Pin EFB là gì? Ý nghĩa của pin EFB
Trong nỗ lực giảm lượng khí thải CO2 của các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong (ICE), các nhà sản xuất đang ngày càng sử dụng công nghệ start-stop ngày càng nhiều hơn. Nói một cách đơn giản, đây là một công nghệ được tích hợp vào hệ thống quản lý của động cơ, hệ thống này sẽ tự động tắt động cơ khi nó đứng yên. Động cơ sẽ khởi động trở lại khi nhấn ga và người lái muốn tiến lên. Ý tưởng cơ bản là giảm thời gian động cơ đốt cháy nhiên liệu một cách không cần thiết, ví dụ như khi dừng lại ở đèn giao thông hoặc nút giao thông trong một chuyến đi.
Điều này hiệu quả nhất khi hành trình thường xuyên bị gián đoạn như trong thành phố hoặc thị trấn, nơi thường xuyên bị tạm dừng trên đường đến điểm đến. Thật không may, một hậu quả không lường trước của việc này là ảnh hưởng đến SLI (khởi động, chiếu sáng, đánh lửa) của xe. Trên thực tế, những năm đầu tiên sản xuất của những chiếc xe này đã chứng kiến những yêu cầu bảo hành chưa từng có khi pin SLI hoàn toàn mới bị hỏng trong vòng vài tháng kể từ khi bảo hành.
Có một số nguyên nhân gây ra sự cố: phóng điện quá mức, sunfua hóa và các vấn đề liên quan đến PSoC như mất công suất sớm (PCL). Vấn đề cơ bản là pin không thể nạp đủ điện từ máy phát điện trong thời gian có sẵn khi ô tô được điều khiển giữa các khoảng thời gian đứng yên. Nói một cách rất đơn giản, khi xe dừng động cơ và do đó quá trình sạc pin từ máy phát điện sẽ dừng lại.
Tuy nhiên, việc nạp pin vẫn tiếp tục từ các thiết bị khác nhau vẫn đang hoạt động, ví dụ như radio, quản lý động cơ, đèn chiếu sáng, máy lạnh và thậm chí cả hệ thống sưởi kính chắn gió. Trong những khoảng thời gian dừng này, pin được tiêu hao nhiều hơn để cung cấp năng lượng cho các thiết bị này, hơn là được thay thế bởi máy phát điện khi động cơ đang chạy. Trong điều kiện này, pin sẽ dần cạn kiệt và sẽ dành phần lớn tuổi thọ của nó ở trạng thái sạc thấp với chất điện phân SG thấp.
Bộ sạc pin EFB
Chương trình thử nghiệm bắt đầu với khoảng thời gian nghỉ 10 giây, sau đó sạc từ máy phát điện để mô phỏng lái xe. Thời gian sạc được tính trên cơ sở dung lượng pin (Hình 2). Khi kết thúc giai đoạn lái xe, ô tô dừng lại và một dòng điện có cường độ 50 ampe được rút ra. Điều này được mô tả là phụ tải bệnh viện hoặc phụ tải điện thiết yếu như hệ thống sưởi, điện xoay chiều, đèn chiếu sáng, đài phát thanh, v.v. Đây là những thiết bị điển hình có thể hoạt động trong khi xe đứng yên.
Đây là một vấn đề lớn đối với pin và ngành công nghiệp ô tô và vào năm 2015, một thử nghiệm tiêu chuẩn mới đã được thêm vào Tiêu chuẩn Châu Âu 50342 -6. đó là một bài kiểm tra độ bền micro-hybrid cho pin khởi động. Nguyên tắc cơ bản của thử nghiệm được thể hiện dưới dạng giản đồ trong Hình 1. Ở đây có thể thấy rằng khoảng thời gian pin được xả và sạc là sự mô phỏng của một chiếc ô tô đang di chuyển trong một khu vực đông đúc hoặc đông đúc như thị trấn hoặc thành phố.
Khoảng thời gian tiếp theo là một vài giây phóng điện ở 300 ampe mô phỏng tải dòng điện khởi động của động cơ trên pin EFB. Toàn bộ chu kỳ này được lặp lại liên tục. Nếu không đi sâu vào quy trình kiểm tra tuyệt đối, có thể thấy bài kiểm tra này được thiết kế để mô phỏng việc lái xe trong đô thị. Số chu kỳ tối thiểu mà pin có thể thực hiện là 8.000. Quả sung. 3 là bản trích xuất từ tiêu chuẩn tạm thời pr50342-6, hiện đã được thay thế bằng phiên bản đã được phê duyệt.
Quả sung. 3 là bản trích xuất từ tiêu chuẩn tạm thời pr50342-6, hiện đã được thay thế bằng phiên bản đã được phê duyệt.
Pin EFB khác với pin ngập nước như thế nào?
Chức năng chính của bài kiểm tra là làm nổi bật ảnh hưởng đối với pin SLI của sự suy giảm dần Trạng thái sạc (SoC) của pin do phóng điện thường xuyên khi xe dừng và sạc không đầy đủ trong thời gian lái xe giữa các lần dừng. Nhìn chung, sự cố pin sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng và sự cố có thể xảy ra trong vòng vài tháng do quá trình sunf hóa tấm, các tác động của PSoC như suy thoái vật liệu hoạt động và phân tầng điện phân dẫn đến ăn mòn lưới điện và bong tróc lớp dán.
Cần phải nhấn mạnh rằng đây là một mô phỏng. Tuy nhiên, nó nhấn mạnh sự cần thiết phải có một pin EFB có thể hấp thụ năng lượng trong một khung thời gian ngắn để thay thế năng lượng bị loại bỏ. Rõ ràng, về mặt tuyệt đối, khả năng bổ sung năng lượng được sử dụng bởi pin EFB khi xe dừng khởi động phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. Một số ví dụ là: quốc gia bạn sinh sống, cho dù bạn lái xe ở thành phố hay vùng nông thôn, cho dù đó là giữa mùa đông ở Moscow với nhiệt độ và ánh sáng đầy đủ được sử dụng, hoặc Pháp vào mùa xuân không có đèn, nhiệt độ hoặc A / C ở hoạt động.
Câu hỏi cơ bản là: với một chiếc xe dừng khởi động bằng pin EFB, làm thế nào bạn có thể sạc đủ pin cho pin EFB trong khoảng thời gian có sẵn để thay thế ít nhất năng lượng đã lấy ra?
Chúng tôi biết rằng máy phát điện của ô tô và hệ thống quản lý động cơ đã được cố định trong hoạt động của chúng, điều này sau đó chỉ để lại pin EFB được sửa đổi. Vì vậy, những đặc tính nào của pin EFB cần được điều chỉnh để cải thiện khả năng hấp thụ dòng điện và ngăn ngừa hậu quả gây hại của hoạt động SG, PSoC thấp, phân tầng và PCL, được liệt kê trước đó? Tại thời điểm này, chúng ta có thể liệt kê các đặc điểm của pin ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ hiện tại và xu hướng chịu các tác động được liệt kê.
Đó là:
- Kháng nội bộ
- Dung lượng pin
- Vật liệu hoạt động
- Tính di động của chất điện giải
- Thành phần hợp kim lưới
Để nâng cao hiệu suất của pin, chúng tôi có thể kiểm tra từng điều trên để đưa ra những cải tiến phù hợp.
Thứ nhất, nội trở: mức này càng cao thì dòng điện được rút ra ở điện áp cố định nạp lại từ máy phát điện I = V / R càng thấp. Dòng điện càng thấp thì ampe giờ trả về pin EFB càng thấp trong thời gian động cơ ô tô đang chạy. Trong những chiếc ô tô khởi động đầu tiên, pin EFB chắc chắn đã được sạc đầy trong phần lớn các chuyến đi ngắn. Điều này sớm dẫn đến hỏng pin sớm với tỷ lệ đổi trả bảo hành cao. Điện trở bên trong là một chức năng của thiết kế pin, vật liệu được sử dụng và quy trình sản xuất được sử dụng trong quá trình sản xuất pin
Các khía cạnh thiết kế bao gồm lưới, nếu được định hình chính xác, có thể giảm thiểu đường thu dòng điện. Tổng diện tích bề mặt của các tấm là một đặc điểm quan trọng khác: diện tích càng cao thì điện trở của pin càng thấp. Nói chung, càng nhiều tấm mỏng hơn sẽ tối đa hóa diện tích dẫn điện. Diện tích và chất lượng mặt cắt ngang của tất cả các mối nối kim loại, chẳng hạn như mối hàn xen kẽ, mối nối dây đeo vấu và đầu nối / đầu nối cất cánh sẽ góp phần vào tổng điện trở bên trong của pin EFB. Các diện tích mặt cắt ngang của các khu vực hàn, nung chảy phải được tối đa hóa để cung cấp điện trở suất kim loại thấp nhất của các bộ phận.
Tuổi thọ pin EFB. Làm thế nào để nâng cao đặc tính của Pin EFB?
- Một số khía cạnh của sản xuất pin axit chì như các bước trộn và đóng rắn hồ yêu cầu kiểm soát quy trình nghiêm ngặt. Kiểm soát nhiệt độ có tầm quan trọng thiết yếu trong việc tạo ra cấu trúc tinh thể tối ưu trong vật liệu hoạt tính được hình thành trước (AM). Nhiệt độ xử lý cao hơn thúc đẩy sulphat tetrabasic có kích thước lớn hơn có diện tích bề mặt thấp hơn làm giảm các đặc tính tiếp nhận điện tích của AM và do đó hiệu quả của pin EFB trong hoạt động khởi động.
- Dung lượng pin EFB là một yếu tố quan trọng khác trong việc xác định tốc độ hấp thụ dòng điện. Công suất càng cao, dòng điện được rút ra ở bất kỳ trạng thái cụ thể nào của điện tích càng cao. Công suất liên quan đến diện tích của vật liệu hoạt động trong các tấm (đã đề cập ở trên). Việc tăng công suất sẽ cho IR thấp hơn với dòng điện cao hơn so với pin có dung lượng thấp hơn khi sạc ở điện áp cố định.
Một lần nữa, điều này có nghĩa là sẽ có nhiều dung lượng hơn được trả lại cho pin EFB khi động cơ đang chạy. Nó cũng mang lại lợi ích là không phóng điện quá sâu trong quá trình hoạt động theo chu kỳ và do đó duy trì trạng thái điện tích (SOC) cao hơn trong suốt thời gian tồn tại của nó. Ưu điểm của SOC cao hơn là pin ít có khả năng bị phân tầng điện phân và các hư hỏng do ăn mòn gây ra sau đó.
- Hiệu suất vật liệu hoạt động là một yếu tố khác có liên quan đến sự cố của pin. Các cải tiến trong việc chấp nhận phí có thể được thực hiện bằng các chất phụ gia, chủ yếu là cacbon ở một số dạng, trong vật liệu hoạt tính âm (NAM). Có rất nhiều suy đoán về vai trò của carbon, và nhiều công ty phụ gia có sản phẩm độc quyền của riêng họ. Những loại này bao gồm từ ống nano cacbon đến than chì có vảy, và tất cả đều có đặc tính cải thiện hiệu quả của vật liệu hoạt động trong việc chấp nhận điện tích.
Một lần nữa, đây là một mức tăng tích cực đối với pin được sử dụng cho các ứng dụng dừng khởi động. Pin tràn ngập EFB và ngày càng nhiều, pin AGM đang nâng cao hàm lượng carbon trong NAM của chúng. Sử dụng pin ngập nước có dung lượng cao hơn sẽ giúp ngăn ngừa sự phân tầng bằng cách giảm độ sâu phóng điện trong quá trình hoạt động bình thường Điều này có nghĩa là pin EFB ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi sự phân tách gây hại của axit SG dày và thấp trong quá trình sạc-xả Đi xe đạp.
- Tính linh động của chất điện phân đề cập đến khả năng di chuyển của chất điện phân trong pin EFB. Các thiết kế ngập nước có tính di động tối đa, trong khi các biến thể AGM và GEL của pin axit-chì có rất ít hoặc không có tính di động. Trong những trường hợp này, chất điện phân được cho là bất động. Bỏ qua những lợi ích của việc tái kết hợp khí, và do đó mất nước không đáng kể vốn có trong các thiết kế này, chúng mang lại lợi ích là giảm thiểu hoặc ngăn ngừa sự phân tầng chất điện giải do chu trình phóng điện sâu.
- Các vật liệu, đặc biệt là hợp kim chì được sử dụng để sản xuất lưới điện, có tác động đáng kể đến điện trở bên trong (IR) của pin EFB. Sử dụng chì-canxi thay vì chì-antimon sẽ cho điện trở suất thấp hơn, chủ yếu là do lượng nguyên tố hợp kim thứ cấp nhỏ hơn rất nhiều. Cần phải hết sức cẩn thận khi chọn một hợp kim thích hợp, vì các phương pháp đúc và điều khiển chế biến cần phải được điều chỉnh cho phù hợp với các tổ hợp hợp kim cụ thể.
Xử lý lưới không chính xác có thể dẫn đến một số thành phần trong hợp kim lưới bị loại bỏ, bằng cách kết tủa hoặc bằng quá trình oxy hóa ở trạng thái nóng chảy. Những tổn thất này có thể có tác động nghiêm trọng đến khả năng chống ăn mòn và chống rão của lưới điện, có thể dẫn đến tăng trưởng lưới nghiêm trọng và ăn mòn xuyên thấu, góp phần làm hỏng pin EFB sớm.
Cho đến nay đã có rất nhiều yêu cầu được liệt kê để sản xuất pin EFB tối ưu cho việc sử dụng khi bắt đầu. Ban đầu, phản ứng từ các OEM ô tô là sử dụng thiết kế AGM của pin EFB thường có IR thấp hơn do làm bằng hợp kim lưới và kích thước lớn hơn một chút để tránh phóng điện quá mức. Nó cũng được cho là làm giảm tỷ lệ phân tầng do sự bất động của chất điện phân. Tuy nhiên, việc giảm giá thành cũng là một yếu tố chính đối với các OEM trong việc tìm kiếm một loại pin phù hợp cho ứng dụng này. Giải pháp được ưa chuộng nhất và có lẽ là hiệu quả nhất hiện nay là Pin dự phòng (pin EFB) tăng cường.
Vậy EFB là gì?
Cho đến nay, blog đã mô tả các vấn đề của môi trường lai vi mô đối với pin axit chì SLI. Nguyên nhân của sự cố hầu như luôn liên quan đến việc pin EFB không có khả năng hấp thụ điện tích đủ nhanh để thay thế năng lượng bị loại bỏ khi động cơ ô tô ở chế độ không tải. Đây cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng phân tầng chất điện phân, đóng vai trò không nhỏ trong việc rút ngắn tuổi thọ của pin SLI ở xe dừng khởi động. Giải pháp EFB cung cấp hầu hết các đặc điểm mà pin EFB cần để cải thiện đáng kể khả năng chấp nhận sạc. Chấp nhận sạc cho pin SLI EFB đang hoạt động thường được gọi là Chấp nhận sạc động hoặc DCA.
Một bản tóm tắt ngắn gọn về các đặc điểm của EFB:
- Nội trở thấp do thiết kế lưới điện tốt hơn và sử dụng các hợp kim có điện trở thấp (Pb / Sn / Ca ternary).
- Giảm nội trở bằng cách tăng diện tích tấm (tấm mỏng hơn).
- Dung lượng cao hơn (pin EFB lớn hơn) để tăng cường độ dòng điện được tạo ra khi sạc lại điện áp cố định và giới hạn độ sâu phóng điện để ngăn ngừa sự phân tầng chất điện phân và tăng tuổi thọ chu kỳ.
- Vật liệu hoạt tính nâng cao (thường là phụ gia gốc carbon) để cải thiện khả năng chấp nhận điện tích của pin.
Các biện pháp này dẫn đến pin EFB ngập nước có dung lượng cao hơn (thường lớn hơn) so với pin tiêu chuẩn, có lưới hợp kim chì tiên tiến, diện tích tấm cao hơn và vật liệu hoạt tính được làm giàu carbon. Hiện tại, đây là thiết kế được ưa chuộng cho pin SLI trong các phương tiện dừng khởi động. Nó được ưa chuộng chủ yếu vì nó rẻ hơn một phiên bản AGM. Các phiên bản AGM cũng có xu hướng có công suất thấp hơn khoảng 15% so với phiên bản ngập nước có kích thước tương tự. Điều này có nghĩa là DoD hoạt động cao hơn dẫn đến vòng đời thấp hơn. Đáng ngạc nhiên là các thiết kế AGM cũng có thể bị phân tầng điện giải nếu DoD khi đạp xe là khoảng 80%.
Điều quan trọng là phải hiểu loại pin nào để mua nếu (và chắc chắn là khi nào), pin bị lỗi trên xe xuất phát của bạn. Nếu bạn cần trợ giúp về vấn đề này, vui lòng liên hệ với Microtex , những người có kinh nghiệm và kiến thức để hướng dẫn bạn mua pin. Trên thực tế, nếu bạn gặp bất kỳ vấn đề nào về pin mà bạn cần trợ giúp hoặc hướng dẫn, Microtex, về phần lớn, sẽ là trung tâm hỗ trợ tư vấn về pin và sản phẩm cho bạn.
