葉邊電池
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什麼是EFB電池? EFB 電池的含義

為了減少配備內燃機(ICE)的車輛的二氧化碳排放,製造商越來越多地使用現在所謂的啟停技術。 簡而言之,這是一項納入發動機管理系統的技術,當電機靜止時,它將自動關閉電機。 當踩下油門並且駕駛員希望前進時,發動機將再次啟動。 基本思想是減少發動機不必要地燃燒燃料的時間,例如在旅行期間停在紅綠燈或路口時。

這在旅程經常被打斷的情況下最有效,例如在前往目的地途中經常停頓的城市或城鎮。 不幸的是,這是一個不可預見的後果是對車輛的SLI(啟動,照明,點火)電池的影響。 實際上,這些汽車生產的頭幾年出現了前所未有的保修索賠,全新的SLI電池在服務后的幾個月內就失效了。

故障有幾個原因:過度放電,硫酸化和PSoC相關問題,如過早的容量損失(PCL)。 基本問題是,當汽車在靜止期間之間行駛時,電池無法在可用的時間內從交流發電機充分充電。 簡單地說,當汽車停止發動機時,交流發電機的電池充電就會停止。

但是,電池上的負載來自仍在運行的各種設備,例如無線電,發動機管理,燈光,空調甚至擋風玻璃加熱。 在這些停止期間,從電池中抽出的能量為這些設備供電的能量比發動機運行時由交流發電機更換的能量更多。 在這些條件下,電池將逐漸耗盡,並將在低SG電解質的低充電狀態下度過其大部分壽命。

EFB 電池充電器

測試程式從10秒的休息時間開始,然後從交流發電機充電以模擬駕駛。 充電週期是根據電池容量計算的(圖2)。 在駕駛周期結束時,汽車停止並消耗50安培的電流。 這被描述為醫院負載或基本電氣負載,如加熱,交流,照明,收音機等。 這些是典型的設備,當汽車靜止時可能正在運行。

什麼是EFB電池
圖 1. 測試的基本原理示意性地顯示

這是電池和汽車行業的一個主要問題,2015年,歐洲規範50342 -6增加了一項新的標準測試。 這是一項針對啟動電池的微型混合動力耐久性測試。 測試的基本原理如圖1所示。 在這裡可以看到,電池放電和充電的時期是對汽車在擁擠或建成區(如城鎮或城市)行駛的類比。

圖 2. 充電周期根據EFB電池容量計算
圖 2. 充電周期根據EFB電池容量計算

下一個週期是300安培的幾秒鐘放電,類比EFB電池上的發動機啟動電流負載。 這整個循環是連續重複的。 在不進入絕對測試程序的情況下,可以看出該測試旨在類比城市駕駛。 電池應該能夠執行的這些迴圈的最小次數為8,000。 無花果。 3是臨時標準pr50342-6的摘錄,現已被批准的版本所取代。

What is an EFB Battery Fig 3

無花果。 3是臨時標準pr50342-6的摘錄,現已被批准的版本所取代。

EFB電池與淹沒電池有何不同?

該測試的主要功能是突出電池充電狀態(SoC)的漸進式運行對SLI電池的影響,因為車輛停止時頻繁放電,並且在兩次停止之間的駕駛時間內充電不足。 一般來說,電池的破損會產生災難性的後果,並且由於板硫酸化,PSoC效應(例如活性材料降解和電解質分層)導致電網腐蝕和糊狀脫落,因此可能會在幾個月內發生故障。

必須強調的是,這是一個類比。 然而,它強調了需要一個可以在短時間內吸收能量的EFB電池來替換去除的能量。 顯然,從絕對值來看,在怠速停止車輛中補充EFB電池所用能量的能力取決於外部因素。 一些例子是:你居住在哪個國家,無論你是在城市還是鄉村開車,無論是在莫斯科的隆冬,使用全熱和光,還是法國春天沒有燈光,暖氣或空調正在運行。

根本問題是:使用EFB電池啟停車輛,如何在可用的時間內將足夠的電量注入EFB電池,以至少替換取出的能量?

我們知道,汽車的交流發電機和發動機管理系統在其操作中是固定的,因此只剩下EFB電池進行修改。 那麼,EFB電池的哪些性能需要調整,以改善電流的吸收,並防止前面列出的低SG,PSoC操作,分層和PCL的破壞性後果? 此時,我們可以列出影響其當前吸收和遭受所列影響的傾向的電池特性。
這些是:

  • 內阻
  • 電池容量
  • 活性物質
  • 電解質遷移率
  • 網格合金成分

為了提高電池性能,我們可以檢查上述每一項,以便進行適當的改進。

首先,內阻:在固定電壓再充電時,從交流發電機I = V / R吸收的電流越高。 電流越低,在汽車發動機運行期間返回EFB電池的安培小時就越低。 在第一輛啟停汽車中,EFB電池在大多數短途旅行中肯定充電不足。 這很快導致早期的電池故障,保修退貨率很高。 內阻是電池設計、所用材料和製造過程中使用的生產工藝的函數

設計方面包括網格,如果形狀正確,可以最大限度地減少電流收集路徑。 板的總表面積是另一個重要特徵:面積越大,電池電阻越低。 通常,更多和更薄的板將最大化導電面積。 所有金屬接頭的橫截面積和品質,即電池間焊縫,凸耳帶接頭和起飛/端子熔合,都將有助於EFB電池的總內阻。 熔融、焊接區域的橫截面積應最大化,以提供元件的最低金屬電阻率。

EFB 電池壽命。 如何增強EFB電池性能?

  • 鉛酸蓄電池製造的某些方面,如漿料混合和固化步驟,需要嚴格的工藝控制。 溫度控制對於在預成型活性材料(AM)中產生最佳晶體結構至關重要。 較高的加工溫度會促進較大尺寸的四元硫酸鹽,其較低的表面積會降低AM的充電接受特性,從而降低EFB電池在啟停操作中的有效性。
  • EFB電池容量是決定電流吸收速率的另一個重要因素。 容量越高,在任何特定充電狀態下消耗的電流就越高。 容量與板中活性物質的面積有關(如上所述)。 在固定電壓下充電時,增加容量可提供比較低容量電池更低的IR和更高的電流消耗。
  • 同樣,這意味著當發動機運行時,EFB電池將返回更多容量。 它還具有在迴圈操作期間不會放電太深的優點,從而在其使用壽命期間保持更高的充電狀態(SOC)。 較高的SOC的優點是電池不太可能遭受電解質分層和隨後的腐蝕損傷。

  • 活性材料效率是與電池故障相關的另一個因素。 負活性物質(NAM)中的添加劑(主要是幾種形式的碳)可以提高電荷接受度。 關於碳的作用有很多猜測,許多添加劑公司都有自己的專有產品。 這些範圍從碳納米管到片狀石墨,並且都具有提高活性材料接受電荷的效率的性質。

同樣,對於用於啟停應用的電池,這是一個正增益。 EFB淹沒電池,越來越多的AGM電池正在提高其NAM的碳含量。 使用更高容量的淹沒電池將有助於通過減少正常運行期間的放電深度來防止分層,這反過來意味著EFB電池在充放電迴圈期間不太可能遭受緻密和低SG酸的破壞性分離。

  • 電解質遷移率是指電解質在EFB電池中移動的能力。 淹沒式設計具有最大的移動性,而鉛酸電池的AGM和GEL變體具有很少或根本沒有移動性。 在這些情況下,電解質被稱為固定的。 撇開氣體重組的好處,以及這些設計中固有的水損失可以忽略不計的好處,它們賦予了最大限度地減少或防止由於深度放電迴圈引起的電解質分層的好處。
  • 這些材料,特別是用於製造網格的鉛合金,對EFB電池的內阻(IR)有重大影響。 使用鉛鈣代替鉛銻將產生較低的電阻率,主要是因為二次合金元素的量要小得多。 在選擇合適的合金時必須非常小心,因為鑄造方法和加工控制需要根據特定的合金組合進行定製。
  • 不正確的網格加工可能導致網格合金中的某些成分被去除,無論是通過沉澱還是在熔融狀態下氧化。 這些損失會對電網的耐腐蝕性和抗蠕變性產生嚴重影響,從而導致電網的嚴重增長和滲透腐蝕,從而導致早期的EFB電池故障。

  • 到目前為止,已經列出了許多要求,以生產用於啟停使用的最佳EFB電池。 最初,汽車原始設備製造商的反應是使用EFB電池的AGM設計,由於其網格合金和輕微的超大尺寸,通常具有較低的IR,以防止過度放電。 由於電解質的不動性,還被認為可以降低分層的發生率。 然而,降低成本也是OEM尋找適合這種應用的電池的主要因素。 增強型淹沒電池(EFB電池)中目前最受歡迎,也許是最有效的解決方案。

那麼,什麼是EFB呢?

到目前為止,該博客已經描述了SLI鉛酸電池 的微混合 環境的問題。 故障的原因幾乎總是與EFB電池無法足夠快地吸收電荷以替換汽車發動機怠速時去除的能量有關。 這也是電解質分層的原因,電解質分層在縮短怠速停止車輛的SLI電池壽命方面起著重要作用。 EFB解決方案提供了EFB電池所需的大多數特性,以顯著提高充電接受度。 運行中的 SLI EFB 電池的充電接受通常稱為動態充電接受或 DCA。

EFB 特徵的簡要摘要:

  • 通過更好的網格設計和使用低電阻合金(Pb/ Sn / Ca三元)實現低內阻。
  • 通過增加板面積(更薄的板)來降低內阻。
  • 更高的容量(更大的EFB電池)以增加在固定電壓再充電時消耗的電流的大小,並限制放電深度,以防止電解質分層並延長迴圈壽命。
  • 增強活性物質(一般為碳基添加劑)以提高電池的充電接受度。

這些措施導致淹沒的EFB電池具有比標準電池更高的容量(通常更大),具有先進的鉛合金網格,更高的板面積和富含碳的活性物質。 這是目前起停車輛中SLI電池的首選設計。 它之所以受到青睞,主要是因為它比AGM版本便宜。 AGM 版本的容量也往往比類似大小的淹沒版本低 15% 左右。 這意味著運行中的DoD更高,從而導致更短的循環壽命。 令人驚訝的是,如果迴圈時的DoD約為80%,AGM設計也可能受到電解質分層的影響。

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