[百問] 為何電瓶撐不到一年?汽車電力養護需知!(下)

圖/OPTION編輯部
 
問題六:有些具備怠速熄火的車輛上,都會使用所謂的AGM電瓶,這種電瓶跟傳統電瓶有何不同呢?

A. 隨著世界範圍內節能減排的呼聲愈發高漲,歐盟已於2012年開始規定汽車每公里二氧化碳的排放量需低於130g,使得各車廠莫不將「啟停系統」,也就是所謂的「怠速熄火」功能加入汽車配備中,如此一來可使引擎在短暫停止時熄火,例如在紅綠燈時,使得啟停系統非常適用於走走停停的城市路況,發揮節省燃料、降低CO2排放量的功效,而當車輛處於靜止狀態時,車內所需的電力將改由電瓶供應,加上頻繁的啟動引擎,使得傳統液態鉛酸電瓶已不敷使用,後來才會進一步發展出所謂的AGM啟停電瓶。
 
目前所有搭載啟停系統的車輛,都一定會使用AGM(玻璃纖維吸附式隔板)啟停電瓶,前者常見於高價歐系車上,後者則多在日系與平價歐系車上較多使用。這兩種電瓶與傳統鉛酸電瓶的主要不同之處,在於內部電解液的存放方式不同,後者的電解液是液態,且正負極板間沒有任何隔板存在,而前者的電解液則是吸附在玻璃纖維隔板內,隔板再放置於正負極板中間,因此AGM電瓶內是倒不出液體的。
 
這樣做有幾個優點,包含有:減少電解液蒸發減少、防止硫酸鉛的生成、不會有電解液分層發生、擁有極高的充放電效能、擁有3倍以上充放電循環次數、瞬間啟動電流強、充電速度更快、放倒不會有酸液外洩影響環境安全。簡單來說就是AGM啟停電瓶,就是擁有充放電更快、蓄電量更多、使用壽命更長且永遠不用加水的優勢,但相對售價就會比傳統電瓶貴上許多,不過使用AGM的電瓶要注意的不只是價格問題,日後真的損壞需要換新電瓶時,可不是只有不斷電這個動作而已,還要執行行車電腦設定或重新編程的工作。
 

AGM(玻璃纖維吸附式隔板)電瓶與傳統電瓶,兩者最大差異在於前者的電解液為液態,後者的電解液則是吸附在玻璃纖維棉墊隔板內,隔板再放置於正負極板中間。


這張圖應該可以更清楚看到AGM電瓶內的構造,白色的就是玻璃纖維棉墊,電解液就吸附在裡頭,因此這種電瓶是倒不出電解液的。
 

AGM電瓶有幾個優點,包含有:減少電解液蒸發減少、防止硫酸鉛的生成、不會有電解液分層發生、擁有極高的充放電效能、擁有3倍以上充放電循環次數、瞬間啟動電流強、充電速度更快、放倒不會有酸液外洩影響環境安全。

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問題七:更換AGM電瓶後,聽說還要執行電腦歸零動作,這是為何呢?

A. 由於搭載啟停系統的車輛發電機,都會透過ECU行車電腦的計算,來決定該發多少電給電瓶儲存,當電瓶充飽電時會主動減少發電量,同時減輕引擎帶動發電機的負荷,相對就能獲得更好的油耗表現,而當電瓶電量不足時,發電機就會拼命給電,讓電瓶可以快速充飽電,看似很良善的設計,卻在換新電瓶時出現一個問題。
 
這個問題就是如果電瓶蓄電量不足而換新時,若沒有通知ECU電腦的話,ECU電腦會以為電瓶還是在快沒電的狀態,而要求發電機一直給電瓶充電,如此一來AGM電瓶很快就會充電過量而損壞,因此當換新的AGM電瓶時,需透過專用診斷電腦,讓ECU電腦針對充電這部分的功能進行歸零復位,BMW車款甚至還要進行編程,才能讓AGM電瓶不會因為過充而損壞。所以下次如果愛車有啟停系統的話,可不要隨便給人換電瓶,記得找有診斷電腦與專門技術的人換,才不會很快就搞壞一個新電瓶。
 

多數車款在更換AGM電瓶後,一定要進行ECU電腦的重新編程工作,這樣電瓶才不會短時間內就因過充而損壞。
 

目前所有搭載啟停系統的車輛,都一定會使用AGM(玻璃纖維吸附式隔板)/EFB(增強型富液電池)啟停電瓶,前者常見於高價歐系車上,後者則多在日系與平價歐系車上較多使用。

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問題八:原車配置AGM/EFB啟停電瓶,換新時可以不要用這種電瓶嗎?
答案是不行的,由於搭載啟停系統的車輛上,都會設置所謂的「充電制御系統」(Charge Controlled System)簡稱CCS,這套系統會主動偵測電瓶的使用狀況,並透過ECU行車電腦的計算,來決定該發多少電給電瓶儲存,當電瓶充飽電時會主動減少發電量,同時減輕引擎帶動發電機的負荷,相對就能獲得更好的油耗表現,而當電瓶電量不足時,發電機就會拼命給電,讓電瓶可以快速充飽電。
 
如果沒有選擇專用的AGM/EFB起停電瓶的話,CCS充電制御系統就會誤判電瓶的蓄電與健康狀況,而給予錯誤的充電方式,如此一來新電瓶可是很快就會過度充電或過度放電而損壞,因此如果原廠是配置AGM/EFB起停電瓶的話,換新電瓶時也一定要選擇相同規格的電瓶才行。
 

由於搭載啟停系統的車輛上,都會設置所謂的「充電制御系統」,目的是為了更有效率的幫電池充電,如果車上有這套系統的話,都會在車用電池的電極頭上,看到一個與ECU電腦連接黑色盒子,其正確名稱為IBS感測器。
 


有了IBS感測器的協助,ECU電腦才能得知電池的使用狀況,也就是電瓶上有這個盒子的話,一定要更換為AGM/EFB起停電瓶,且換新電瓶後ECU電腦要歸零,要不然新電瓶很快又會壞掉。

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問題九:目前市面上有看到車用鋰電瓶,它有哪些優缺特點呢?

目前汽車電瓶的選擇,除了傳統的鉛酸電瓶外,又多了「鋰電瓶」的選項,到底換上鋰電瓶對汽車真的比較好嗎?在回答這個問題之前,筆者先分析兩者的優缺點。鋰電瓶相對於傳統的鉛酸電瓶,優點在於充放電快速、瞬間啟動電流強、體積小與重量輕等,因此換上鋰電瓶後,除了車重可快速減輕外,汽車電器產品需要瞬間強大電力供應時,也能快速到位,使引擎反應變快,加速更為順暢,這是不爭的事實,加上充放電快速,因此發電機負載時間可以變短,使引擎不用長時間拖著發電機運轉,引擎自然可以變得更有力,甚至更省油。
 
缺點則是價格貴、蓄電量少、較怕熱與電源管理複雜等,第一項大家應該都知道,後三者就要特別說明。蓄電量少是因為鋰電瓶的瞬間放電量較高,因此不需要儲存很多電容量,就能啟動引擎,還可獲得縮小體積、減輕重量的優勢,一般的鋰電容量大約只有30AH,鉛酸電瓶則有45AH以上,如此一來如果經常熄火在車上聽音樂的話,電力可能會比較快耗盡。至於怕熱的部分,由於鋰電瓶內有很多電子零件,加上鋰電池芯的物理特性,一旦工作溫度超過75度,電力效能就會大幅衰減,幅度可能達1/3以上,因此有些高單價的鋰電瓶外殼,才會採用碳纖維材料來隔熱。
 
至於電源管理複雜的問題,則是目前鋰電瓶最容易出錯的地方,由於鋰電瓶內是串聯多顆鋰電池芯所組成,因此輸出入的電壓與電流大小,都須透過電子IC板的控制來進行,此IC板還負責過度充電、過度放電、高溫、正負極短路等保護機制,因此一顆鋰電瓶的優劣與穩定性,負責電源管理的這片IC板就顯得相當重要。好的電源管理設計,不只能模擬傳統鉛酸電瓶的工作電壓,使鋰電瓶能與汽車上充電系統邏輯相吻合,不會出現過充/過分、亮故障燈與怠速不穩的情況外,還能完整保護鋰電瓶的壽命與效能,使其發揮應有的優勢,因此鋰電瓶不是不能用,只是選購時要特別注意,否則輕則啟動不良、怠速不穩,重則電壓瞬間昇到19-20V,將車上ECU燒掉,到時候可就得不償失。結論是購買時記得先聽、先問過,然後選擇大品牌的產品會比較妥當。
 

鋰電瓶擁有體積小、重量輕、充放電快速與瞬間啟動電流強的優勢,可使發電機負載時間可以變短,使引擎不用長時間拖著發電機運轉,加上電力供應更快速,引擎自然可以變得更有力,甚至更省油。
 

所有的鋰電瓶,包含油電混合車上用的大電瓶,其內都是透過多顆鋰電池芯所組成,因此如何有效管理輸出入的電壓與電流大小,關係著鋰電瓶的效能與壽命。
 

幾乎所有的鋰電瓶內都會負責電源管理的IC板,功能在執行過度充電、過度放電、高溫、正負極短路等保護機制,因此一顆鋰電瓶的優劣與穩定性,負責電源管理的這片IC板就顯得相當重要,設計錯誤時還可能將車上ECU燒掉。
 

有些高檔的鋰電瓶外殼會採用碳纖維材質製造,目的在隔絕引擎室內的高溫,因為鋰電池芯的工作溫度一旦超過攝氏75度以上,電力效能就會大幅衰減達1/3以上。


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[百問] 為何電瓶撐不到一年?汽車電力養護需知!(上)

隨著車上電子系統愈來愈複雜,加上怠速熄火裝置成為標配之後,車上電力系統的負擔也愈來愈重,如何確保最重要的電瓶壽命,讓愛車不會在早上出發前發不動,對很多人來說都是很關心的問題,為此我們特別企劃此百問單元,讓大家搞清楚車用電力系統改怎麼養護才正確。​

/OPTION編輯部

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問題一:車用電瓶為何可以蓄電?而且裡面好像還裝有液體的樣子?

電瓶最主要的功能在於提供引擎發動時所需的瞬間強大電力,並應付發電機不堪負荷時的額外電源供應,因此對於目前以複雜的電子設備所組成的汽車而言,電瓶所扮演的角色可說是愈來愈重要。
 
然而電瓶為何能儲存電力,並提供源源不絕的電源呢?答案就在於電能與化學能的轉換。「電力」的產生,主要是因電子從負極移動到正極形成電子流時所生成。因此當電瓶放電時,「負極-鉛板」會釋放出電子,而氧化出鉛離子並與硫酸離子,兩者反應結合成硫酸鉛。
 
至於釋放出來的電子則會經由電線與負載而來到正極板,促使「正極-二氧化鉛板」產生還原鉛離子的作用,並使鉛離子同樣與硫酸離子進行反應而形成硫酸鉛與純水。至於電瓶充電時則是將上述化學反應逆轉,將輸入電能轉換為化學能儲存,以備所需時在行化學反應提供電力。
 
看了以上的說明相信除非是化學科系的學生,否則應該很難明白。沒關係,只要記得電瓶在放電過程中會產生硫酸鉛與純水,並逐漸稀釋稀硫酸這兩點即可,因為這兩種反應生成物,可是影響電瓶壽命與效能的最大原因。
 
值得一提的,電瓶在放電過程中,極板在進行化學反應時的位置是不平均的,基本上是從最接近電極樁頭的極板上方部位先開始,然後再隨著放電量的增加逐漸作用到底層的極板,因此倘若經常讓電瓶維持在低放電量的情況時,下方極板基本是呈現睡眠的狀態,久了之後就會失去活性,這也是為何所有的充電電池,在使用前皆需完全充放電幾次後,才能達到最佳工作效率的原因。
 
電瓶構造說明圖。
 

此圖即為電瓶內部構造解剖圖,可清楚看到極板與隔板的外觀特徵。
 



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問題二:對電瓶壽命影響最大的因素是什麼?

鉛酸電瓶放電時,會在電瓶極板上生成硫酸鉛,放電愈深,硫酸鉛累積愈多,雖然有些硫酸鉛在充電過程會還原為硫酸與鉛,但有些累積時間較長者便會形成安定的「硫酸鉛結晶」,充塞在極板的孔隙內或附著在極板的表面,一般的充電方式將無法還原這些結晶。這些結晶日積月累,最後會使極板失去活性且無法再接受任何電荷,此時電瓶所能容納的電容量將大幅下降,直到所能提供的瞬間啟動電流無法供應啟動馬達所需時,這顆電瓶終將面臨汰換的命運。
 
看到這裡大家一定會感到好奇,既然累積過久的硫酸鉛容易導致極板失去活性,那隨時讓電瓶維持在充飽的情況不是就能延長電瓶的壽命了嗎?沒錯!答案是肯定的,但這一點對於現今大量使用電器產品的車輛來說卻是件不易做到的事。
 
採用電子噴射引擎的新式車輛與過去舊型化油器引擎比較起來,有著更佳的燃燒效率與引擎出力,而這皆需歸功於供油電腦、各式Sensor、噴油嘴與各種電子儀器的幫助,然而既然是電子產品就一定需電力供應才能作動,加上其他各式輔助電腦、視聽設備等的加裝,無一不是增加發電機負擔的零件,如此不但可能使發電機無多餘的電力提供給電瓶充電使用,甚至還需電瓶額外提供電力出來以維持車輛正常行駛使用。據統計目前多數車輛上的發電機供電量與車上電器耗電量,於怠速時是呈現正好夠用的情況。
 
而倘若該車主又是通勤一族,車輛很少長途行駛高速公路的話,電瓶想要維持在充飽的狀態根本是件緣木求魚的事,甚至是經常維持在低水平的充放電狀態,如此電瓶壽命自然無法長久,能有兩年的使用期限就要偷笑了!所以才會經常聽到現在電瓶愈來愈不耐用的說法,如此大家應該都知道問題出在哪裡了吧。
 

此圖為正常的電瓶負極板顏色-灰色。
 

鉛酸電瓶放電時,會在電瓶極板上生成硫酸鉛,累積時間較長者便會形成安定的白色「硫酸鉛結晶」,最後會使極板失去活性,此時電瓶所能容納的電容量將大幅下降,直到所能提供的瞬間啟動電流,無法供應啟動馬達所需時,這顆電瓶終將面臨汰換的命運。
 

新式車輛上愈來愈多電子配備,增加發電機的負荷,使得電瓶所能獲得的充電量相對少了許多,大大縮短其使用壽命,尤其是柴油車的啟動時更耗電,因此電瓶一旦發電不良,引擎就很難啟動。

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問題三:發電機可以加大規格嗎?要特別注意那些問題呢?

電瓶如上述是車輛電力的供應源,但電力供應後如何回復,此時全靠發電機來達成充電的任務。發電機不但只對電池充電,當車輛引擎發動時,其所需的電源供應,也一併靠發電機即時供應,所以發電機的正常工作與否,對車上電系效率的影響較電瓶更是明顯,所以確保其健康也是相當重要,一般來說發電機並不易故障,使用個3~5年是相當簡單的事,只要每月利用電壓錶測量發電壓在13~14V之間,基本上就可確定發電機是正常的工作狀態。
 
值得一提的,為何許多車上裝滿電裝品的車輛較易導致引擎重拖呢?原因在於發電機的充電大小,要靠電流充入線圈來改變發電量的大小,充入磁場線圈的電流大小造成磁力扭轉阻抗的變化,也由於這種強大的磁力阻抗造成轉速被拖而下降,改善方式只要使用發電量大的發電機即可,因此當車上裝滿音響或喇叭時,記得將發電機一併升級,才能確保發電量正常。
 
因此發電機的加大時機,需在車上有大量新增的電器用品時才需要,且最好能將電瓶也一併加大,如果車上電力系統都是原廠狀態時,盡量使用發電量相同的發電機較為妥當,這是因為加大發電機的充電電流比較大,如果車上沒有用這麼多電,多餘的電力會往電瓶送,讓電瓶蓄電,此時如果電瓶沒有適度加大的話,可能會因充電過於快速而發熱,導致電瓶液蒸發或縮短其壽命的問題發生。
 

發電機不但只對電池充電,當車輛引擎發動時,其所需的電源供應,也一併靠發電機即時供應,所以確保其健康也是相當重要,利用電壓錶測量發電壓在13~14V之間,基本上就可確定發電機是正常的工作狀態。
 

發電機的規格除了對應車種而有不同的外型設計外,最大供電量也有差異,基本上是從70-80A起跳,有些會加大到120A,過多的充電電流給電瓶,可能會因充電過於快速而發熱,導致電瓶液蒸發或縮短其壽命的問題發生。
 

如果車上沒有像圖中這部車一樣,加裝許多耗電量大的電器產品,盡可能不要加大發電機的供應電流量,使用原廠規格的發電機即可。

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問題四:最容易犯的五個縮短電瓶壽命的使用習慣有哪些?

1.每天短程行駛:發動引擎行駛不到5分鐘就熄火下車送小孩上課、買早餐,然後又上車啟動引擎,整段路開不到15分鐘就頻繁啟動引擎數次,電瓶一定早掛。
2.長時間未行駛:車輛每個月開不到4次,每次都短程行駛,電瓶長時間自放電後,加上沒有機會回充電力,久了電瓶過度放電,內部鉛板就會失去活性,而無法充電進去,電瓶也會很快壞掉。
3.常熄火聽音樂/充手機:引擎熄火後,車上所是用的電力都是由電瓶提供,常消耗電瓶電力,讓它電力耗損到很低再充電,電瓶循環充電次數加快,電瓶壽命也會縮短,就像家裡長輩的四輪電動車一樣,一組電瓶撐不到一年就壞。
4.長時間原地怠速:如果電瓶設置在引擎室內,又長時間怠速運轉的話,引擎室內的溫度將高達70℃以上,就會加速電池內部材料的惡化,導致電池壽命縮短。(傳統電瓶本身最理想的工作溫度是20℃~40℃,新式AGM電瓶為20℃~25℃)。
5.更換錯誤的電瓶規格:每部車所使用的的電瓶規格,原廠都設定好了,如果任意更換規格的話,可能會導致電瓶過充或過放,對電瓶壽命也不好,而且新世代的AGM啟停電瓶,更換後還要進入ECU電腦內進行歸零設定,才不會讓電瓶過充而損壞。
 

隨著車上電子系統愈來愈複雜的緣故,電力系統的重要性也愈來愈大,電力一旦不穩定,車上很裝置都無法正常運作,因此確保電力系統正常是很重要的養護觀念。
 

即使使用按鈕啟動系統,筆者建議大家最好能分段啟動引擎,也就是先不要踩煞車踏板,依序按下啟動按鈕讓儀錶燈都亮起後,靜待3-5秒再啟動引擎,除了可以讓ECU電腦重新確認電瓶電量外,也可以讓啟動馬達與汽油泵浦不要同時運作,對電瓶壽命也有一定的幫助。
 

熄火狀態下的任何電力使用,包含替手機充電,都是由電瓶供電的,電瓶如果經常放電,就會增加循環次數,對電瓶壽命也不好。

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問題五:有沒有什麼方法可以有效延長電瓶壽命呢?

筆者在此提供三個簡單好用的方法:
1.購買電瓶充電器:如果愛車很少開,但停車的地方有插座可用,建議購買一組車用電瓶充電器,每兩周幫愛車電瓶充飽電,購買時記得找自動感應+脈衝充電功能的充電器,這樣一來電瓶充飽後會自動切換為低電流模式,不用擔心電瓶會過充,而且充電方式可以延長電瓶壽命,很多超跑或重機玩家都會這樣做。
2.每月長途行駛一次:如果沒有插頭可幫電瓶充電的話,那就每個月長途行駛一次,每次至少行駛2個小時以上,利用車上發電機幫電瓶充飽電,會比沒充飽電還要好,電瓶壽命也可以再延長一些。
3.加裝電壓表:市面上很多連接OBD-2的儀錶,都可以讀取電瓶的電壓,如果未啟動引擎時發現電瓶電壓掉到12.2V以下,就代表電瓶快沒電了,請盡速幫電瓶充電。
 

經常幫電瓶充電也是延長電瓶得好方法之一,不過由於電瓶充電過程中會釋放出氫氣與氧氣,因此記得在通風良好之處進行充電,並遠離火源才不會發生爆炸的情形。
 

倘若發現電瓶在引擎未發動的條件下,電壓不到12.0V時,代表電瓶的蓄電量已快不足,盡早檢查確認電力,才不會冬天時發不動引擎,因為電瓶需要溫度才能正常供電,溫度太低供電量會下降。
 

專業的電瓶販售店或維修店家,都會準備測試電瓶健康程度的專業儀器,可以準確得知電瓶的壽命是否已到需要更換的地步,量測速度很快,而且不用拆下電瓶就可進行,建議大家可以請店家保養愛車時協助確認。
 

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