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为什么用汽车锂电池启动电瓶能省油?
电瓶,磷酸,电压为什么用汽车锂电池启动电瓶能省油?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
为什么用汽车锂电池启动电瓶能省油?
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
经过几天的资料查询,整理了一下,仅供参考,不对之处请指正:
所众周知,传统铅酸电瓶的电压平台是12V, 放电倍率只有3-5C左右,放电曲线呈直线下坡形,如果您的汽车铅酸电瓶使用时间较长或电瓶质量不是很好,或长时间不开导致电瓶亏电,在电压比较低,如在12V以下时,汽车启动时电瓶电压会被拉得过低(可能低于7V),车是可以起动的,但起动会比较困难,感觉电力不足,由于电瓶欠电的原因,发动机充电的时候也会被牵制,ECU会认为电瓶总是没有充满而持续充电,持续将动力转变为电能,而且电池内阻也会慢慢变大,此时就会将该部分电能消耗掉了,也就浪费了电,间接就是影响到油耗,使汽车油耗升高。电瓶电压低了,会影响到汽车点火高压包的工作,(高压包,也叫点火线圈,就是把正常的12V电压通过变压变成万伏高压电,进行气缸内的点火,用来点燃气缸内的高压可燃气体,从而起动发动机爆发工作,产生动力)高压包产生高压的时候大概是15000V-30000V(不同车型不等),获得的高压可能偏低,就可能造成点火温度不够,影响燃油燃烧,不完全燃烧的概率就有了,那么间接影响到汽车动油耗、动力,汽车也可能怠速不稳,抖动等。另一方面,电瓶电压拉低会使油泵和缸压压力不足,导致喷油嘴燃油雾化效果不好,也容易造成燃油燃烧不充分,油耗升高。汽车的很多电器电路都是以12V为标准工作电压平台,特别一些传感器,当电压低于12V或不稳定时,也会使相关电路工作不稳定。 锂电池电瓶采用的新能源锂电池材料,内置智能BMS(电池管理系统电路),可以做到防过充、过放、甚至短路保护功能。具体以磷酸铁锂电瓶为例,它的单体电压是3.2V,而铅酸电瓶单极电压只有2V, 用磷酸铁锂电池组成的电瓶,它的电压平台高,可达13V以上,又在合理的汽车电压范围内,且锂电池的放电电压平台很稳定,能高倍率充放电,有的可达30C以上,所以用锂电池电瓶作起动电瓶时,在汽车起动瞬间,电瓶电压不至于被拉得过低,能保持在11V以上(铅酸的可能会降低到7V以下),让汽车点火系统保持更高更稳定的电压,让火花塞的点火系统处于最佳状态,点火瞬间使燃油雾化合格,燃烧充分,热力饱满,损耗减少,同时也减低排放。汽车引擎在高速运转时稳定的电压能保证每个缸体内的压力平衡,燃油充分燃烧,在加油提速的同时,让引擎强劲有力,另外锂电瓶的大倍率充放电特性,也让电瓶很快充满电,达到高效电能转换,电瓶充电速度快,也就降低了引擎负载。实验证明,稳定的电压也能明显改善空调制冷、灯光照明,改善汽车音响的输出功率和音色。
还有一个直观原因,锂电池电瓶重量都在10KG以内,而铅酸电瓶动不动都在几十公斤以上,直接的重量减轻也能节省点油耗。
回答于 2019-09-11 08:43:50
长久以来,汽车电瓶均使用铅酸电池。铅酸电池虽然有重金属(铅)及液的高度污染性及氢气气爆、液腐蚀等危险性的缺点,然而其远较于镍镉、镍氢为低的记忆效应与自放电率;相较于锂钴、锂锰的相对安全性,加上价格便宜(二次电池中最便宜者)的优势,使得铅酸电池独霸于汽车电瓶市场,百余年来仍无可取代。直到于2006年才商品化的磷酸铁锂电池出现后,终于出现了重大的改变。各种二次(可充式)电池性能比较表电池种类铅酸Lead-ac镍镉NiCd镍氢NiMH锂钴LiCo锂锰LiMn磷酸铁锂LiFePO4高温工作环境70℃可40℃差40℃差65℃中50℃差85℃优低温工作环境-20℃可-20℃可-20℃可-20℃可-20℃可-30℃佳低温环境启动能力中等可差中等中等优能量密度最差差中等优佳佳记忆效应无有有无无无自放电率(%月)<10可30差35差<5优5~10佳<5优循环寿命(Cycle)400差500可500可500可500可2000优安全性可佳佳差中等优环保性铅酸污镉污染可佳佳佳大电流放电能力6C差30C优10C可10C可15C佳30C优 磷酸铁锂(LiFePO4)电池,是近来颇受瞩目的新一代二次(可重复充放电)电池,约于2006年才正式商品化,远较1992年商品化的锂钴电池(即现在最常用在3C产品的锂电池)和1990年商品化跌氢电池更晚进入市场。磷酸铁锂电池和一般锂钴电池同为绿环保电池,但两者最大不同点是磷酸铁锂电池完全没有过热或爆炸等安全性顾虑,可以快速度充电;高放电功率放电能力(可瞬间产生大电流)及长时间以高倍率持续放电,再加上电池循环寿命(cyclelife)约是锂钴电池的4~5倍等优异之特性,汽车(尤甚是电动车)工业和电动工具等业者皆高度重视此类电池的发展现况。磷酸铁锂电池用于汽车启动电瓶时,各方面的性能表现均远优于铅酸电池,唯独价格是最大的挑战。然而以之取代铅酸电瓶时,有足以超越价格因素障碍的重大利益:1.8~30%的省油效果经过数以百计的实际道路测试,九成以上的汽油车有8%到30%的省油效果。众所周知,车辆状况、道路状况、天候(风速)及驾驶习惯、承载重量、行车速度都会影响油耗值。但是在经过两年以上且累计样品数超过百辆的严谨实测记录绝对可靠。当然还有约一成的试用者认为省油效果不明显,但最重要的是从未有任何油耗增加的记录。2.汽车扭力增大,引擎噪音明显减少绝大多数的使用者包括认为省油效果不明显者,全都明显感觉到车子变得轻快有力。加速变快、爬坡较以前轻松,引擎噪音明显减少。3.冷气、照明尤其是汽车音响效果都有明显改善。4.磷酸铁锂启动电瓶的寿命是铅酸电瓶的4倍以上铅酸电瓶平均在使用1至2年(约40,000公里)后已明显劣化,残余有效电容量多已低于40%。虽仍可小电流放电,但已接近无法发出起动之瞬间大电流。如不更换,随时会有无法发动的危险。磷酸铁锂电瓶在同样使用情况下,实测残余有效电容量仍高于90%。磷酸铁锂电池在残余有效电容量只有10%时仍然能连续起动15次以上。其有效使用寿命为铅酸电池的4倍以上。5.磷酸铁锂电瓶装设智能型管理系统,确保驾驶人的安全与便利使用铅酸启动电瓶的车辆,如因为驾驶人一时疏忽,在将车辆引擎熄火后离开时忘记关闭大灯或雾灯、小灯、车内照明灯、音响(以上项目有部分厂牌车辆不会在熄火后自动关闭)或是仍开启所有厂牌车辆都不会在熄火后自动关闭的警示闪光灯,经过一段时间后就会因电瓶储电耗竭而无法再启动。如经过较长时间后才发现,铅酸启动电瓶通常已无法再使用;即使较早发现,必已受损而大幅缩短其使用年限。另外在汽车发电机功能衰退导致充电不足时或是车辆内部线路漏电或电瓶储电能力已不良时亦常发生车辆在无预想之状况下无法启动。发生上述情况时,除须请求救援更换、更换电瓶才能启动车辆外,如不巧车辆在荒郊野外或时值深夜、假日时,更有严重困扰。磷酸铁锂电瓶的智能型管理系统,不论发生上述任何情况时,会在储电量剩余10%左右时自动断电。断电后只须在发动前按下回复按钮即可恢复供应足以连续起动15次以上之储备电力。使用磷酸铁锂电瓶的驾驶人再也不用担心车辆在无预想之状况下无法启动。6.铅酸电瓶有液腐蚀及氢气气爆的危险性,磷酸铁锂电池完全没有过热、起火或爆炸等安全性顾虑从理论基础的推论与实际测试的结果,可以得知1.汽车电瓶在充饱电时的电压:铅酸电瓶为12.65V;磷酸铁锂电瓶为13.33V。2.汽车电瓶在储存电量较低时启动引擎之能力:铅酸电瓶在无负载电压(OCV)低于12.2V或启动负载电压9.6V以下时即可能无法启动引擎。磷酸铁锂电瓶在无负载电压(OCV)低至9.6V或启动负载电压低至8.4V以时仍能启动引擎。3.引擎处于发动状态,汽车发电机充电功能正常时,磷酸铁锂电瓶能提供全车系远比铅酸电瓶迅速、稳定且较高的放电电压,同时有具备远较铅酸电瓶迅速、稳定且较高电压的充(蓄)电能力。4.汽车发电机正常发电电压在13.8V至14.2V之间,冷车起动时因怠速提升短暂会高达14.8V至15.0V。高速行驶时发电机提供在14.0V至14.6V间之电压,市区低速行驶时发电电压在13.6V至14.0V之间。5.由上可知,汽车上所有耗电之电器,均能适用于发电机之最高电压即15.0V与汽车电瓶之最低电压之间。磷酸铁锂电瓶工作电压虽高于铅酸电瓶,但必须靠汽车发电机充电,充饱时之最高电压仅13.33V,仍远低于发电机之最高电压即15.0V,绝对不会损害到任何汽车上之耗电之电器。6.汽车电瓶于汽车未发动时提供起动所须电力。汽车发动后,由发电机所发之电供应全车用电。发电机供电不足时由汽车电瓶供电补充,供应有余时对汽车电瓶充电。汽车发电机为交流式发电,在每两个交流尖峰间无法提供发电电流,此时发电电压剧降,改由汽车电瓶供电。汽车电瓶随即因耗用电力而电压下降,发电机再次供应全车用电,供应有余时即对汽车电瓶充电。如此周而复始,不断进行充、放电。磷酸铁锂电瓶内阻远较电瓶铅酸电瓶为低,充放电又极为快速,上述反复放电、充电程序迅速进行,可以提供全车极为稳定且接近汽车交流发电机所输出电压之直流电力。7.磷酸铁锂电瓶因工作电压高于铅酸电瓶,且因其低内阻与极快速充且稳定放电弟力,在火花塞放电点火时可以产生远较电瓶铅酸电瓶为大之电弧,引擎室内燃烧得以更为完全。燃烧效率提高让汽车扭力增大,引擎转速得以降低,噪音自然减少;当然出现省油的效益。8.磷酸铁锂电瓶的循环寿命(cyclelife)大于2000次,为铅酸电瓶(400次)的5倍。关于磷酸铁锂汽车蓄电池之问题与回答问题一:磷酸铁锂电池的安全性:1.磷酸铁锂电瓶,不论是内部短路(制造缺陷造成)、外部短路(严重撞击或人为疏失、故意所造成),或因过度充电的状况下(发电机故障所造成),都完全没有过热或爆炸等安全性顾虑。目前所有的汽车电瓶均为铅酸电瓶,因含有及内部化学反应产生之氢气,存在下列危险性:---------------------●在发生内部短路或外部短路时,先造成过热并因产生之氢气在高温时迅速膨胀之效应,若泄气孔阻塞或因氢气膨胀太快来不及由泄气孔释放出来就可能造成电瓶由内部爆炸。●发生上述内部短路或外部短路的情况时,虽氢气从泄气孔排出,电瓶内部未产生爆炸,但大量迅速排出之氢气遇到短路所发生之火花可能造成外部氢气气爆或引燃。磷酸铁锂电瓶万一发生内部短路时,表面温度最高仅有120℃,且在数分钟后即降低至可触摸。因不含危险之气体,绝无内部爆炸,或外部气爆、引燃等危险性。●因汽车发电机电压控制器故障会造成铅酸电瓶过度充电,当铅酸电瓶之电压被过度充电达到15V时,短时间内就会造成电瓶内之沸腾而使电瓶过热,发生与上述短路完全相同之氢气因高温迅速膨胀之内部爆炸,或外部气爆、引燃等灾害。此外因沸腾之会经由泄气孔高速喷出,可能造成人员化学灼伤。*发生相同的过度充电状况下,磷酸铁锂电瓶在电压达到15V时仍完全不受影响。即使在电压达到18V或更高时,也有智能型管理装置?断充电,无内部爆炸,或外部气爆、引燃等危险性。无论是发生车祸的严重撞击或因人为疏失、制造缺陷所造成的短路,或因汽车发电机故障导至充电电压过高的状况下,磷酸铁锂电瓶都完全没有过热或爆炸等安全性顾虑。问题二:使用磷酸铁锂电池为会省油?:1.磷酸铁锂电瓶的工作电压高于铅酸电瓶。充饱电时的电压:铅酸电瓶为12.65V;磷酸铁锂电瓶为13.33V。2.磷酸铁锂电瓶低内阻远低于铅酸电瓶。3.磷酸铁锂电瓶具备极快速充放电弟力。4.因为有较高的工作电压,极低第阻以及稳定快速的充放电能力,磷酸铁锂电瓶在火花塞放电点火时可以产生远较电瓶铅酸电瓶为大之电弧,引擎室内燃烧得以更为完全。燃烧效率提高让汽车扭力增大,引擎转速得以降低,噪音自然减少;当然出现省油的效益。5.改用磷酸铁锂电瓶后,如果明显感觉到驾驶车辆变得非常轻快,爬坡更有力,转速及引擎噪音降低,就可以确定有省油的效果。6.使用磷酸铁锂电瓶的省油效果,因个别车辆的差异、驾驶人的驾驶习惯及不同的道路状况而有所差异:●车龄愈大,省油效果愈明显。●车辆引擎排气量愈大,省油效果愈明显。●同一部汽车,行驶高速公路省油效果较行驶普通道路明显;行驶普通道路较市区道路省油效果明显。塞车走走停停或时常未熄火原地停留时省油效果最差。●平顺驾驶较急起猛煞,超速竞飙的驾驶习惯省油效果比较明显。7.要验证省油效果,必须:●使用同一部车由同一驾驶人以相同的驾驶习惯驾驶。●在相近的道路状况下(如行驶高速公路与普通道路的比例、道路顺畅情形、原地停留时间长短等等均接近)来做比较。●以加油枪跳停时的加油量和缺油*示灯亮起来计算油耗数值,可能有10~20%的误差。同一加油站同一只加油枪每次跳停时可能产生2~4公升的差异;同一部汽车缺油*示灯亮每次起的时间也可能有些微差异。加油量愈少误差比例就会愈高。●准确的计算方式应该是在测试前先以强制加油方式加满油箱至可以在加油嘴触摸到汽油(虽然可能违反环保法规),将里程表归零。驶完测试路程后再次以强制加油方式加满油箱至可以在加油嘴触摸到汽油,此时的加油量即为测试路程所耗用的油量。将里程表显示之里程数除以加油量即可得到准确的油耗数值。许多原先认为省油效果不明显的个案,改以正确方式测试后即显现明显的省油数据。8.使用柴油的车辆,因无火花塞,使用磷酸铁锂电池并无省油效果。实际测试结果,休旅车、箱型车或载重量较大之车辆省油效果最佳。在行驶高速公路为主时大部分可达15~25%,混合市区及普通公路行驶时亦有12~15%之效果。一般轿车通常在10~20%之间。从未有由铅酸电瓶改用磷酸铁锂电池后油耗增加的情况。问题三:坊间各种省油装置是否有效?:1.「逆电流」装置「逆电流」装置系以数十个电容先暂时储存汽车发电机产生之较高电压并连接在火星塞之点火线路与铅酸电池间来提高铅酸电池之放电电压。其原理与使用工作电压较高之磷酸铁锂电瓶相同,然而:●电容具有部分电池的功能,但电容无法取代电池是众所周知的道理。电容有短时间快速储存、释放电流弟力,但容量及稳定性远逊于电池。因须由许多个容量组合而成,匹配困难;稳定性不足造成若其中有部分劣化即无法有效运用。●「逆电流」装置是加装在铅酸电瓶上,不能取代铅酸电瓶。●大部分的「逆电流」装置是无效或是效果有限的。少数具有一定效果者成本高昂,且因电容稳定性不足与匹配困难之特性,使用寿命短暂。其成本须加计铅酸电瓶的成本,且效果及使用寿命远不及磷酸铁锂电瓶。2.油箱添加剂清洁剂:通常分别为清除引擎室、油路系统、喷嘴等处之积碳或油垢之清洁剂。对于久未清理之车辆(尤其是较老旧之车辆)初次使用有明显之效果,但再使用即几乎无效。其所以能改善油耗系因清洁引擎室、油路系统、喷嘴使其恢复原有的效能,事实上并无任何省油。辛烷值提高剂:较高辛烷值之汽油有较高的燃烧效果,所以加油站供应不同辛烷值的汽油,辛烷值越高,售价越贵。可是每一种汽车出厂时都有指定其适用汽油之辛烷值,并非可以任意提高。自行添加辛烷值提高剂或许可以增强马力达到部分省油效果(相对于使用原来较低辛烷值之汽油),但可能伤害汽缸活塞,未见其利,先蒙其害:●加油站加油时直接加辛烷值较高之汽油即可,何必自行添加辛烷值提高剂。将辛烷值提高剂的成本分摊于每一桶汽油后,未必较直接加辛烷值较高之汽油便宜。●汽车出厂时指定其适用汽油之辛烷值,有其设计上之考量。任意自行改变直接加辛烷值较高之汽油,可能伤害引擎汽缸活塞,降低引擎使用寿命。问题四:磷酸铁锂电瓶电压较高,会不会伤害汽车零件?:1.汽车电瓶于汽车未发动时提供起动电源。汽车发动后,由发电机所发之电供应全车用电。不够供应时由汽车电瓶取电补足,供应有余时对汽车电瓶充电。汽车发电机为交流式发电,在每两个交流尖峰间无法提供发电电流,此时发电电压剧降,改由汽车电瓶供电。汽车电瓶随即因耗用电力而电压下降,发电机再次供应全车用电,供应有余时即对汽车电瓶充电。如此周而复始,不断进行充、放电。2.由上可知,汽车上所有耗电之电器,均能适用于发电机之最高电压即15.0V与汽车电瓶之最低电压之间。磷酸铁锂电瓶工作电压虽高于铅酸电瓶,但必须靠汽车发电机充电,充饱时之本身最高电压仅13.33V;仍远低于发电机产生之最高电压15.0V,所以不会损害到任何汽车上之电器或零件。3.改用磷酸铁锂电瓶,唯一的动作只是将原来接到铅酸电瓶的正、负两条电线先取下,再接回更换后取代铅酸电瓶之磷酸铁锂电瓶。未更动引擎结构或在燃油系统内加入任何化学物质或改变汽油的特性(如提高辛烷值)。只须一次动作,效果持续,并且绝对不会伤害任何汽车上之电器或零件。。问题五:磷酸铁锂电瓶的使用寿命:1.在所有的可充式电池中,循环寿命(完全放电后再完全充电的循环测试,至电容量下降到原来80%的充放次数)以铅酸电池的400次为最短,而磷酸铁锂电池高达2000次。此数据为公开可查询之资料。2.依上述信息,磷酸铁锂电瓶之循环寿命为铅酸电瓶的5倍。惟考量使用环境(引擎室较高之温度,减少循环寿命)及汽车是以浮充(未完全放电即又充电,增加循环寿命)而非完全充放的因素,磷酸铁锂电瓶之循环寿命至少为铅酸电瓶的3~4倍。3.目前汽车使用铅酸电瓶约1~2年必须更换,如换用磷酸铁锂电瓶,可有3以上倍的使用年限。4.目前汽车使用之铅酸电瓶保固期限为3~6个月(少数可保固一年)。磷酸铁锂电瓶提供3年之保固期限。问题六:是否任何磷酸铁锂电瓶都有同样效果:1.目前除了磷酸铁锂电瓶,绝大部分所见到的都是以没有大倍率放电能力的动力用磷酸铁锂电池充当汽车起启动磷酸铁锂电池。然而汽车启动电流(尤其在低温起动时)非常大,导致没有大倍率放电能力的动力用磷酸铁锂电池在短期内功能即出现衰退,无法显现效果且使用年限短暂2.大倍率放电能力的磷酸铁锂电池生产门坎很高,个别电池之均一度与耐久性为绝大部分磷酸铁锂电池生产工厂所难以达成的。将数十个甚至于上百个小电池拼凑而成充当汽车起启动磷酸铁锂电瓶的产品(外表难以察觉)绝对不可靠。3.除了电池本身的性能外,整组汽车启动电瓶的电池选配、机构设计与使用材质选择,以及智能型电池管理系统之设计都攸关整组汽车起启动电瓶的安性、使用效果及使用期限。4.并非所有使用磷酸铁锂电池组成的汽车蓄电瓶都能有同样效果。问题七:磷酸铁锂电瓶较铅酸电瓶贵太多:1.就表面上的售价,磷酸铁锂电瓶约为铅酸电瓶的3~5倍。使用年限及保固期限来看,磷酸铁锂电瓶亦约为铅酸电瓶的3~5倍。2.磷酸铁锂电瓶(可使用3~6年)与铅酸电瓶(可使用1~2年)之价差,减去更换铅酸电瓶3次的成本后,二者几无价差。3.以最低之省油效果10%!
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