتكرر هذه الدورة بأكملها بشكل مستمر. دون الخوض في إجراء الاختبار المطلق ، يمكن ملاحظة أن هذا الاختبار مصمم لمحاكاة القيادة في المدن. الحد الأدنى لعدد هذه الدورات التي يجب أن تكون البطارية قادرة على القيام بها هو 8000. تين. 3 عبارة عن مقتطف من المعيار المؤقت pr50342-6 ، والذي تم استبداله الآن بالنسخة المعتمدة.
تين. 3 عبارة عن مقتطف من المعيار المؤقت pr50342-6 ، والذي تم استبداله الآن بالنسخة المعتمدة.
كيف تختلف بطارية EFB عن البطارية المغمورة؟
تتمثل الوظيفة الأساسية للاختبار في إبراز التأثير على بطاريات SLI للتخلص التدريجي من حالة شحن البطارية (SoC) بسبب التفريغ المتكرر عند توقف السيارة وعدم كفاية إعادة الشحن أثناء وقت القيادة بين التوقفات. بشكل عام ، فإن متهدمة البطارية لها عواقب وخيمة ويمكن أن يحدث الفشل في غضون أشهر بسبب كبريتات الألواح ، وتأثيرات PSoC مثل تدهور المادة النشط وطبقات المنحل بالكهرباء مما يؤدي إلى تآكل الشبكة وتساقط العجينة.
يجب التأكيد على أن هذه محاكاة. ومع ذلك ، فإنه يسلط الضوء على الحاجة إلى وجود بطارية EFB يمكنها امتصاص الطاقة في إطار زمني قصير لاستبدال الطاقة التي تم إزالتها. من الواضح ، من حيث القيمة المطلقة ، أن القدرة على تجديد الطاقة المستخدمة بواسطة بطارية EFB في مركبة بدء التشغيل تعتمد على عوامل خارجية. بعض الأمثلة هي: أي بلد تعيش فيه ، سواء كنت تقود سيارتك في مدينة أو ريف ، سواء كان ذلك في منتصف الشتاء في موسكو مع استخدام الحرارة والضوء بالكامل ، أو فرنسا في الربيع بدون أضواء أو تدفئة أو تكييف. عملية.
السؤال الأساسي هو: مع سيارة بدء تشغيل تعمل بالبطارية EFB ، كيف يمكنك الحصول على شحن كافٍ في بطارية EFB خلال الوقت المتاح لاستبدال الطاقة المستهلكة على الأقل؟
نحن نعلم أن مولد التيار المتردد للسيارة ونظام إدارة المحرك ثابتان أثناء تشغيلهما ، وهذا لا يترك سوى بطارية EFB ليتم تعديلها. إذن ، ما هي خصائص بطارية EFB التي يجب تعديلها لتحسين امتصاص التيار ومنع العواقب الضارة لانخفاض SG ، و PSoC ، والطبقات الطبقية و PCL ، المذكورة سابقًا؟ في هذه المرحلة ، يمكننا سرد خصائص البطارية التي تؤثر على امتصاصها الحالي وميلها للمعاناة من التأثيرات المذكورة.
هؤلاء هم:
- المقاومة الداخلية
- قدرة البطارية
- مادة فعالة
- تنقل المنحل بالكهرباء
- تكوين سبيكة الشبكة
من أجل تحسين أداء البطارية ، يمكننا فحص كل مما سبق من أجل إجراء التحسينات المناسبة.
أولاً ، المقاومة الداخلية: كلما زاد هذا هو انخفاض التيار المسحوب عند إعادة شحن جهد ثابت من المولد I = V / R. كلما انخفض التيار انخفضت ساعات الأمبير التي عادت إلى بطارية EFB أثناء فترات تشغيل محرك السيارة. في سيارات بدء التشغيل الأولى ، كانت بطارية EFB أقل من اللازم بالتأكيد في غالبية الرحلات القصيرة. سرعان ما أدى ذلك إلى فشل البطارية في وقت مبكر مع ارتفاع معدلات عودة الضمان. المقاومة الداخلية هي وظيفة تصميم البطاريات والمواد المستخدمة وعمليات الإنتاج المستخدمة في تصنيعها
تشمل جوانب التصميم تلك الخاصة بالشبكة ، والتي إذا تم تشكيلها بشكل صحيح ، يمكنها تقليل مسار التجميع الحالي. تعد مساحة السطح الإجمالية للألواح ميزة مهمة أخرى: فكلما زادت المساحة انخفضت مقاومة البطارية. بشكل عام ، فإن الألواح الأكثر نحافة ستزيد من منطقة التوصيل إلى أقصى حد. ستساهم مساحة المقطع العرضي وجودة جميع الوصلات المعدنية ، مثل اللحامات بين الخلايا ومفاصل حزام العروة ودمج الإقلاع / الطرفي ، في المقاومة الداخلية الكلية لبطارية EFB. يجب تعظيم مناطق المقطع العرضي للمناطق المنصهرة والملحومة لتوفير أقل مقاومة معدنية للمكونات.
عمر بطارية EFB. كيفية تحسين خصائص بطارية EFB؟
- تتطلب بعض جوانب تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية مثل خلط العجينة وخطوات المعالجة ضوابط صارمة للعملية. يعتبر التحكم في درجة الحرارة من الأهمية بمكان في إنتاج الهيكل البلوري الأمثل في المادة النشطة مسبقة التشكيل (AM). تعمل درجات حرارة المعالجة المرتفعة على تعزيز الكبريتات الرباعية الحجم الأكبر حجمًا والتي تقلل مساحة سطحها السفلية من خصائص قبول الشحن في AM وبالتالي فعالية بطارية EFB في عملية بدء التشغيل.
- تعد سعة بطارية EFB عاملاً مهمًا آخر في تحديد معدل الامتصاص الحالي. كلما زادت السعة ، زاد التيار المسحوب في أي حالة شحن معينة. السعة مرتبطة بمساحة المادة الفعالة في اللوحات (المذكورة أعلاه). تؤدي زيادة السعة إلى انخفاض مستوى الأشعة تحت الحمراء مع سحب تيار أعلى من البطارية ذات السعة المنخفضة عند الشحن بجهد ثابت.
مرة أخرى ، هذا يعني إعادة المزيد من السعة إلى بطارية حقيبة السفر الإلكترونية عندما يكون المحرك قيد التشغيل. كما أنه يعطي ميزة عدم التفريغ بعمق شديد أثناء عملية دورية وبالتالي الحفاظ على حالة شحن أعلى (SOC) خلال فترة حياته. ميزة SOC الأعلى هي أن البطارية أقل عرضة للمعاناة من طبقات المنحل بالكهرباء وأضرار التآكل اللاحقة التي قد تسببها.
- تعد كفاءة المواد النشطة عاملاً آخر مرتبطًا بفشل البطارية. يمكن إجراء تحسينات في قبول الشحنة عن طريق المواد المضافة ، وبشكل أساسي الكربون في عدة أشكال ، في المادة الفعالة السلبية (NAM). هناك الكثير من التكهنات حول دور الكربون ، والعديد من شركات المواد المضافة لديها منتجاتها الخاصة. وتتراوح هذه من الأنابيب النانوية الكربونية إلى الجرافيت المتقشر ، وجميعها لها خاصية تحسين كفاءة المادة الفعالة في قبول الشحنة.
مرة أخرى ، يعد هذا مكسبًا إيجابيًا للبطاريات المستخدمة في تطبيقات بدء التشغيل. بطاريات EFB المغمورة وبطاريات AGM تعمل بشكل متزايد على رفع محتوى الكربون في NAM الخاصة بهم. سيساعد استخدام بطارية مغمورة بسعة أعلى على منع التقسيم الطبقي عن طريق تقليل عمق التفريغ أثناء التشغيل العادي ، وهذا بدوره يعني أن بطارية EFB أقل عرضة للمعاناة من الفصل الضار بين حمض SG عالي الكثافة ومنخفض أثناء تفريغ الشحن ركوب الدراجات.
- يشير تنقل الإلكتروليت إلى قدرة الإلكتروليت على التحرك في بطارية EFB. تتمتع التصميمات المغمورة بأقصى قدر من التنقل ، في حين أن متغيرات AGM و GEL لبطاريات الرصاص الحمضية لها قدرة قليلة على الحركة أو معدومة. في هذه الحالات ، يُقال إن الإلكتروليت متوقف عن الحركة. وبغض النظر عن فوائد إعادة تركيب الغاز ، وبالتالي فقد الماء بشكل ضئيل المتأصل في هذه التصميمات ، فإنها تمنح فائدة تقليل أو منع التقسيم الطبقي للكهرباء بسبب دورة التفريغ العميق.
- المواد ، وخاصة سبائك الرصاص المستخدمة في تصنيع الشبكة ، لها تأثير كبير على المقاومة الداخلية (IR) لبطارية EFB. سيعطي استخدام كالسيوم الرصاص بدلاً من الرصاص والأنتيمون مقاومة أقل ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن كمية عناصر السبائك الثانوية أصغر كثيرًا. يجب توخي الحذر الشديد عند اختيار سبيكة مناسبة ، حيث يجب أن تكون طرق الصب وأدوات التحكم في المعالجة مصممة لتلائم مجموعات سبائك معينة.
يمكن أن تؤدي معالجة الشبكة غير الصحيحة إلى إزالة بعض المكونات في سبيكة الشبكة ، إما عن طريق الترسيب أو عن طريق الأكسدة في الحالة المنصهرة. يمكن أن يكون لهذه الخسائر تأثير خطير على مقاومة التآكل والزحف للشبكة ، مما قد يؤدي إلى نمو شديد للشبكة واختراق التآكل مما يساهم في فشل بطارية EFB المبكر.
حتى الآن ، كان هناك الكثير من المتطلبات المُدرجة لإنتاج بطارية EFB المثلى للاستخدام عند بدء التشغيل والتوقف. في البداية ، كانت استجابة مصنعي المعدات الأصلية للسيارات هي استخدام تصميم AGM لبطارية EFB التي تحتوي بشكل عام على IR أقل نظرًا لسبائك الشبكة والتضخم الطفيف لمنع الإفراط في التفريغ. كان يعتقد أيضًا أنه يقلل من حدوث التقسيم الطبقي بسبب جمود الإلكتروليت. ومع ذلك ، كان خفض التكلفة أيضًا عاملاً رئيسيًا لمصنعي المعدات الأصلية في العثور على بطارية مناسبة لهذا التطبيق. الحل الأكثر تفضيلاً وربما الأكثر فاعلية المتاح حاليًا في البطارية المحسنة Flooded (بطارية EFB).
إذن ما هو EFB؟
وصفت المدونة حتى الآن مشاكل البيئة الهجينة الصغيرة لبطارية حمض الرصاص SLI. ترتبط أسباب الفشل بشكل ثابت تقريبًا بعدم قدرة بطارية EFB على امتصاص الشحن بسرعة كافية لاستبدال الطاقة التي تم إزالتها عندما يكون محرك السيارة في وضع الخمول. هذا أيضًا هو سبب التقسيم الطبقي للكهارل الذي يلعب دورًا مهمًا في تقصير عمر بطارية SLI في مركبات بدء التشغيل. يوفر حل EFB معظم الخصائص التي تحتاجها بطارية EFB لتحسين قبول الشحن بشكل كبير. غالبًا ما يشار إلى قبول الشحن لبطارية SLI EFB قيد التشغيل باسم قبول الشحن الديناميكي أو DCA.
ملخص موجز لخصائص حقيبة الطيران الإلكترونية:
- مقاومة داخلية منخفضة من خلال تصميم أفضل للشبكة واستخدام سبائك منخفضة المقاومة (Pb / Sn / Ca ternary).
- انخفاض المقاومة الداخلية عن طريق زيادة مساحة اللوحة (ألواح أرق).
- قدرة أعلى (بطارية EFB أكبر) لزيادة حجم التيار المسحوب عند إعادة شحن الجهد الثابت والحد من عمق التفريغ لمنع التقسيم الطبقي للكهرباء وزيادة عمر الدورة.
- مادة فعالة محسّنة (مواد مضافة أساسها الكربون بشكل عام) لتحسين قبول شحن البطارية.
ينتج عن هذه التدابير بطارية EFB مغمورة بالمياه ذات سعة أعلى (أكبر بشكل عام) من البطاريات القياسية ، وتحتوي على شبكات متطورة من سبائك الرصاص ، ومنطقة لوحة أعلى ، ومواد نشطة غنية بالكربون. هذا هو ، في الوقت الحاضر ، التصميم المفضل لبطاريات SLI في مركبات بدء التشغيل. إنه مفضل في المقام الأول لأنه أرخص من إصدار الجمعية العمومية العادية. تميل إصدارات AGM أيضًا إلى أن يكون لها سعة أقل بحوالي 15٪ من النسخة المغمورة بالحجم المماثل. هذا يعني زيادة DoD في العملية مما يؤدي إلى انخفاض دورة الحياة. من المثير للدهشة أن تصميمات AGM يمكن أن تعاني أيضًا من التقسيم الطبقي للكهرباء إذا كانت وزارة الدفاع على ركوب الدراجات حوالي 80 ٪.
من الأهمية بمكان فهم نوع البطارية التي يجب شراؤها إذا (وبالتأكيد متى) ، تعطلت البطارية في سيارتك التي تعمل بنظام التشغيل والإيقاف. إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في هذا الأمر ، فلا تتردد في الاتصال بشركة ميكروتكس التي لديها الخبرة والمعرفة لإرشادك في عملية شراء البطارية. في الواقع ، إذا كان لديك أي مشاكل في البطارية وتحتاج إلى مساعدة أو توجيه ، فإن ميكروتكس ، في الغالب ، ستكون متجرك الشامل للحصول على المشورة والمنتجات المتعلقة بالبطارية.
