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VOLVO XC60鋰鐵評估:啟動電流

寫在最前面:鋰電電池應該被當成(系統),而不是一個一個離散元件。設計系統要考慮很多面向,電池配備了BMS(電池管理系統)和BMS設計合理是兩件事;我畢竟不是電池專家,這篇文章是我評估鋰鐵上車的紀錄。日後弄錯了,我也知道哪裡出錯

我的車VOLVO XC60原裝規定用AGM 70Ah電池,一顆約8000,他繼承所有鉛電池的缺點:充電慢,自放電大,很重,很容易壞。鋰鐵電池處在光譜另一邊:防爆,快速充放電,重量輕。唯一的問題是:原廠不保證使用,改裝得自己扛風險

XC60車主手冊說柴油款的冷啟動電流(CCA)700A ~ 800A,這個數字很讓人疑惑,難道啟動真的會噴出800A嗎?



下面連結介紹CCA是什麼,大意是電池冰到負18度,測試放電能力。VOLVO CAR說需要800CCA的電池是電池能力的規範;但是汽車啟動真實抽多少電流是兩件事

http://dream-and-creation.blogspot.com/2018/04/ccacold-cranking-amperes-cca.html

實測汽車發動真實的電流電壓變化

第一張圖是原裝EFB鉛電池,啟動瞬間最低掉到9.3v,抖抖抖的平台區10.7v;鋰鐵電池發動瞬間最低約12.7v,抖抖抖平台也是13v。鋰鐵電瓶顯然比較猛,大電流放電也沒太多電壓降

EFB電池,啟動電壓變化



鋰鐵電池,啟動電壓變化



VOLVO Car在電池的負極串聯電池管理系統(BMS),假設BMS回報的電流是準的。透過Android的CAR scanner軟體讀BMS的電流值,引擎發動約250A的電流;發動後最高用100A回充,大概1分鐘就能完成回充


鋰鐵電池,啟動電流變化



如果CAR scanner還是不讓人放心,VOLVO在電池正極放了一對350A保險絲

  1. 假如電流真的噴到800A,這對保險絲已經燒了,車主應該經常跑保養廠
  2. 合理的推測,XC60的啟動電流約300A,VOLVO用700A去保護

到此我幾乎認定:啟動電流就是300A這個數量級,CCA描述的是電瓶能力,並不是啟動電流


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VOLVO XC60鋰鐵評估:電池的修整(Recondition)分析

這一篇要回答 前一篇 的問題,歡迎交流(畢竟我也只能觀測自己的車) 結論放前面 XC60 2017裝上鋰鐵電池,每次放隔夜會認定BMS Sensor不可靠,試圖修整(recondition)電池,試圖充飽電,此時自動起停無法運作;等電池充飽,熄火放一下等車子認定BMS sensor可靠就一切正常,電壓在13.x自動起停能運作;但是放隔夜又會再度循環 一般車子每年對電池修整數次,確保BMS Sensor追蹤的SOC有效;修整期間會充電到14.8v附近,大概是一節鋰鐵3.7v,每次放隔夜都修整電池不至於弄壞電池,但讓人不大舒服就是 再來解釋原因 裝鋰鐵電池,可能電壓比預期高,導致放一晚車子判定BMS Sensor Reliable = 0。既然BMS sensor不可靠,發動汽車會對電池做recondition(原裝診斷工具術語,修整)。以下有三個場景,我們看一下VOLVO car的行為 BMS不可靠,SOC=90啟動 BMS不可靠,SOC=100啟動 BMS可靠,啟動 BMS不可靠,SOC=90啟動 發動後,CEM向發電機要了15.4v;鋰鐵吃下大電流同時電壓緩緩上升。電池摸到14.8v附近,發電機目標電壓也逐漸下降,完成recondition 下圖當電池電壓(綠線)上升到14.8v附近,發電機電壓(紅線)就快速的下降 BMS不可靠,SOC=100%啟動 一樣是BMS sensor不可靠,一發動就要了15.2v。因為電池本來就滿電,電壓很快就升高到14.8v附近,連帶使發電機降壓,收斂在14.6v,完成recondition 一樣把發電機電壓(紅線)和電池電壓(綠線)畫一起,彼此的關聯更清楚 BMS可靠,啟動 最後一張圖,BMS可靠,在正常運作下,電壓操作點約13.6v;裡面還附帶Break Energy Regeneration(電池電壓13.8v)以及Auto Start/Stop作動 結論 發動時BMS Sensor Reliable = 0就會做修整,把電池充飽電。充飽後鎖定放一下,汽車重新判定BMS Sensor Reliable = 1再發動,電壓會在13.x浮動 修整期間,極限14.8v大概是每節電池3.7v,離極限電壓4.2v還有點距離 VOLVO的電池控制花了不少功夫,用鋰鐵需要調一些參數,真希望原廠能支援啊!...

VOLVO XC60鋰鐵評估:一年半使用心得,BMS reset

大概半年前,我發現車子自動啟停都不會動,選單點進去說電池充電中。試了很多招,最後照著以下影片歸零BMS,一切就正常了 重置VOLVO BMS VOLVO car很依賴健康的電池,在電池負極放了Battery Management Sensor監控電池狀態。大宗的指標像是電池,電壓,還有使用時間,會影響充電策略;比如換了新電池沒有重置,據說容易因為電壓過高弄壞電池(大概認為老電池需要更高的電壓充電) 不過我換的是鋰鐵電池,鉛電池一切充電策略根本沒意義。所以BMS reset完的操作點如果是我們要的,那就重置吧 本來 車子放隔夜 ,一上路會因為BMS sensor不可靠做電池recondition,把電瓶充得飽飽飽14.8v;等之後BMS可靠了,鬆開油門滑行(車子覺得可以藉機充電),就很容易噴出高壓15v(電瓶吃飽了) 現在發動前我會順手BMS reset,熟練10秒就弄完;重置完瞬間BMS sensor就是可靠的,正好閃過上次遇到的問題;另外電池沒吃飽,鬆開油門滑行,電瓶也有餘裕吃下額外電力 寫到這裡也很有趣,本來我設計 VOLVO+ 是要讓自動啟停預設關閉,換上鋰鐵電池倒是花了不少功夫讓自動啟停恢復正常😂 也許VOLVO+下個功能功能是汽車發動後,自動做BMS reset,作為改裝鋰鐵電池的配菜

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這篇文章紀錄半年使用心得,接下來預計每半年追蹤一次,提早掛掉也會誠實面對 沒有遇到無法發動,突然熄火,螢幕突然黑掉等問題 觀測電壓,大多都在以下幾個區域 13.x,一般電壓;放開油門滑行會導引動力到發電機,電壓會稍高 14.x,汽車拉高電壓快速充電 ~15,剛發動會到這個電壓,快速讓電池回充,在一分鐘內會回到14.x。不會長時間處在這個區域(這個區域略為接近鋰鐵電池的充電極限電壓,略有疑慮) 自動起停的反映稍微怪一點,這一篇文章會分析 XC60的發電機需要通電(激磁)後才能發電,所以車子能控制發電機的電壓和電流。下圖是Car scanner的圖片,最重要的是上方的Alternator charge voltage request。車子啟動會短暫拉高電壓,然後就長期在13.6,自動起停做動期間就是10.6 比較怪的是下圖,發電機電壓約14.6v,電流在0A附近上下跳動。 自動起停都不會動 問題的場景和分析 這張圖車子放隔夜,這一趟自動起停無法運作。紀錄如上圖,發電機推14.6v 我猜車子認定電池 快要飽但是還沒飽( SOC=99% or 100% ) 。電腦想把電池充飽,關閉自動起停,沿路推14.6v。開到目的地,車子認定 電瓶充飽了 回去的路上,自動起停就能正確運作,並且發電機只推出13.6v,紀錄如上上圖 放隔夜後,再繼續重複上述的循環 使用半年一切正常,除了上述自動起停的反應稍微怪一點,沒有異狀。我猜XC60只認得鉛電池,也許鋰鐵電池讓XC60很想把電池充飽電。如果有人知道原因,希望能指點迷津一下