EFB 배터리
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EFB 배터리란 무엇입니까? EFB 배터리 의미

내연 기관(ICE)이 장착된 차량의 CO2 배출량을 줄이기 위한 노력의 일환으로 제조업체는 현재 스타트-스톱 기술을 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 아주 간단히 말해서, 이것은 모터가 정지해 있을 때 자동으로 스위치를 끄는 엔진의 관리 시스템에 통합된 기술입니다. 가속 페달을 밟고 운전자가 전진하기를 원하면 엔진이 다시 시동됩니다. 기본 아이디어는 예를 들어 여행 중 신호등이나 교차로에서 멈출 때 엔진이 불필요하게 연료를 연소시키는 시간을 줄이는 것입니다.

목적지로 가는 도중에 멈춤이 빈번한 도시나 마을과 같이 여행이 자주 중단되는 곳에서 가장 효과적입니다. 불행히도 이것의 예상치 못한 결과는 차량의 SLI(시동, 조명, 점화) 배터리에 영향을 미쳤습니다. 실제로 이 자동차를 생산한 후 처음 몇 년 동안 새 SLI 배터리가 서비스 후 몇 개월 이내에 고장나서 전례 없는 보증 청구가 발생했습니다.

과방전, 황산화 및 조기 용량 손실(PCL)과 같은 PSoC 관련 문제 등 여러 가지 실패 원인이 있었습니다. 기본적인 문제는 자동차가 정차 시간 사이에 주행할 때 사용 가능한 시간에 알터네이터에서 배터리를 충분히 재충전할 수 없다는 것이었습니다. 아주 간단히 말해서, 자동차가 엔진을 멈추면 알터네이터에서 충전되는 배터리가 멈춥니다.

그러나 라디오, 엔진 관리, 조명, 에어컨 및 앞유리 난방과 같이 여전히 작동 중인 다양한 장치에서 배터리에 대한 부하가 계속 발생합니다. 이러한 정지 기간 동안 이러한 장치에 전력을 공급하기 위해 엔진이 작동 중일 때 교류 발전기로 대체되는 것보다 더 많은 에너지가 배터리에서 소모됩니다. 이러한 조건에서 배터리는 점차적으로 소모되고 SG 전해질이 낮은 낮은 충전 상태에서 대부분의 수명을 보냅니다.

EFB 배터리 충전기

테스트 프로그램은 10초의 휴식 시간으로 시작하여 운전을 시뮬레이션하기 위해 교류 발전기에서 충전됩니다. 충전 기간은 배터리 용량을 기준으로 계산됩니다(그림 2). 운전 기간이 끝나면 차가 멈추고 50A의 전류가 흐릅니다. 이것은 병원 부하 또는 난방, AC, 조명, 라디오 등과 같은 필수 전기 부하로 설명됩니다. 이들은 자동차가 정지해 있는 동안 작동할 수 있는 일반적인 장치입니다.

EFB 배터리 란 무엇입니까?
그림 1. 테스트의 기본 원리가 개략적으로 표시됩니다.

이것은 배터리와 자동차 산업의 주요 문제였으며 2015년에 새로운 표준 테스트가 European Norm 50342 -6에 추가되었습니다. 스타터 배터리에 대한 마이크로 하이브리드 내구성 테스트였습니다. 테스트의 기본 원리는 그림 1에 개략적으로 나와 있습니다. 여기서 배터리가 방전되고 충전되는 기간은 도시나 도시와 같이 혼잡하거나 밀집된 지역을 여행하는 자동차의 시뮬레이션임을 알 수 있습니다.

그림 2. 충전 기간은 EFB 배터리 용량을 기준으로 계산됩니다.
그림 2. 충전 기간은 EFB 배터리 용량을 기준으로 계산됩니다.

다음 기간은 EFB 배터리의 엔진 시동 전류 부하를 시뮬레이션하는 300A에서 몇 초 동안 방전됩니다. 이 전체 주기가 지속적으로 반복됩니다. 절대 시험 절차에 들어가지 않아도 본 시험은 도심 주행을 시뮬레이션하기 위한 시험임을 알 수 있습니다. 배터리가 수행할 수 있어야 하는 이러한 사이클의 최소 수는 8,000입니다. 무화과. 3은 임시 표준 pr50342-6에서 발췌한 것으로 현재는 승인된 버전으로 대체되었습니다.

What is an EFB Battery Fig 3

무화과. 3은 임시 표준 pr50342-6에서 발췌한 것으로 현재는 승인된 버전으로 대체되었습니다.

EFB 배터리는 플러드 배터리와 어떻게 다릅니까?

테스트의 주요 기능은 차량이 정차할 때 빈번한 방전과 정차 사이의 주행 시간 동안 부적절한 재충전으로 인한 배터리 충전 상태(SoC)의 점진적인 소모가 SLI 배터리에 미치는 영향을 강조하는 것입니다. 일반적으로 배터리의 소모는 치명적인 결과를 가져오며 플레이트 황산화, PSoC 효과(예: 활성 물질 열화 및 전해질 성층화로 인해 그리드 부식 및 페이스트 흘림)로 인해 몇 개월 이내에 고장이 발생할 수 있습니다.

이것은 시뮬레이션이라는 점을 강조해야 합니다. 그러나 제거된 에너지를 대체하기 위해 짧은 시간에 에너지를 흡수할 수 있는 EFB 배터리가 있어야 한다는 점을 강조합니다. 분명히, 절대적인 측면에서 출발-정지 차량에서 EFB 배터리가 사용하는 에너지를 보충하는 능력은 외부 요인에 달려 있습니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다. 귀하가 거주하는 국가, 도시 또는 시골에서 운전하는지 여부, 모스크바의 한겨울에 열과 빛이 완전히 사용되는지 여부, 봄에 조명, 난방 또는 에어컨이 없는 프랑스인지 여부 작업.

근본적인 질문은 다음과 같습니다. EFB 배터리 스타트-스톱 차량에서 사용 가능한 시간 동안 EFB 배터리에 어떻게 충분한 충전량을 가져와서 최소한 소모된 에너지를 대체할 수 있습니까?

우리는 자동차의 알터네이터와 엔진 관리 시스템이 작동 중에 고정되어 있고 수정될 EFB 배터리만 남게 된다는 것을 알고 있습니다. 그렇다면 앞서 언급한 낮은 SG, PSoC 작동, 성층화 및 PCL로 인한 피해를 방지하고 전류 흡수를 개선하기 위해 EFB 배터리의 어떤 특성을 조정해야 할까요? 이 시점에서 전류 흡수에 영향을 미치는 배터리 특성과 나열된 영향을 받는 경향을 나열할 수 있습니다.
이것들은:

  • 내부 저항
  • 배터리 용량
  • 활물질
  • 전해질 이동성
  • 그리드 합금 조성

배터리 성능을 향상시키기 위해 위의 각 항목을 검토하여 적절하게 개선할 수 있습니다.

첫째, 내부 저항: 이것이 높을수록 교류기 I = V/R에서 고정 전압 재충전 시 끌어오는 전류가 낮아집니다. 전류가 낮을수록 자동차 엔진이 작동하는 동안 EFB 배터리에 반환되는 암페어 시간이 낮아집니다. 최초의 출발-정지 자동차에서 EFB 배터리는 대부분의 짧은 여행에서 확실히 과소충전되었습니다. 이는 곧 높은 보증 반환율과 함께 조기 배터리 고장으로 이어졌습니다. 내부 저항은 배터리 설계, 사용된 재료 및 제조에 사용된 생산 공정의 함수입니다.

설계 측면에는 그리드의 측면이 포함되며, 올바른 모양이라면 전류 수집 경로를 최소화할 수 있습니다. 플레이트의 전체 표면적은 또 다른 중요한 특징입니다. 면적이 클수록 배터리 저항이 낮아집니다. 일반적으로 더 많고 얇은 판은 전도 영역을 최대화합니다. 모든 금속 조인트의 단면적 및 품질(예: 셀 간 용접, 러그 스트랩 조인트 및 테이크오프/터미널 융합)은 모두 EFB 배터리의 전체 내부 저항에 기여합니다. 부품의 가장 낮은 금속 저항을 제공하기 위해 용융 용접 영역의 단면적을 최대화해야 합니다.

EFB 배터리 수명. EFB 배터리 속성을 향상시키는 방법은 무엇입니까?

  • 페이스트 혼합 및 경화 단계와 같은 납축전지 제조의 일부 측면에는 엄격한 공정 제어가 필요합니다. 온도 제어는 미리 형성된 활성 물질(AM)에서 최적의 결정 구조를 생성하는 데 매우 중요합니다. 더 높은 처리 온도는 더 큰 크기의 사염기성 황산염을 촉진하며, 이의 더 낮은 표면적은 AM의 전하 수용 특성을 감소시키고 따라서 시작-정지 작동에서 EFB 배터리의 효율성을 감소시킵니다.
  • EFB 배터리 용량은 전류 흡수율을 결정하는 또 다른 중요한 요소입니다. 용량이 높을수록 특정 충전 상태에서 더 많은 전류가 소모됩니다. 용량은 판에 있는 활성 물질의 면적과 관련이 있습니다(위에서 언급됨). 용량을 늘리면 고정 전압에서 충전할 때 더 낮은 용량의 배터리보다 더 높은 전류 소모로 더 낮은 IR을 얻을 수 있습니다.
  • 다시 말하지만, 이는 엔진이 작동 중일 때 EFB 배터리에 더 많은 용량이 반환됨을 의미합니다. 또한 순환 작동 중에 너무 깊게 방전되지 않아 수명 동안 더 높은 충전 상태(SOC)를 유지한다는 이점이 있습니다. 더 높은 SOC의 장점은 배터리가 전해질 성층화 및 이로 인한 후속 부식 손상을 겪을 가능성이 적다는 것입니다.

  • 활물질 효율은 배터리 고장과 관련된 또 다른 요소입니다. 전하 수용의 개선은 음극 활성 물질(NAM)의 첨가제, 주로 여러 형태의 탄소에 의해 이루어질 수 있습니다. 탄소의 역할에 대해 많은 추측이 있고 많은 첨가제 회사가 자체 독점 제품을 보유하고 있습니다. 이들은 탄소나노튜브에서 판상 흑연까지 다양하며, 모두 전하를 수용하는 활물질의 효율을 향상시키는 성질을 가지고 있다.

다시 말하지만, 이것은 시작-정지 애플리케이션에 사용되는 배터리의 경우 양의 이득입니다. EFB 플러드 배터리와 점점 더 AGM 배터리는 NAM의 탄소 함량을 높이고 있습니다. 더 높은 용량의 플러딩 배터리를 사용하면 정상 작동 중 방전 깊이를 줄여 성층화를 방지하는 데 도움이 됩니다. 이는 결과적으로 EFB 배터리가 충방전 중에 고밀도 및 저 SG 산의 손상 분리를 겪을 가능성이 적다는 것을 의미합니다 사이클링.

  • 전해질 이동도는 EFB 배터리에서 전해질이 움직이는 능력을 나타냅니다. 침수 설계는 이동성이 최대인 반면, 납축전지의 AGM 및 GEL 변형은 이동성이 거의 또는 전혀 없습니다. 이러한 경우 전해질이 고정화되었다고 합니다. 가스 재결합의 이점을 제쳐두고 이러한 설계에 내재된 무시할 수 있는 물 손실은 깊은 방전 주기로 인한 전해질 성층화를 최소화하거나 방지하는 이점을 제공합니다.
  • 그리드를 제조하는 데 사용되는 재료, 특히 납 합금은 EFB 배터리의 내부 저항(IR)에 상당한 영향을 미칩니다. 납-안티몬 대신 납-칼슘을 사용하면 주로 이차 합금 원소의 양이 훨씬 적기 때문에 저항이 낮아집니다. 적합한 합금을 선택할 때는 주조 방법과 처리 제어가 특정 합금 조합에 맞게 조정되어야 하므로 세심한 주의를 기울여야 합니다.
  • 잘못된 그리드 처리는 침전 또는 용융 상태의 산화에 의해 그리드 합금의 일부 성분이 제거되는 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 손실은 그리드의 부식 및 크리프 저항에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 이는 심각한 그리드 성장 및 조기 EFB 배터리 고장에 기여하는 관통 부식으로 이어질 수 있습니다.

  • 지금까지 시작-정지 사용을 위한 최적의 EFB 배터리를 생산하기 위한 많은 요구 사항이 나열되었습니다. 처음에 자동차 OEM의 반응은 그리드 합금으로 인해 일반적으로 IR이 낮고 과방전을 방지하기 위해 약간 오버사이징된 EFB 배터리의 AGM 설계를 사용하는 것이었습니다. 또한 전해질의 부동성으로 인해 성층화의 발생을 줄이는 것으로 생각되었습니다. 그러나 비용 절감은 OEM이 이 애플리케이션에 적합한 배터리를 찾는 주요 요인이기도 했습니다. EFB 배터리(Enhanced Flooded Battery)에서 현재 사용할 수 있는 가장 선호되고 아마도 가장 효과적인 솔루션입니다.

그렇다면 EFB란 무엇일까요?

지금까지 블로그에서는 SLI 납축전지의 마이크로 하이브리드 환경의 문제점에 대해 설명했습니다. 고장의 원인은 거의 예외 없이 EFB 배터리가 자동차 엔진이 유휴 상태일 때 제거된 에너지를 대체할 만큼 빠르게 전하를 흡수하지 못하는 것과 관련이 있습니다. 이것은 또한 시동-정지 차량에서 SLI 배터리 수명을 단축시키는 중요한 역할을 하는 전해질 성층화의 원인입니다. EFB 솔루션은 EFB 배터리가 충전 수용을 크게 개선하는 데 필요한 대부분의 특성을 제공합니다. 작동 중인 SLI EFB 배터리에 대한 충전 허용을 종종 동적 충전 허용(DCA)이라고 합니다.

EFB 특성에 대한 간략한 요약:

  • 더 나은 그리드 설계와 저저항 합금(Pb/Sn/Ca 3원) 사용으로 내부 저항이 낮습니다.
  • 판 면적을 늘려 내부 저항을 낮춥니다(얇은 판).
  • 고용량(더 큰 EFB 배터리)은 고정 전압 재충전 시 끌어오는 전류의 크기를 증가시키고 방전 깊이를 제한하여 전해질 성층화를 방지하고 사이클 수명을 늘립니다.
  • 향상된 활성 물질(일반적으로 탄소 기반 첨가제)은 배터리의 충전 수용도를 향상시킵니다.

이러한 조치로 인해 표준 배터리보다 용량이 더 크고(일반적으로 더 큼) 고급 납 합금 그리드, 더 높은 판 면적 및 탄소 농축 활성 물질이 있는 플러딩 EFB 배터리가 생성됩니다. 이것은 현재 스타트-스톱 차량의 SLI 배터리에 선호되는 디자인입니다. AGM 버전보다 저렴하기 때문에 주로 선호됩니다. AGM 버전은 비슷한 크기의 침수 버전보다 용량이 약 15% 낮은 경향이 있습니다. 이는 작동 시 DoD가 높아져 사이클 수명이 단축됨을 의미합니다. 놀랍게도, AGM 설계는 사이클링의 DoD가 약 80%인 경우 전해질 성층화로 인해 어려움을 겪을 수도 있습니다.

시동-정지 차량에서 배터리가 고장난 경우(그리고 확실히 언제) 어떤 유형의 배터리를 구입해야 하는지 이해하는 것이 매우 중요합니다. 이와 관련하여 도움이 필요하시면 배터리 구매에 도움이 될 경험과 지식을 갖춘 Microtex에 언제든지 문의 하십시오. 사실, 도움이나 안내가 필요한 배터리 문제가 있는 경우 Microtex는 대부분 배터리 조언 및 제품에 대한 원스톱 상점이 될 것입니다.

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