RCE 6.9Ah磷酸鋰鐵啟動電池簡介及上TMAX實測 @ 港都狼窩 WolfLSI's Den :: 痞客邦 ::

磷酸鋰鐵電池，就是採用LiFePO4(磷酸鋰鐵)作為鋰離子電池正極材料的電池，其主要特性為高能量密度，可承受2,000次以上長循環壽命、30C大電流放電能力、快速充電能力，加上不燃燒爆炸的優異安全性，近年來深受油電混合車、純電動車、電動工具等動力及儲能市場所青睞，用來取代現有的鉛酸、鎳氫電池

就傳統汽機車市場來看，汽機車電瓶一直以來都使用鉛酸蓄電池作為引擎啟動及電裝品供電使用，其電容量與價格是最大的優點(不過隨國際鉛價及回收處理，傳統鉛酸電池也在小幅上漲中)，加上記憶效應與自放電率遠較鎳鎘、鎳氫電池低，讓鉛酸電池在汽機車電瓶市場獨領風騷許多年。不過在磷酸鋰鐵電池問世後，對汽機車電瓶市場帶來改變的機會。雖然磷酸鋰鐵電池在體積、重量及各方面性能均遠勝於鉛酸電池，但價位高是它最大的弱點，以及需要更長時間及不同環境因素下的實際應用考驗

國際上在磷酸鋰鐵電池領域的領先企業主要有3家，這次要介紹的是採用美國A123 Systems磷酸鋰鐵電池芯，由RCE(低碳動能開發公司)所推出的6.9Ah機車用鋰鐵啟動電池


外箱，黑底印上RCE商標


打開包裝，內部使用空氣防震墊塞滿，避免電池及內部配件在運送中受衝擊而損壞


所有內容物一覽，有電池本體、抽獎券、使用說明書、註冊流程說明、鍍金螺絲墊圈、兩塊用來塞緊電池室額外空間的泡棉、RCE商標螢光貼紙


RCE 6.9Ah B型電池外觀，採薄型設計，尺寸為15*6.5*10.6(公分)，外殼為鋁合金陽極處理，並使用六角螺絲固定上下蓋，出廠時使用塑膠護蓋蓋住鍍金輸出接頭


在外殼的側面上貼上型號貼紙及注意事項，不過並未勾選，說明仍以英文為主，上下殼接縫間有防拆貼紙，使用者自行拆開將喪失保固


取下輸出端子保護蓋，鎖上附贈的鍍金墊圈及螺絲


與標準YUASA TTZ10S電池比較，長邊寬度相同，但短邊寬度及高度不同，重量也不同


接下來是測試


測試一，使用電子負載測試電池輸出10A/15A/20A壓降情形


原車拆下的GT9B-4鉛酸電池，電子負載一啟動10A負載量，輸出馬上下滑到12.1V以下，電流增加至15~20A，均同樣產生壓降，但輸出電壓均維持於一定值，電子負載關閉後電壓漸漸回升至12.7V左右


RCE 6.9Ah電池在尚未完全充飽下，初始電壓為13.3V左右，隨著輸出電流10A/15A/20A增加，輸出電壓呈現均勻緩慢下降，但輸出到20A電壓仍維持於12.5V以上，電子負載關閉後電壓則逐漸回升至13.1V以上


測試二，上車實測，測試對象為YAMAHA 2007 TMAX ABS，電裝除加裝USB供電座外未進行改造


原裝使用日本GS YUASA GT9B-4 12V 8Ah免加水鉛酸電池，可能車輛出廠至今未被更換過


原裝電池下電壓記錄圖表(後面的突降是電錶探針震掉了)


A階段：主電門關閉(OFF)，電池兩端電壓為12.73V


B階段有兩個：一是開啟主電門(ON)，電池兩端電壓降到12.46V，


二是啟動引擎運轉開關，燃料幫浦開始動作，電壓持續降到12.35V


C階段：按下電發鈕引擎啟動，此時最為耗電，有最大的瞬間壓降

D階段：引擎發動後，發電機開始運作充電，電壓升高至13.96V，無論怠速或提高引擎轉速，輸出電壓都維持一定


使用示波器監測電池兩端電壓波型(每格200mV)，可以看到帶有300~400mV(1V=1000mV)的漣波雜訊，這是因為交流發電機輸出經整流器整流後仍帶有部分非直流的漣波成分，而鉛酸電池充電速度不夠無法填補整流輸出凹陷之處，而產生明顯的高低起伏


隨著引擎轉速增加，漣波頻率也跟著增加，波幅也跟著增大到400mV


拆除原有鉛酸電池，換上RCE鋰鐵電池，SIZE比原來的GT9B-4稍微小一點


原車換上RCE 6.9Ah磷酸鋰鐵電池後，電壓記錄圖表


A階段：主電門關閉，電池兩端電壓為13.22V


B階段：開啟主電門，電池兩端電壓為13.16V，啟動引擎運轉開關，電壓仍維持於13.16V


C階段：按下電發鈕啟動引擎，此時有最大電壓降，但仍維持於12V以上，壓降幅度比起傳統鉛酸電池要低

D階段：引擎怠速下，開始充電，電池電壓上升到13.28V


隨著轉速增加，發電量上升，電池電壓也上升到13.57V，但轉速下降後電壓又會降下去，不過可見到電壓緩慢上升中


使用示波器監測電池兩端電壓波型，可以看到漣波雜訊幅度遠小於原本鉛酸電池下的測試結果，波型最大幅度不到200mV，且波型也比較好看，更趨近於一直線


隨著引擎轉速上升，頻率也跟著增加，但反而看到波型更平整，這是因為發電頻率提高，加上鋰鐵電池充放電速度快，讓整流後電壓更平整


E階段：關閉運轉開關引擎停止後，TMAX常時點燈的大燈仍持續點亮(TMAX引擎發動後大燈才會點亮，但停止後除非主電門關閉，不然大燈會持續點亮)，此時電池電壓為13.17V


F階段：關閉主電門，大燈熄滅，電池電壓回升至13.28V


附註：
一般機車用三相交流發電機(電盤)輸出整流大致示意圖如下，可以看到輸出端為呈現一脈動狀，而非一直線，這就是所謂的漣波，需要進行平滑才能去除漣波成份，而真正的車用整流器除整流外還需要調整電壓，讓輸出電壓保持一固定值，以免損壞電池及電系，這就要用到可控整流子來控制輸出


結論：

從測試結果分析，原本使用的鉛酸電池在主電門打開，引擎未運轉下，車上電系開始用電，電池電壓最大可以降到12.35V以下，然而引擎發動後，經由發電機提供電能，雖可提升到接近14V的電壓，但此時從示波器監測電系電壓中漣波，因為鉛酸電池充放電速度不夠，內阻也較大，無法有效"平滑"發電機整流後的輸出，漣波振幅較大，且隨發電機轉速上升而讓漣波更大，這讓車上包括引擎電腦在內的電裝品用電品質受到影響，進而影響性能
而使用鋰鐵電池後，因其放電速度快的特性，電門啟動後即使車上電系開始用電，電池電壓仍舊僅有小幅降幅，引擎發動後，此時雖看到電池電壓雖隨引擎轉速而變動，這表示電池本身會依照自身供電能力及車上電系需求，調配發電機輸出，不會一直從發電機討電，讓發電機負擔下降，加上其內阻小及充電快的特性，對發電機整流輸出有效平滑，可以從示波器看到漣波大幅下降，波型也比較整齊近似一直線，讓車上電裝品能獲得良好供電，發揮最高效能
換句話說，鋰鐵電池有如電池加上一個逆電流，只不過這逆電流的充放電能力很大

以下是個人主觀意識

安裝鋰鐵電池前後的確可以感覺得到引擎發動及運轉的狀況有改變，之前使用原有鉛酸電池時，曾有幾次發動鈕放太快而未能順利啟動，且發動時儀表燈有明顯變暗跡象，更換鋰鐵電池後，剛開始按一下就順利發起來，後來又多測試幾次也都相同，且儀表燈變暗幅度有減小跡象，引擎發動後拉轉震動減小，反應比較輕快，不過更換鋰鐵電池前在測試鉛酸電池電壓的時間引擎有運轉五六分鐘了，可能是引擎有無熱機的差異，加上原有鉛酸電池如果從出廠用到現在未更換，差不多也老化了，跟全新的鋰鐵電池比較可能有失公允，所以這段主觀意識就待後續騎乘車輛來驗證了

於稍後的晚間外出試車時，冷車下依舊一觸即發，引擎暖車完畢後轉速下降穩定，起步時原本有的後視鏡小震動情形減輕了，小轉油門時速很順暢的爬上去，在轉速4000下已經來到時速40~45英哩間(約時速65~72公里)，準備停車前放油門檔煞感覺變輕，滑行距離加長，關閉運轉開關後大燈不會有很明顯的變暗情形，目前整體狀況覺得滿意，待日後加裝電壓錶監控車輛發電情形(安裝鋰鐵電池建議加裝電壓錶注意發電情形)

個人主觀意識結束

優點：
1.重量輕巧
2.鋰鐵充放電及低內阻特性佳，對壓降幅度以及平滑發電機輸出電壓有改善
3.本體製造質感及工藝佳
4.使用鋰鐵電池三大廠之一的美國A123 System電池芯，品質有保障

缺點：
1.價格十分昂貴(是指比較起一般常見的通用電池型號，但部分大型重機的原裝特規鉛酸電池仍較標準型高價)
2.尚需時間及環境的考驗

報告完畢，謝謝收看