第一个吃螃蟹,极睿的铅酸电池可以放心的更换为磷酸铁锂电池了!

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2020-03-11 09:21:44
IP属地:山东
12020-03-11 09:21IP属地:山东
一、原车的电瓶
17款极睿自从买来以后,优点不容多说。论坛上说的缺点①辅助电池容易没电导致系统无法启动②多次短距离机油容易增多除了①没有碰到,②在更新ECU固件后也不那么明显了。但就在疫情期间出现了问题①。这款车12V辅助电池后备箱右侧的12V辅助电池原配是江森产,Delkor系列,型号CMF40L-BCI,容量40Ah,CCA354A。其实极睿的铅酸电池对电流需求最大不超过150A,电池正极极柱处后侧接的保险丝就是150A的。近期受新冠肺炎影响,车开的少了,电池用了2年半就出现亏电了,一开始放一个星期就无法启动车辆了,用应急启动电池(自从老黄牛说这车电池的事之后就立即买了块12V的应急启动磷酸铁锂电池)启动了两次之后,放三天干脆连智能钥匙也打不开门了,好歹研究了半天才用机械钥匙开的门。
马宝上找了找这款电瓶,原型号的要1K多,能替代的版本大都是36~38Ah的,价位基本在350左右,偶尔也有40Ah,但都比较贵,800左右。
第一个吃螃蟹,极睿的铅酸电池可以放心的更换为磷酸铁锂电池了!
受论坛影响,买车后就买了个应急启动电池,磷酸铁锂的。一直没有机会用,这次终于用上了。
第一个吃螃蟹,极睿的铅酸电池可以放心的更换为磷酸铁锂电池了!
原车的电瓶,2017年3月26日生产,2020年2月4日第一次亏电无法启动,应急启动电池搭电2后,发现可停放的天数缩减更厉害。
第一个吃螃蟹,极睿的铅酸电池可以放心的更换为磷酸铁锂电池了!
二、理论学习与研究
其实从家里的第一辆车开始换电池(2013年2月份的明锐,原车是瓦尔塔60Ah)的时候,就一直想用磷酸铁锂电池替换,无奈一直找不到合适或者靠谱的磷酸铁锂电池,现在都用了第三块电瓶了。
12V铅酸电池的是6节电芯串联的,电压范围10.8~13.2V。放电曲线平台90%~10%电量都在12.2~11.7V。
12V汽车发电机按照国家标准调节电压是14.50.25 V(实际上发电机发出来的电是交流电,经过整流成直流电,14.5V只是个有效值,实际波峰电压高达20.5V)。
4串磷酸铁锂电池的电压范围是9.4V~14.6V,放电曲线平台90%~10%电量都在13.2~12.8V。
孰优孰劣大家可以百度,磷酸铁锂最大的好处是寿命比铅酸高4~7倍、放电电压平台高、充放电速度快、重量比铅酸低50%~70%。
咱极睿用的不是发电机啊,是一个叫LDC的低压直流转换器(DC-DC转换器)直接将240V高压电转换为12.8-15.1V直流电给辅助电瓶充电的,这不正好是给磷酸铁锂电池用的吗。
也看过有位大侠直接用4串分好容的磷酸铁锂电芯不加保护板做汽车启动电池的(还是发电机的那种发动机,据说用了3年也没事)。但考虑到寿命和安全问题个人感觉还是要用带保护板的吧(毕竟咱不想上面的直接4串的那位大神有精力经常测测电芯的电压、内阻是不是一致啊,能够排除隐患)。
三、自制思路
趁着疫情上班也晚,就开始打算自己买电芯组装来着,从电池外壳、磷酸铁锂电芯、保护板、散热片、连接铜片、铜螺栓、导热硅胶、玻纤绝缘板、铜线鼻子、统统找了一个遍,基本上定下来。
说说自己的思路:
1、受电池外形大小限制,电池盒外形尺寸适用198X128X200(220),内部尺寸限定为184长X117宽X179高(价格72.5),电芯找来找去在马宝上找了很长时间,不是拆机的二手电芯充放电电流太小(主要是充电电流,大都建议0.1C,按75Ah的电芯来算也就7.5A,直接不能用)、就是尺寸不合适,直到偶尔找到一家20Ah全新A123电芯的,尺寸150X140X14,内阻小于0.5m(59/片)。这个外壳可以放进去8块,2并4串正合适,关键是支持30C持续放电,2并高达1200A,短时放电支持50C,更是达到了2000A你受得了吗!长端头一侧留有34mm的空隙,装保护板和散热片足够。本身A123官网里面就有专门给汽车配套的12V启动电池和48V轻混用电池模组,所以我对A123的电芯还是比较信赖的。还有一种思路是用4串单体105Ah亿纬锂能(单个电芯尺寸130X36X200,支持1C充电、3C放电)不加壳子组装。
2、保护板:找到一家汽车启动用的300A同口保护板(单价300),持续充放电电流可达300A,短时间放电电流可达1500A,余留足够。
3、其他铜螺栓、导热硅胶、散热片都找好了链接(总共按50算吧)。铜连接片、玻纤板都画好了加工图(80)。再加上其他一些连接线、焊锡等总体下来材料费大约1000元。
一切准备就绪都加了购物车,准备下单……
四、偶然发现符合要求的成品
在给第两种方案也就是4串105Ah亿纬锂能单体(这款电芯可以1C充电、3C放电,4串尺寸144X130X200,加上连接螺丝高度也就205mm,端头144加上保护板7mm还可以再加散热片,宽度方向装不进前面说的电池盒,但能装进极睿的电池位,打算用聚酰亚胺胶带缠缠裸奔的,好处是可以储存1.2度电(快赶上高压电池存的了),可以用大功率的逆变器了烧水煮饭啊)找那种黄铜19mm和17mm电池极柱(这个东西根本不好找)的时候,偶尔发现他家也做号称采用A123System电芯的启动电池,价格还要优惠些。与店家沟通,说是做军工产品用的,唯一遗憾的是这个型号的电池的极柱是国标的小柱子。价格比自己做还要便宜点。仔细沟通后犹豫试着下单买了一块,疫情期间店家和快递都还是比较给力的,收货后做了一个充放电测试,充放电时基本没有温升,容量基本符合要求,装车前测了下电压是13.28V。
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打算给第二种方案配套的电池极柱,极柱底部是有螺栓孔的。
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收货后称了一下,4.5kg不到(具体数忘了,用量程5Kg的厨房电子秤秤的,当时忘记拍照了),并进行了简单的容量测试,没有12V的大功率电器,截了两段电炉丝并联,测量仪器比较简陋,出于保护标称容量也能达到标称的80%+。
五、安装过程及极柱问题的解决
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1、①先拆除后备箱底部隔板红圈3个十字螺钉;②拆下侧面挡板,这个挡板是卡扣的,用力往旁边拽就行了。
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2、①用及内六角套筒拆除3个固定螺栓,取下十字形固定钢架。②用内六角套筒拆除正负极接线端子。③拆下旧电池换上新电池。④复原十字形固定钢架。⑤复原侧面挡板及底部隔板。
  拆旧电池时没有拍照就用安装完毕的图片吧。放气用的软管用不到了,浪荡着不出声就行了。
由于磷酸铁锂电池的极柱是黄铜的,一开始用6mm2的单股铜丝(直径2.7mm)缠了个弹簧似得锥形套筒,套在了极柱上,由于黄铜表面不像铅比较软容易变形卡住,黄铜表面比较光滑又比较硬、锥度1:9还是很尖的,非常容易滑,拧紧正负极夹子的时候,这个弹簧套筒很容易往上滑。后来去有色金属店买了一小段18X2的铜管,加工成开口套筒,套在电池极柱上,才勉强不滑动了。其实建议采用黄铜极柱的生产厂家,不要再按照国标1:9的锥度去加工黄铜极柱了,个人觉得直接取圆锥体中间高度的直径加工成圆柱体就成了(具体尺寸在附录里面说吧)。
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正极极柱,6mm2铜单芯导线缠绕。注意看那个150A的保险丝。
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六、使用效果
装车后跑了大约1小时、30公里,实测电压13.32V。目前一直稳定在13.22~13.66V之间。发动机启动时声音变小(分析应该是电压高那么一点,点火更充分吧),冷机运转时间变短(以往踩刹车按Power后,发动机运转大约5分钟,现在也就2分钟就停了了,应该是小电瓶电量足电压高会给LDC一个信号,少往小电瓶充电了,间接降低了发动机的负荷,注意环境是基本一样的,都是在地下室,温度相对恒定,可以忽略冷却液温度的影响)。
之前一直广受热议的辅助电池电压不稳或者充电逻辑问题、老黄牛(可惜他退出咱们论坛了)测试的因电压不稳导致的喷油滞后进而导致机油增多问题(老黄牛一直在找一款电池待机电压可以达到13V的铅酸电池,可惜少了老黄牛一个实践的大神)只能靠以后慢慢的去体验了。但这几次用下来,初始电压13.32V,停放7天解锁开门后电压为13.25V,着车Ready后电压13.75V。如果老黄牛说的喷油滞后是因为电压低于12.1V(记不太清他说的是多少V了,有记清的大侠和我说下哦)情况下发生的,我会在后续的机油液位测量时关注(本文不再详述)。
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安装完毕跑了30多公里后锁车前测的电压。图片上的时间戳是引用的手机照片的文件名“IMG_20200301_124753.jpg”。
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停放一周后的开门后测的电压。
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着车后实测电压。
七、给大家的建议
因为磷酸铁锂电池的平台电压比铅酸电池至少高0.8V,如果想改磷酸铁锂,应该是不用改动任何电路。但最好是加这种带保护板的,根据我的实测,着车后铅酸电瓶满电的情况下发电机的实测电压一般在14.1V左右(大众轿车,有效值,峰值电压19.9V;其他车辆没有测过)。根据我查阅的资料,保护板过充保护电压是14.6V(指4块,其实保护机制是无论哪块充电电压高于3.65V就进入保护)。
网上电池的水大都太深了,真想换磷酸铁锂电池打算采用成品的一定要问清楚电芯品牌、型号,如果电芯官网能够得到验证,相对来说容量是基本能保证的。不太建议那种用32650之类的圆柱电芯组装的电芯,一来电芯越多一致性越难以保证;二来这种电芯容量一般在6Ah左右,连接大都用镍片点焊,纯镍的电阻率比纯铜大5倍,电芯之间的镍片就算是按0.2X10mm计算,最多也就是2mm2,每平方毫米载流量按照10A/5,长时间负载电流也就4A,就算是60Ah容量采用10并4串,持续电流也就是40多A。要是油路故障连续打上几次火,我都怀疑这种电池能不能扛得住。
磷酸铁锂电池的耐低温性能不如铅酸电池,类似于东北室外那种零下二三十度的低温环境,大家还是不要用磷酸铁锂了。
给极睿车主的建议,不要选太大容量的,直接买40Ah的就足够了;原车40Ah但电压低,电池有效容量利用率肯定低于磷酸铁锂。况且这种尺寸的电池,用A123电芯的话,只能做到40Ah了(除非A123出了新的适用的电芯)。如果自己组装的话,其实完全没有必要用A123这么高充放电倍率的电芯,因为极睿辅助电池最大150A就足够了,尽量选那些大单体的,不要选圆柱的(空间利用率问题,接线复杂问题)不过想找合适尺寸的电芯还真是不多。
八、附录
1、国标电池的极柱:
第一个吃螃蟹,极睿的铅酸电池可以放心的更换为磷酸铁锂电池了!
国标电池端子尺寸分粗细两种。
如果用黄铜材质加工的话,建议厂家直接做成圆柱体就行了。
T1(细) 正极13.7 负极12.0;
T2(粗) 正极18.5 负极16.9。

或者锥度改成1:20。
2、A123电芯官网:*****/automotive/products/cells/
3、A123 12V启动电池介绍:*****/automotive/products/systems/12v-starter-battery/
4、如果自己组装,极睿适用的电池盒:
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极睿用的话一定选反极L或者38B19-L
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