R1200c 的電池不想用正廠的啦

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據美國聯邦航空局（FAA）數據顯示，自1991 年 3 月 20 日至 2010 年 8 月 3 日，在客貨艙中，因電池或充電裝置所造成的「冒煙、著火、過熱或爆炸事件」，多達 113 件，其中包括鋰電池及非鋰電池。
2006年8月，美國戴爾公司（Dell）販售的筆記型電腦因多起鋰電池爆炸意外，被迫執行電子產業史上最大規模的全球性電池召回行動，共回收410萬顆由日本Sony公司製造的鋰電池。Sony於2006年9月啟動全球性「鋰電池自主更換計畫」，回收筆記型電腦用鋰電池，並提供免費更換新品的服務。在這次事件中，採用Sony問題電池的品牌商包括蘋果（Apple）、東芝（Toshiba）、富士通（Fujitsu）、日立（Hitachi）、聯想（Lenovo）、夏普（Shape）等公司，最後統計共召回了960萬顆鋰電池，使Sony公司大約損失510億日圓。
除了Sony公司之外，其他廠家生產的鋰電池一樣經常傳出意外，讓市場對於鋰電池的安全性產生質疑。

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由於每一個電池單體的伏特數並不高，要應用在電動車輛上時(包含轎車、機車和自行車)，必需串聯許多顆單體才能達到工作所需的伏特數，此時電池管理系統(Battery Management System)之設計就相當重要。
在串聯的電池組中，必須盡量減少每個電池單體之間的差異，因此在生產端就要追求高度自動化生產，再經過平準化篩選才能進行串聯組裝。
電池組的功能包含充電與放電兩部分，為了獲得最大續航力，電動車輛製造廠無不希望將電池組充到最飽，電量放到最盡，但是兩者都會嚴重損及電池組的循環壽命(Cycle Life)。設計充電器的基本要求就是要確保在安全無虞的情況下將電池充飽，同時有安全機制可以停止續充，以免充電過飽而損及電池壽命。
在充電階段的管理方式，早期流行的充電器設計是採取定電流-定電壓(C.C.-C.V.)方式，就是以固定電流充電到電池所規範的截止點。此充電方式比較適合單顆電池，對於多顆電池單體串並聯而成的電池組卻有極大的風險。當電池組中某一顆單體損壞時，降低的電壓相對不大，不會判定為電池異常，而是誤判為電池組電力不足，因此要繼續充電，又因為永遠達不到飽電電壓，持續充電的結果就是起發意外。 幸者、電池本身的保護機制(CID)作動，洩壓閥開啟進行排氣洩壓，僅造成電池組損毀。不幸者、電池組燒毀並延續潑及充電器而釀巨災。
為了避免上述狀況，有的電池管理系統是在電池組內部加上溫度感應器或溫度保險絲等保護機制，以溫度作為是否進行充電的判准機制。還有一種做法是讓電池管理系統收集每顆單體的資訊，充電器在執行充電前先與電池管理系統進行通訊，確認電池健康狀況，如果發現電池組內任何一組並聯電池電壓異常，電池管理系統都會檢測出而拒絕充電。
當電池管理系統同意進行充電後，電池組的電壓隨著充電時間慢慢升高。理論上，當電池飽電時，一則電壓已抵達截止電壓，二則電流無法轉換進行儲能而轉變成熱能，因此電池溫度也會上升，兩者均可提供資訊給電池管理系統，讓系統做出停止充電的判斷。上述兩個機制是由軟體控制，另外可使用溫度保險絲作為硬體保護機制。溫度保險絲的構造是由兩種熱變形量不同的金屬組合而成，當電池組溫度超過警戒值時，溫度保險絲立即斷開，中止充電，是一種安全而有效的被動保護機制。

各種充電管理機制
控制參數 管理機制
-△V 當電池進入飽電狀態時，電能已無法再轉為化學能儲存，因此電壓會略為稍稍下降，當充電器偵測到此一微小變化時，即可改為浮充。而此一判飽條件是市售之簡易充電器最常用的方式。
Dt/dt 監控單位時間內之溫度昂昇。當電池飽電時，電能無法繼續轉化為化學儲能，此時過剩的電能會被轉化為熱能。此時埋附在電池組表面的溫度感測器以不同的電阻値輸出表現溫度變化，再由充電器的控制IC監控溫度昂昇曲率，當曲率過大時，即可判定為飽電狀態而改轉為浮充。
Temp. Max. 最高溫度限制。以鎳氫電池為例，最高溫度限制約莫設定在65℃，當溫度抵達此一限制時、不管電池各條件參數為何，即行進入判定飽電後的浮充狀態。
Time Max 最大時間限制。當預設之最大充電時間抵達，不管電池各條件參數為何，即行進入判定飽電後的浮充狀態。
V Max 最大電壓限制。當電池電壓抵達最大電壓限制時，不管電池各條件參數為何，即行進入判定飽電後的浮充狀態。
溫度保險絲 抵達溫度上限、保險絲內部即形成斷路，阻斷繼續充電。


各類可循環充電電池之充放電溫度值
電壓 壽命(次) 放電溫度(℃) 充電溫度(℃)
鉛酸蓄電池（ Sealed ） 2V 300 0℃～45℃ 0℃～45℃
鎳鎘電池
（Ni-Cd） 1.2V 500 -20℃～60℃ 0℃～45℃
鎳氫電池
（Ni-Mh） 1.2V 500 -10℃～45℃ 10℃～45℃
鋰離子電池
（Li-ion） 3.6V 500 -20℃～60℃ 0℃～45℃
鋰聚合物電池（ Li-polymer ） 3.7V 500 -20℃～60℃ 0℃～45℃

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電池管理系統中的溫度補償(Temp. Repair)，指的是電池在充放電過程中會產生高溫，而實用中的電池組都是由為數頗多的單體電池串並聯後再以外殼包裝而成，更不容易散熱。工作環境溫度也有密切的影響，溫度越高，則電池內部化學物質反應更激烈，在物理還原不及的情況下，結果導致於電池越快損壞。在較溫暖的環境溫度下充電，電池吸收電流正常，在過低的溫度下則不宜充電。為了減小溫度的影響，電池管理系統必須具備溫度補償的功能，在充電初期先以小電流充電，以觸發電壓平台與暖化電池溫度，待溫度正常後才恢復正常充電。
在放電管理方面，目前是以測定截止電壓（Discharge Cut-off Voltage）為主流技術。以鉛酸電池為例，其標準電壓為12V ，通常截止電壓會訂在大電流10.5V、小電流10.02V兩段。因為大電流放電時，電壓平台會下壓降低，如統一設定在10.02V才截止，將會傷及電池壽命，所以要做兩段式管理。
電池管理系統還有一項任務是平衡電池組內部各單元之間的電位差。即使非常嚴謹的全自動化設備所生產出來的電池，出廠時其續電容量就不大相同，因此需再經過平準篩選後組立，各電池單體間仍然會有些許差異，充電時也一定會發生電壓不均衡的狀況，因此需要加上電位平衡功能以保護電池組之循環壽命。未經平準篩選的電池工作時、宛如兩人三腳的遊戲的人龍，如參與者各自邁步前進、則會因起步時間、步伐距離與節奏頻率差異而互相干擾羈絆、使前進不易，因此必須遴選電容量與電阻相近，並調整電壓為一致，而後則可如遊戲般在發號者(電池管理系統)一聲令下、方可大步前進而達平準化的目的。
目前經常使用的電位平衡方式有兩種，一種是無損方式，一種是有損方式。
常見的無損方式使用MOSFET為開關控制，將電位較高之單體(cell)之電荷轉移到電位最較低者，最終使各單體之電壓一致而達到平衡。有損方式則以電壓最低者為標準，讓電位較高者以損耗方式降低電壓，直到各單體之電壓一致為止。
這兩種做法何者較佳？以學理判斷，應以有損方式進行為佳，原因有二：。
1. 當某一單體之電壓已達到飽電狀態，經靜置後，電壓已回復為穩定狀態，此時如以小電流進行電位平衡，易使電池過充而提早老化壞死。
2. 組立電池組之前，各單體已經過平準化篩選，因此，個體或串體間的電壓差異不大，以耗能方式進行電位平衡，不會耗費太長時間。而且電壓平台在小電流放電的情況下，其曲線變化也很小，因此可求得較真實之電壓値。
電池管理系統的另一個重要功能是估算電池電量。早期的電動車輛最讓消費者所詬病的就是續航里程不易掌握，車輛上雖裝置有電量顯示裝置，早期都是採用電壓對應方式去估算。這種作法固然節省成本，但是不夠準確。因為任何種類電池的電壓都會因其負載程度的差異而產生不同程度的壓降，包含溫度因素、也會使電壓平台下降，而當電池放電漸使溫度上揚，又會使電壓平台浮升；進行充電時，越接近充電器端的單體所測出的電壓越高，因此可能在尚未達到所有單體均飽電的情況下就中止充電，在電量顯示裝置上看來卻已飽電，也就是所謂的虛位電壓，一旦開始操作，消耗電流加劇，電位就立即掉落。如此多的變異因素，易使電量顯示失準。再者，電動車輛從起步、加速、巡弋到靜止，各階段的耗電流量皆不相同，因此電動車輛行駛中，電量顯示裝置燈號宛如聖誕燈般閃爍，無法作為行駛距離判斷考量。
雖然提供精確的電量顯示裝置對消費者而言非常重要，但是電動自行車因單價較低，因此很多廠商到現在都還是使用電壓對應的方式顯示殘存電量。如何以簡單而價廉的方式改善電量顯示裝置的精準度，以提高消費者的購買信心，是業者目前必須思考的問題。

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以上是 小職 所書寫的公司內部教育訓練資料, 希望讓車友對電池有更進一步了解, 如有占版面之處, 還請版主逕於移除. 如車友友不解之處, 也可提出, 小弟會盡力答覆之!

[台中小陳]

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突然想到隔壁棟樓有發生g650冷車短途行駛後進站加油發不動的情形,但等待10-20分鐘後又可發動.另有車友更換鋰鐵電池後狀況改善,不知這是否有什麼秘密?

[凱吉]

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[新金勇 800]

每年花1000多元換一顆國產的免加水電池...

換來一年...不必煩惱電力不足的安全感...值得...
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與 時 俱 進 ~~~ 隨 遇 而 安

[greenchen]

像Pulonkon這樣, 才是以專業玩車
而不是用鈔票玩車
佩服~
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[yen_kofu]

[Pulonkon]

新品電池~在年輕的時後, 一定是頭好壯壯, 所以一般在使用上都沒有問題!
但是一般車友會有問題的時候, 都是在電池驅近壽命末期時, 畢竟一顆電池不便宜, 所以大家都會秉持勤檢建軍的精神~能撐就撐, 往往發覺車輛久沒騎, 打不起火後, 就去充充電, 或是跟車友搭電後, 說出門去高速長途騎騎…就會改善, 但是往往都是半路 “顧路條車” 收場!
電池~是一種儲能工具, 所以可以把它比喻成 “水桶”, 而電流就是 出水量 囉, 那電池電壓就是 水桶內的水位高度 了….這樣車友就會比較容易明瞭!
如何驗證電池壞了沒?
水桶到多少水進去, 那水位就升高~這是一定的道理! 所以如電池以充電器開始充電, 充沒多久就跳 充飽燈號, 那就代表電池死了! 亦或是, 充入電量高於電池容量, 也就是久久不跳 充飽燈號, 那也是電池已死了! 如何計算 合理的充電時間捏? 注意看充電器上的輸出, 如Output: 12V, 2A, 再看看你的電池的容量 12V/20Ah, 那 20Ah 除以 2A 等於 10, 也就是說…充電如超過十小時, 就代表電池有問題, 再繼續衝下去~可是會有安全上的疑慮喔~拔掉充電器, 換顆新電池吧!
何以上文的小鳥進入加油站, 一開始無法發動, 等一下就可以了?
電池電壓有分 開路電壓 與 有載電壓, 所以在都不接任何電線時去量測, 電壓是比較高的, 所以有時我們將之稱為 虛路電壓, 但是一加負載後, 電壓平台會被拉下來, 所以車行有時會去買 重載機, 也就是接上如 30A 的大電流輸出, 看看電池電壓有沒有很快就掉下來, 也就可以立即辨別電池的好壞了! 因此 上文小鳥 的問題推斷應該是: 電池已經電量很低了, 所以加完油, 第一次打火沒一次發動, 那在電壓不高的情況下, 就很難再發動了, 所以將電源關閉, 休息一下, 待虛位電壓回升後, 就會勉強擠出讓你再發動一次的機會!
所以車友如在外面, 發現車輛電池似乎是沒電了….這時候該怎麼辦?
切勿再連續打火了, 檢視車輛, 將所有電源關閉, 如: 汽車音響, 加熱椅墊, 冷氣, 風扇, 機車的加熱握把, 霧燈, 點菸作上的外接電源…通通關閉拔除, 鑰匙的主店員轉至關閉位置, 然後讓車輛靜置十分鐘後, 一次打火….應該有機會讓你發動!