EFB电池
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什么是 EFB 电池? EFB电池含义

为了减少配备内燃机 (ICE) 的车辆的二氧化碳排放量,制造商越来越多地使用现在称为启停技术的技术。 简而言之,这是一项集成到发动机管理系统中的技术,它会在发动机静止时自动关闭发动机。 当踩下油门并且驾驶员希望前进时,发动机将再次启动。 基本思想是减少发动机不必要地燃烧燃料的时间,例如在旅途中停在交通灯或路口时。

这在旅行经常中断的情况下最有效,例如在前往目的地的途中经常停顿的城市或城镇。 不幸的是,一个无法预料的后果是对车辆 SLI(启动、照明、点火)电池的影响。 实际上,这些汽车在生产的最初几年出现了前所未有的保修索赔,全新的 SLI 电池在使用后的几个月内出现故障。

导致故障的原因有多种:过度放电、硫酸盐化和 PSoC 相关问题,例如过早容量损失 (PCL)。 基本问题是,当汽车在静止期间行驶时,电池无法在可用时间内通过交流发电机充分充电。 简而言之,当汽车停止发动机并因此停止交流发电机的电池充电时。

然而,电池上的负载继续来自仍在运行的各种设备,例如收音机、发动机管理、灯、空调甚至挡风玻璃加热。 在这些停止期间,与发动机运行时交流发电机所替代的能量相比,从电池中提取的能量更多地用于为这些设备供电。 在这些条件下,电池将逐渐耗尽电量,并在低 SG 电解液的低充电状态下度过大部分时间。

EFB 电池充电器

测试程序以 10 秒的休息时间开始,然后从交流发电机充电以模拟驾驶。 充电时间根据电池容量计算(图 2)。 在驾驶期结束时,汽车停下来并消耗 50 安培的电流。 这被描述为医院负载或基本电力负载,例如供暖、交流、电灯、收音机等。 这些是在汽车静止时可以运行的典型设备。

什么是EFB电池
图。1。 测试基本原理示意图

这是电池和汽车行业面临的主要问题,2015 年欧洲规范 50342 -6 中增加了一项新标准测试。 这是一项针对启动电池的微混合动力耐久性测试。 测试的基本原理如图1所示。 在这里可以看出,电池放电和充电的时间段是模拟汽车在城镇或城市等拥挤或建筑密集区行驶的过程。

图 2。 充电时间根据EFB电池容量计算
图 2。 充电时间根据EFB电池容量计算

下一个阶段是几秒钟以 300 安培放电,模拟 EFB 电池上的发动机启动电流负载。 这整个循环不断重复。 在不进入绝对测试程序的情况下,可以看出该测试是为了模拟城市驾驶而设计的。 电池应该能够执行的这些循环的最少次数是 8,000。 无花果。 图 3 是临时标准 pr50342-6 的摘录,现在已被批准的版本取代。

What is an EFB Battery Fig 3

无花果。 图 3 是临时标准 pr50342-6 的摘录,现在已被批准的版本取代。

EFB 电池与富液电池有何不同?

该测试的主要功能是强调由于车辆停止时频繁放电以及在两次停车之间的行驶时间内充电不足而导致电池充电状态 (SoC) 逐渐耗尽对 SLI 电池的影响。 一般来说,由于极板硫酸化、PSoC 效应(如活性材料降解和电解质分层导致栅极腐蚀和焊膏脱落),电池耗尽会产生灾难性后果,并且可能在数月内发生故障。

必须强调的是,这是一个模拟。 然而,它强调需要一种能够在短时间内吸收能量以替换移除的能量的 EFB 电池。 显然,就绝对值而言,补充启停车辆中 EFB 电池所用能量的能力取决于外部因素。 一些例子是:你居住在哪个国家,你是在城市还是乡村开车,是在莫斯科的仲冬,充分利用暖气和光线,还是在春天没有灯光、暖气或空调的法国手术。

基本问题是:对于 EFB 电池起停车辆,如何在可用时间内为 EFB 电池提供足够的电量,至少可以补充取出的能量?

我们知道汽车的交流发电机和发动机管理系统在其运行中是固定的,因此只需要修改 EFB 电池。 那么,EFB 电池的哪些特性需要调整以改善电流吸收并防止前面列出的低 SG、PSoC 操作、分层和 PCL 的破坏性后果? 在这一点上,我们可以列出影响其电流吸收的电池特性和遭受所列影响的倾向。
这些是:

  • 内阻
  • 电池容量
  • 活性物质
  • 电解质迁移率
  • 板栅合金成分

为了提升电池的性能,我们可以对以上每一项进行检查,以便做出适当的改进。

首先,内阻:内阻越高,从交流发电机 I = V/R 充电的固定电压下汲取的电流越低。 在汽车发动机运行期间,电流越低,返回到 EFB 电池的安培小时就越低。 在第一辆起停汽车中,EFB 电池在大多数短途旅行中肯定充电不足。 这很快导致电池过早出现故障,保修退货率很高。 内阻是电池设计、使用的材料和制造过程中使用的生产工艺的函数

设计方面包括网格,如果形状正确,可以最大限度地减少电流收集路径。 极板的总表面积是另一个重要特征:面积越大,电池电阻越低。 通常,更多和更薄的板将使导电面积最大化。 所有金属接头的横截面积和质量,即电池间焊接、接线片接头和引出/端子熔合,都将影响 EFB 电池的总内阻。 熔接、焊接区域的横截面积应最大化,以提供最低的部件金属电阻率。

EFB 电池寿命。 如何提升EFB电池性能?

  • 铅酸电池制造的某些方面(例如糊料混合和固化步骤)需要严格的过程控制。 温度控制对于在预先形成的活性材料 (AM) 中产生最佳晶体结构至关重要。 更高的加工温度会促进更大尺寸的四价硫酸盐,其较低的表面积降低了 AM 的充电接受特性,从而降低了 EFB 电池在启停操作中的有效性。
  • EFB 电池容量是决定电流吸收率的另一个重要因素。 容量越高,在任何特定充电状态下消耗的电流就越大。 容量与极板中活性材料的面积有关(如上所述)。 在固定电压下充电时,与低容量电池相比,增加容量可提供更低的 IR 和更高的电流消耗。
  • 同样,这意味着当发动机运行时,更多容量返回到 EFB 电池。 它还具有在循环操作期间不会过度放电的优势,从而在其使用寿命期间保持较高的充电状态 (SOC)。 较高 SOC 的优点是电池不太可能遭受电解液分层和随后可能导致的腐蚀损坏。

  • 活性材料效率是与电池失效相关的另一个因素。 可以通过负极活性材料 (NAM) 中的添加剂,主要是几种形式的碳来提高电荷接受度。 关于碳的作用有很多猜测,许多添加剂公司都有自己的专有产品。 这些范围从碳纳米管到片状石墨,都具有提高活性材料接受电荷效率的特性。

同样,这对于用于启停应用的电池来说是一个正增益。 EFB 富液电池和越来越多的 AGM 电池正在提高其 NAM 的碳含量。 使用更高容量的富液式电池将有助于通过减少正常操作期间的放电深度来防止分层。这反过来意味着 EFB 电池不太可能在充放电过程中遭受重酸和低 SG 酸的破坏性分离骑自行车。

  • 电解液迁移率是指电解液在 EFB 电池中移动的能力。 富液式设计具有最大的机动性,而铅酸电池的 AGM 和 GEL 变体几乎没有或没有机动性。 在这些情况下,电解质被认为是固定的。 撇开气体重组的好处不谈,因此这些设计中固有的水损失可以忽略不计,它们具有最大程度地减少或防止由于深度放电循环引起的电解质分层的好处。
  • 材料,特别是用于制造栅极的铅合金,对 EFB 电池的内阻 (IR) 有重大影响。 使用铅-钙代替铅-锑会降低电阻率,主要是因为二次合金元素的量要小得多。 选择合适的合金时必须非常小心,因为铸造方法和加工控制需要针对特定的合金组合进行定制。
  • 不正确的板栅加工会导致板栅合金中的某些成分通过沉淀或熔融状态的氧化而被去除。 这些损失会对栅极的耐腐蚀性和抗蠕变性产生严重影响,从而导致严重的栅极生长和渗透腐蚀,从而导致 EFB 电池过早失效。

  • 到目前为止,已经列出了许多要求来生产用于启停使用的最佳 EFB 电池。 最初,汽车原始设备制造商的反应是使用 EFB 电池的 AGM 设计,由于其网格合金和略微过大以防止过度放电,通常具有较低的 IR。 由于电解质的不流动性,还认为可以降低分层的发生率。 然而,降低成本也是 OEM 寻找适合该应用的电池的主要因素。 增强型富液式电池(EFB 电池)中目前可用的最受青睐且可能是最有效的解决方案。

那么什么是EFB?

到目前为止,该博客已经描述了 SLI 铅酸电池微混合环境的问题。 故障的原因几乎总是与 EFB 电池无法足够快地吸收电荷以替换汽车发动机闲置时移除的能量有关。 这也是电解质分层的原因,它在缩短启停车辆中的 SLI 电池寿命方面起着重要作用。 EFB 解决方案提供了 EFB 电池显着提高充电接受能力所需的大部分特性。 运行中的 SLI EFB 电池的充电接受度通常称为动态充电接受度或 DCA。

EFB 特性的简要总结:

  • 通过更好的栅极设计和低电阻合金(Pb/Sn/Ca 三元)的使用实现低内阻。
  • 通过增加板面积(更薄的板)来降低内阻。
  • 更高容量(更大的 EFB 电池)以增加固定电压充电时的电流大小并限制放电深度,以防止电解液分层并增加循环寿命。
  • 增强的活性材料(通常是碳基添加剂),以提高电池的充电接受能力。

这些措施导致富液式 EFB 电池具有比标准电池更高的容量(通常更大),具有先进的铅合金板栅、更大的极板面积和富含碳的活性材料。 这是目前在启停车辆中 SLI 电池最受青睐的设计。 它之所以受到青睐,主要是因为它比 AGM 版本便宜。 AGM 版本的容量也往往比类似尺寸的淹没版本低 15% 左右。 这意味着更高的 DoD 会导致更低的循环寿命。 令人惊讶的是,如果循环的 DoD 约为 80%,AGM 设计也会受到电解质分层的影响。

了解在您的启停车辆上出现电池故障时(以及绝对何时)购买哪种类型的电池至关重要。 如果您需要这方面的帮助,请随时联系 Microtex ,他们有经验和知识来指导您购买电池。 事实上,如果您有任何需要帮助或指导的电池问题,在大多数情况下,Microtex 将是您获得电池建议和产品的一站式商店。

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