短途行驶可能会导致电瓶充不满电,电瓶长期亏电会影响电瓶寿命。但是电瓶并没有那么娇贵、电瓶损坏更多是深放电。例如大灯忘记关了,亮一夜,这就是典型的深放电。但是即使是这样也不是所有电瓶深放电会立刻损坏,只是有一定的损坏几率而已。
短途行车到底行驶多远?什么季节?车上用电器电流有多大?这些因素都会影响电池充放电。例如冬季环境温度低,那么电池放电容量也会随之降低。我们先看一下环境温度对蓄电池放电容量的影响。
铅酸电池是化学电池的一种,化学电池则对温度非常敏感。低温下硫酸铅在电解液中的溶解度降低,活性减弱,而极板周围的铅离子也会饱和、最终因硫酸铅结晶过于致密导致电解液与极板接触面积减小,从而导致电池放电容量降低。因此冬季里电瓶会更容易亏电,可以看到,当环境温度在-20℃左右时,电瓶的放电容量下降35%左右。
气温除了影响电瓶容量之外,还会影响车辆的启动性能。
气温低则润滑油的流动性降低、发动机的阻力会加大,因此启动车辆时启动机的电流更大、需要更高的功率去启动。这就是为什么冬季车辆连续启动几次不成功后,电瓶很快就亏电的原因。而夏季则可以连续启动几十上百次。
以上可以看出来,冬季启动车辆耗电量更高,电瓶补充电的时间更长一些。而且还有几个因素也会影响电瓶放电深度。比如夜间行车,开大灯。又比如行车开空调,开音响等。这些操作都会增加电能消耗。当发电机发电功率不足以支撑电器消耗的电流时,缺口电流将由电瓶补充。也就是说即使车辆启动后,用电器功率过大时电瓶还要辅助放电,电瓶在汽车中起到一个大水塘的作用,具备削峰平谷功能。
现在我们已经搞清楚影响汽车电瓶充放电的各种因素了!下面我们看一下各种用电器工作时的的电流:
1 启动机。紧凑型轿车启动剂功率在1.4kw 左右,但是启动电流并不是按照启动机 功率计算的。启动电流与发动机阻力有 直接关系。夏季温度高启动阻力低,电 流小于100A。冬季温度低,启动阻力高 ,启动电流超过200A都是正常的。而瞬 间启动电流还会提升5倍以上。
2 空调系统。空调系统只要耗电大户就是 鼓风机,风速调到最高时功率可以达到2 40w,工作电流20A左右。
3 照明系统。两只前大灯功率在110w左右 ,开远光后功率在220W左右、工作电流 18A左右。
4 音响。音响功率全开时超过100w,电流 10A左右。大屏幕机器亮屏、低音量时 电流也要在2A左右。
5 各种电子模块、传感器、电磁阀、控制 板等总电流不会超过5A。
以上是车辆常用的电器的功耗。下面我们模拟一下实际用车场景,推算一下电瓶耗电量与补充电所需的时间。
◇ 启动车辆时,冬季起动时间超过3秒按 照4秒计算。启动时只有瞬时的高电流 ,紧凑型轿车1.4kw的启动机瞬间启动 电流按照200A?3(三倍)来计算,瞬时 启动时间算0.5s,剩余3.5s启动电流降 为120A。车辆启动一次消耗的电能为 600?0.5+120?3.5/3600=0.2 Ah。
◇ 夏季启动电流小,启动时间按3秒算, 瞬间启动电流100A?3,0.5s,剩余2.5 s启动电流降到100A。车辆启动一次消 耗电能为300?0.5+100?2.5/3 600=0.11Ah。
下面我们测试一下汽车用电器的电流,车辆启动后打开空调、音响声音调大、开启远光后测的电流:
可以看到总电流为53.2A,电器总功率为700w左右。这时候我们再测一些此时发电机的电流:
此时发电机发电电流为56.3A,可以看出来这时候整车供电由发电机提供,而且还有盈余电流为电瓶补充电。56.3-53.2=3.1A,此时电瓶充电电流为3.1A。
这时候我们就可以计算出来车辆启动后需要行驶多远才能为电瓶充满电。
我们按照冬季夜间行车来计算,车辆启动时消耗电池电量0.2Ah,车辆行驶时电瓶充电流在3.1A左右。0.2/3.1=0.06h,也就是3.6分钟左右就可以恢复。
夏季启动消耗电量0.11Ah,0.11/3.1=0.035h,夏季车辆启动后行驶两分钟左右就可以补充启动消耗的电量。
可能有朋友说了,如果我启动后不开启大灯空调等电器,那么电瓶充电电流会不会更大,充电时间会不会更短呢?
其实发电机有能力输出高电流,一般家用车发电机电流在80A以上。即使怠速下也可以输出50A左右的电流。但是电瓶充电电流大小取决于电瓶剩余电量/电压,电瓶亏电不明显则电压高,充电电流也很小。电瓶亏电严重,剩余电压低,则充电电流增加。所以当电池电量充足时,发电机充电电流并不会很大,只有启动后瞬间电流可以到达15-20A,在不亏电的情况下,一秒钟后电流就降低到2-5A。如果亏电则电流短时间不会下降。
可以看看出来,正常的汽车启动后只要行驶3?5分钟就可以恢复启动车辆时消耗的电能。但是如果发电机/电瓶有故障那么结果就会有变化。
1 发电机发电能力下降/损坏,皮带过松、 或者线路出故障、车辆启动后发电机电 流过小、那么电瓶会辅助放电,这种情 况下电瓶电压会越来越低,开多久都不 会充满电。
2 电瓶老化、即将损坏,那么就会出现充 电困难的情况。电压虚高,发电机无法 为电瓶充电或者电流比较小,勉强能启 动车辆,但是启动后难以得到有效的补 充电,因此随着启动次数增加电池呢电 量也就越低,最终放到不能启动车辆为 止。
3 电瓶在使用过程中容量会逐年缩减、内 阻逐渐增加。进入冬季后放电容量在低 温下还会打折扣。因此进入冬季后有一 些衰老的电瓶无异于雪上加霜。
电瓶内阻大导致放电电流小,启动时间明显增加、而且启动无力。这种情况下即使能勉强启动成功,电池内电量也所剩不多。那么依靠行车补充电会非常难得,几分钟恢复电量是不可能的。电池完全放光,这时候需要连续行驶两个小时以上才能充满电。
因此在电路系统工作正常的情况下,汽车没有额外采用大功率用电器的情况下:冬季车辆启动后3-5分钟以后电瓶电量就能恢复,夏季恢复时间会更短一些,2-3分钟就可以恢复。
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