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专家开讲：深入了解电池技术──Part 2-3

2014-8-18 09:36:35 2959

0 以下我们延续上一篇文章Part 2-2)，继续介绍各种与电池相关的专业术语。 ˙电量计(fuel gauge orgas gauge)：一种用以量测电池连续运作时间、以确定其荷电状态(state of charge，SOC)的组件或是电路；最佳(最有效)的电量计会同时监测端电压与电流，将两者相乘、累积一段时间，并与参考能量相比较。智能型电池则使用多种技巧来产生合理的结果(我们会在未来的文章中详细讨论)。 ˙充电电流(charge current，通常为建议值)：在此理想电流值之下，电池会开始在恒定电流架构下充电(通常充到70%的SOC)，然后再转向以恒定电压模式充电。不过此规格可能会因为不同的充电架构而有所改变。 ˙使用期限/寿命(time durability or service life)：电池维持可用程度的时间；在这段期间内，可充电电池能被成功充电，而一次性电池则能达到制造商所规范的荷电状态。此规格有一部分是库存期限(shelf life)，也就是电池能维持不使用(无负载电流)、但其容量仍缓慢透过自放电特性缩减至制造商额定比例的时间长度。在某些状况下，使用期限可能是以电池充/放电循环次数来表示，或是针对特定应用、电池需要被更换的时间长度。最短电池使用寿命可能因为恶劣环境、过大负载电流、重复充电严重不足…等因素而造成；相反地电池能维持最长使用寿命，是因为优化的使用环境、轻微的负载电流，以及库存维持最短期限等等。 ˙一般耐久度(generaldurability)：电池对抗环境、电气等条件而展现的耐用程度。 ˙可靠度与平均故障间隔时间(Reliability andMTBF)：以下有一篇作者为Jim McDowall的文章「电池故障统计方法(连结)」，对此有更详尽的介绍。 ˙冷启动电流(cold crankingamps，CCA)：这是一个对电池可启动汽车冷引擎之电流的产业评量标准；根据美国BCI (BatteryCouncil International)之定义，CCA是一个铅酸电池在华氏零度的条件下，能放电30秒、维持每个电池芯达到至少1.2V电压的电流安培数。 ˙启动电流(cranking amps，CA)：与冷启动电流很类似，启动电流是铅酸电池在华氏32度的条件下，能放电30秒、维持每个电池芯达到至少1.2V电压的电流安培数。(CA等级在气温很少降到华氏零度的气候条件下更常使用)。 ˙电池失效(batteryfailure)：这个是笔者自创的名词，指的是电池无法再呈现制造商的额定规格性能；此外笔者还定义了另一个名词「灾难性失效(catastrophic)」，意指电池过早、无预警以及突然(通常)失效。在此要特别提出的是，所有的电池总有一天都会失效，但我们希望那是发生在电池已经释出制造商额定的可接受程度能量之后。此外笔者也要特别提醒的是，「失效」与「灾难性失效」对不同的人来说也会有不同的定义，有些人认为灾难性失效仅意味着可见性的损坏，例如被焚毁/变色、受机械性应变(mechanically-strained) / 变形、破损、裂缝…等等。 ˙死当(dead)：对充电电池来说，这并不意味着电池已经无用(useless)了，而是其荷电状态达到了内部电阻的最小额定值，或是端电压的最小额定值；对一次性电池来说，这意味着电池已经无法达到可应用的有效功率。(笔者以“无用”这个词代表一次性电池的开路电压荷电状态低于额定的3%)。 ˙能量耗尽(depleted)：电池的荷电状态达到或是低于制造商所定义的截止电压(cut-off voltage)，在此之后(不充电)无法保证电池之连续运作；在此要注意的是，这并不一定代表电池已经用完了所有储存的能量，例如电池可能是在无电流负载的情况下一直被库存。 ˙新电池(fresh)：所谓的新电池是指刚出厂的电池，而电池如何被定义为「新」，也是属于制造商的权力。 ˙OCPP (Open charge point protocol)开放性电动车充电标准：这是一个由开放充电联盟(Open ChargeAlliance，OCA)所拟定的标准，是一种全球公认性的电动车充电标准，可涵盖50个国家的超过1万个充电站。 ˙电池的废弃与回收：如果你不确定该如何抛弃或是回收电池，可以参考Call2Recycle.org这个网站的信息(有美、加地区的电池回收点，如果你知道本地的类似信息，欢迎在下面的讨论区分享！)。 ˙RoHS 有害物质限制指令：这个指令限制了在电子与电气设备内使用某些对环境有害的物质，在2003年起于欧盟施行，美国也在2006年跟进实施。 ˙WEEE 废弃电气电子设备指令：与RoHS是限制即将上市电子设备使用的材料不同，WEEE是针对所有电子产品的废弃、回收再利用订定规范。 ˙容量(capacity)：电池的容量是以安培小时(amp-hours，Ah)或瓦特小时(watt-hours，Wh)为单位；在这里要注意的是，瓦特小时是能量规格，安培小时本身并不是一个完整的能量规格，因为并未提到电压。要为某个电池建立容量规格，制造商必须为其施加一个放电电流(Id amps)，直到端电压降到截止电压，并记录下时间(Td hours)，电池容量就等于Id×Td，单位是安培小时。请注意，若将时间正规化至1小时，就会移除有用的信息；如果在放电期间，也同时量测电压并取其平均值(Vd volts)，电池的容量就等于Vd×Id×Td，单位为瓦特小时。有部份制造商也为定功率负载(constant-power loads)提供放电曲线，实际负载电流能被定义为一个通称、相对性的名词「充电率(C-rate)」，1C就是能在一个小时内将电池完全放电所需的电流安培数，因此充电率就是电池与其最大容量成正比的电池放电速率。而另外还有一个类似的「E-rate」，则是放电功率的评量标准，1E意味着能在一个小时内将电池放电完成的功率大小(我们将在未来的系列文章中继续讨论)。在接下来的文章中，我们除了将继续介绍一些电池相关的技术诀窍，也将进一步解释部分专业术语与规格；欢迎读者们对文章内容与对前面介绍的各种电池技术发表您的看法与指教！编译： Judith Cheng 参考译文： AllAbout Batteries,by Ivan Cowie 扩展阅读：专家开讲：深入了解电池技术 ──Part 1 专家开讲：深入了解电池技术 ──Part 2-1 专家开讲：深入了解电池技术──Part 2-2 专家开讲：深入了解电池技术──Part 2-3 专家开讲：深入了解电池技术──Part 3铅酸电池专家开讲：深入了解电池技术──Part 4 (碱性电池) 专家开讲：深入了解电池技术──Part 5 (碳锌电池) 专家开讲：深入了解电池技术──Part 6 (锌空气电池) 专家开讲：深入了解电池技术──Part 7 (锂亚硫酸氯电池) 专家开讲：深入了解电池技术──Part 8 (锌/氧化银电池) 专家开讲：深入了解电池技术──Part 9 (钠硫电池) 专家开讲：深入了解电池技术──Part 10锂二氧化硫电池 0
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