上一篇文章給大家介紹了房車的用電系統,電池作為用電系統的核心元件,也備受車友們的關注。很多老車友在改裝房車時都在問選什麼樣的電池最合適,最安全?今天在這裡小編就跟大家深入探討下房車電池的選擇和使用的那些事兒。
房車的蓄電池有兩部分組成:啟動蓄電池和生活蓄電池。啟動蓄電池負責車輛的打火、行駛燈光與駕駛系統設備供電等運行工作,簡單地講就是車輛行駛的電力儲備和輸出;生活蓄電池則是負責生活區域的家用電器、照明以及生活設備的支持。兩者涇渭分明又有所關聯,汽車啟動蓄電池的裝配、使用、維護都有著明確的規範和使用經驗,但生活蓄電池則要模糊很多。
生活蓄電池在使用要求上與啟動蓄電池有著本質區別。啟動蓄電池要求短時間內施放大量電流以實現汽車打火功能;而房車的生活蓄電池則是要求在長時間內進行穩定電流輸出,滿足日常生活需要。
一、房車電池應用趨勢
在國內,房車生活蓄電池的應用分為兩個時期:
1.早期運用是採用鉛酸電池或者膠體電池作為房車的生活電池。像房車之中使用最多的深循環鉛酸蓄電池可以將電量放得很低而不會對電池的壽命造成影響,但這種蓄電池相對現在流行的鋰電蓄電池而言普遍存在儲電量低、重量大等缺點。
2.近年來 隨著鋰電技術的發展,鋰電的安全性和可靠性大大提升,越來越多的房車生產商會在出廠時給用戶直接安裝或選裝鋰電蓄電池,而房車的用戶也喜歡在購買房車後給房車改裝相對於鉛酸電池而言重量更小儲電量更大的鋰電蓄電池。
二、鋰電蓄電池應用的疑問
但是,隨著鋰電池裝機量越來越大,對鋰電池運用的爭議卻一直沒有停止過。
那麼,鋰電池究竟存在哪些隱患?為什麼還有眾多的用戶來選擇鋰電蓄電池呢?
要解答這個問題,我們先要了解鋰電蓄電池。從 1991 年日本索尼推出全球第一隻商業化鋰子電池至今已經有 27 個年頭了,而後特斯拉汽車更是將鋰電蓄電池推向風口浪尖,讓人們對鋰電蓄電池信心滿滿。
鋰電蓄電池根據正極材料的不同主要分為:磷酸鐵鋰 (LFP),鎳酸鋰(LNO),錳酸鋰 (LMO),鈷酸鋰 (LCO),以及鎳鈷錳酸三元鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸三元鋰 (NCA),負極材料主要採用石墨碳材料。房車之中使用最多的為磷酸鐵鋰蓄電池,其相對其他種類的鋰電蓄電池穩定較好,使用壽命長,且具有一定的成本優勢。
這裡,小編給大家總結了幾點鋰電池的優劣勢:
鋰電池優勢
相較傳統的鉛酸電池而言,鋰電池在充放電電能效率、儲電量、體積、重量等方面都有著明顯優勢;
鋰電池相對於普通電池體積要小很多,一般同樣型號的鋰電池只有鉛蓄電池一半的大小,重量是鉛蓄電池的三分之一;
優質的鋰電池的壽命一般在5到6年左右,免去經常更換電池的煩惱;
但是現在市場上魚龍混雜,如果一不下心圖便宜買到假鋰電,那麼基本用不了太久。
總結起來就是電池效率高、體積小、重量輕、壽命長。
鋰電池劣勢
鋰電池安全性較差,有發生爆炸的危險;鋰電池的線路脆弱,需要防止過充過用;
鋰電池生產要求高、成本也較高,鋰電蓄電池的價格一般是鉛酸電池的3~4 倍,
真正讓人擔憂的是其穩定性。此前國內房車使用鋰電蓄電池著火的事件時有發生,使得不少人對鋰電蓄電池心有餘悸。鋰電蓄電池最佳使用溫度為 15~30℃,如果工作溫度超過35℃,其性能就會急劇下降,甚至是「死機」;當工作溫度低於 5℃,電池的充電功率會大幅降低,甚至在 0℃以下會出現無法充電的情況,而充電時間過長會導致電池產生析鋰現象,可能會造成電芯內短路等安全隱患。
這裡需要特別提及的一點是鋰電蓄電池成本高的一個重要原因——鋰電蓄電池保護板的成本過高。高昂的研發成本使得不少企業都望而卻步,而個別房車改裝廠則以次充好或者把其他用途的鋰電蓄電池的保護板用在房車上。這也是不少房車人對鋰電蓄電池畏如猛虎的根本原因。再加上手機鋰電池爆炸、鋰電汽車起火等新聞的層出不窮,一直掣肘著房車製造商對鋰電蓄電池的應用。
總結起來就是:成本高、安全屬性要求高、不穩定。
三、如何選擇適合自己需求的電池配置方案?
無論是鉛酸電池還是鐵鋰電池,我們都可以根據自己的實際需求估算電池容量。要知道,電池容量完全是靠銀子堆出來的,夠用就行,杜絕浪費的原則能幫車友們剩下一大筆費用呢~
大家要知道,能量是守恆的,我們的用電系統總需求加上輸電系統的損耗不可能大於電源系統能夠提供的最大限量。因此,我們根據用電需求反推需要什麼樣的電源或儲電系統才能夠用。並且,可以根據用電需求反推出需要什麼樣的電線線徑才是安全的。
l 個人用電需求總量推算
以下我們以推算蓄電瓶容量舉例,推算個人用電總需求:
利用簡單的初中物理知識幫助我們估算電氣需求,P(功率)=U(電壓)×I(電流),舉例:1W=1V×1A。瓦特(W)——功率單位,常用千瓦(kW)即1000W為單位。千瓦時(kW·h)——1kW·h=1度電(以1kW的功率做功1小時),伏特(V)——電壓單位,安培(A)——電流單位。
首先要搞清楚您的用電器功率,準確的數值可以通過用電器背後的標牌獲得,如下圖:
常見房車用電器功率估值:空調製熱一般2500W左右(電輔加熱);空調製冷一般800W左右;電磁爐一般2500W左右;電水壺一般1500W左右。注意:房車不建議選用大功率用電器。單個用電器功率最好在3000W以下,大功率用電器儘量不要同時使用,這是由我們能攜帶的發電機或逆變器能提供的最大功率決定的。
我們以大家最關心也是單個功率最大的空調為例,如果您希望夏季開空調10個小時,需要能量:800W×10h=8kW·h(8度電),依據的公式為:功率×使用時間=消耗電量。
以上計算為理論值,其他用電器可以同理類推,把所有用電器的總能耗相加即為用電總需求。耗電需求應按照較大的值估算,以保證反推的電源夠用。
通過以上的估算,您可以根據您的個人需求,把您的單個用電器電量都計算出來併疊加得出總需求。舉例:
看電視5小時≈280W×5h=1400Wh=1.4kW·h=1.4度電;使用電飯煲半小時≈800W×0.5h=0.4度電;使用空調10小時≈800W×10h=8度電;用電總需求:1.4+0.4+8=9.8度電。
●蓄電池能提供的能量估算
計算方法(以120Ah為例,即以120A電流放電1小時),(12V×120A×1h)/1000=1.44度電,依據的公式為:(電壓×電流×放電時間)/1000=提供電量。
注意:以上為純理論計算,電瓶不可能把電放光,鉛酸電瓶不能深度放電需要打五到六折,1.44 ×0.5=0.72度電;鋰電可以深度放電也需要打八折,1.44 ×0.8=1.152度電。
綜上所述以常見鋰電為例:240Ah≈2.304度電;500Ah≈4.8度電;600Ah≈5.76度電;800Ah≈7.68電;1000Ah≈9.6度電。
●根據需求選擇蓄電池
通過以上的例子,我們知道自己的用電需求為9.8度電。根據需求我們看到至少1000Ah以上的鋰電瓶才能將就達到我們的使用需求。當然,這只是理論計算,我們忽略了很多小功率的用電器,如照明、冰箱、手機充電、筆記本電腦等;並且沒有考慮輸電及逆變過程中的損耗。真正的計算比我們的例子要複雜的多,我們不做討論,這裡僅供電氣小白自我估算。實際選擇電瓶時大家還要綜合考慮安全、價格、壽命、使用環境溫度、重量(影響房車配重)等實際因素,這裡不做展開。
四、挑選電池的幾個誤區
1,12V和48V,電壓肯定越大越好,錯!
電壓越高,效率越高
電功率=電壓*電流,在電功率一定情況下,電壓和電流成反比例關係,電壓越高,意味著電流越低。根據焦耳定律,電流通過導體,將會發熱而損失部分電功率,而且發熱損失的功率,和電流平方和電阻乘積成正比例關係,這說明電流越大,通電時候發熱損失的熱量會越多,我們利用電能的效率會越低。
這也是為什麼供電系統要使用高壓供電的根本原因,電壓越高,電流會越低,電流因為發熱而損失的功率會越少。
通過這個,輕而易舉的明白,48伏供電系統,效率高於24伏的,而24伏的效率會高於12伏的,光從效率來看,選擇48伏的供電系統要遠遠強於12伏的供電系統。現在很多混合動力車型,都已經使用了48伏的供電標準,因為新出來的技術,容易打破原來的標準體系,而傳統的12伏電瓶體系,已經有個龐大的慣性體系很難突破了,還是12伏。
電壓也不是越高越好
我們日常的用電體系,是單相220伏,而日本人一些國家使用了110伏,也不盡統一的,電壓高了雖然效率高,但是也帶來了危險性,當初特斯拉和愛迪生就在這個問題上爭執了很長一段時間了,而且還涉及到交流用電不安全的說法了。
人體的安全電流是10毫安,但是電流這個量在實際使用中不好確定,畢竟人類使用的電源,基本上是電壓源,所以根據人體的平均電阻,得出了36伏安全電壓的說法了,實際上如果在潮溼環境下,可能24伏都會給你帶來用電危險,當然12伏還是非常安全的,可能這也是早期汽車電壓使用12伏的重要原因了吧。
電壓高了,意味著絕緣材料要選擇高點的,否則會容易被擊穿,特別對於汽車這種戶外使用的設備,很容易受到風吹雨打和太陽高溫輻射,整體而言也是不小的開銷。
房車也是普通汽車發動機,它的供電系統電壓基本上是12伏的,如果你的用電備用電池,也指望車上發電機經過整流調壓器來輸出供給,當然是12伏的備用電池使用起來相對比較方便了,這樣直接不用太多的改裝就可以使用。如果原車已經是24伏電壓,當然也是使用了24伏備用電池比較合理。但是如果電池是48V,就必須加裝能量轉換器降壓到12V才能正常工作,這個過程同樣需要消耗電能。
2,增加房車電池數量就能解決電量不足問題,錯!
房車上的電不夠用似乎一直是困擾房車用戶的問題,很多網友提車之後就開始給房車改裝電池系統,有的會加裝2-4塊蓄電池,瞬間把電量從100Ah提升到了200Ah甚至是400Ah。根據我們上表的測試結果,儘管你的電池有400Ah也只能使用電池電量的一半左右,即200Ah。這到底是為什麼呢?我們同樣用圖表來解釋這一現象。
我們通過物理學當中連通器的原理來解釋這一現象就很好理解了,出水口流量恆定,從注水口到出水口最後的一個容器水流量是程遞減形式的,當距離放水口最近的容器水量低於20%的時候,我們判定該系統將不能工作,因此需要新的水源的注入。當注水口打開的時候,我們會發現並不是我們注入多少水都能被出水口所用,它需要時間來平衡這一過程,最終多個連通器也只能維持在60%左右的用水量可以使用。當我們把這個原理嫁接到房車蓄電池用電量上來,這個原理基本成立,這就是為什麼我們加裝更大容量的電池卻不能完全被利用。
3,電池只要不把電用乾淨就行,剩下個10%-20%再充電也不遲,錯!
從理論上講,一塊100Ah的電池應該提供1A的電流,可以使用100小時;或100A的電流提供一個小時的電量供應,然而理論畢竟只是理論,實際上並不那麼簡單。但是我們可以確定的是,一塊100Ah的電池你只能有效的使用50Ah的電量。因為,在使用電池的過程中還需要考慮電池的實際容量會根據電流的不同而有所不同的因素,電流越高,實際容量越少。我們通過一張表格來佐證這個現象。
因此不應該讓電池低於50%的電量,原因如表所示,如果電量低於50%的時候你會發現相應的電壓就會低於12V,這意味著電池將不能夠啟動房車上的12V電器設備,如果電量低於20%的時候,就會形成電池過放狀態,電池的壽命會大大降低。因而,很多對電池了解比較多的車友一定不建議大家把電池用到低於50%的電量,也就是說50%是蓄電池放電量的一個分界線,最缺電的狀態下電池放電量也不能低於20%。還有一個問題,大家可能發現充滿電後的電池兩端電壓會略微高於正常的12V電壓,如果您的房車上有逆變器或太陽能電池板,可以使用顯示充電狀態的電池監視器輕鬆看到這樣的現象,屬於正常現象。
五、養成良好的用電習慣
1、擱置前必須將電池充滿電,並在滿電的前提下一般建議在2~3個月必須給電池補充電,有條件的話最好1~2個月就補電。多數的房車使用的是鉛酸電池,由於鉛酸電池本身的自放電會造成硫酸鹽化,若長時間不補充電會造成容量恢復困難至使影響壽命。
2、房車在不用時,需存放在通風陰涼的地方,電池組充滿電後把負載線斷開,以免空載電流造成電池放電。
3、大部分電池的使用溫度應該控制在零下10度到40度,溫度超過40度,蓄電池各活性物質的活度增加,影響蓄電池使用壽命。電池不能完全發揮出作用,溫度低於零下10度,則不能完全充電。
寫在最後:通過上面的介紹,想必大家都對房車電池這塊有了更深的了解。夠用,安全用,節約用這幾個原則請大家牢記哦。希望本文能對大家以後在房車電池的選擇和使用中提供一些參考。歡迎更資深的電池專家對本文疏漏之處批評指正。
如果大家還有其他關於房車的問題,可以在評論區留言,小編一定給到大家最全面的答案哦~
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