霍克蓄电池温度和负载对电池寿命的影响

了解温度影响及启停系统如何缩短启动电池寿命

高温是所有电池的杀手，但高温环境往往难以避免。无论是笔记本电脑内置的电池、汽车引擎盖下的启动电池，还是烈日下金属棚内的固定式电池都是如此。根据经验法则，温度每上升8°C（15°F），密封铅酸电池的寿命就会减半。这意味着在25°C（77°F）环境下设计寿命为10年的固定式VRLA电池，若持续暴露于33°C（92°F）环境中只能使用5年，而在41°C（106°F）的恒定沙漠高温下仅能维持30个月。一旦电池因高温受损，其容量将无法恢复。

根据2010年BCI失效模式研究，启动电池的耐热性已有所提升。2000年的研究显示，温度每上升7°C（12°F）会使电池寿命缩短约一年；而到2010年，电池可耐受的温度范围已扩大至12°C（22°F）。其他数据显示，1962年启动电池平均寿命为34个月，2000年技术进步使其延长至41个月。2010年BCI报告称，启动电池平均寿命达55个月，其中较凉爽的北方地区为59个月，较温暖的南方地区为47个月。2015年的实际案例表明，放置在汽车后备箱的电池比安装在发动机舱的电池寿命可延长一年。

电池的寿命也取决于使用情况，若电池频繁放电，其使用寿命会缩短。每天启动发动机几次对起动电池而言压力不大，但在微混动车型的启停操作中情况则有所不同。微混动车型在红灯时关闭内燃机（ICE），交通恢复后重新启动，每年会产生约2000次微循环。汽车制造商提供的数据显示，使用两年后容量会降至约60%。为了提高循环寿命，汽车制造商使用专用AGM电池和其他系统（参见BU-211：备用电池系统)

图1电池在经历700次微循环后，容量从100%降至约50%。这项模拟启停测试是在Cadex实验室进行的。冷启动电流(CCA)保持较高水平，仅在大约2000次循环后才开始下降。

测试方法：

电池先充满电，然后放电至70%，以模拟微混车型在实际使用中的荷电状态。随后，电池以25A的电流放电40秒，模拟发动机关闭且车灯开启的状态。为了模拟启动和行驶过程，电池先短暂以400A的电流放电，然后进行充电。CCA测试使用Spectro CA-12设备进行。

当串联连接时，每个电池单元的电压必须保持一致，这一点在大型固定式电池系统中尤为重要。随着时间的推移，各个电池单元会逐渐偏离一致状态，但每隔6个月左右进行一次均衡充电，应能将电池单元的电压恢复到相似水平。（参见BU-404：均衡充电这项服务之所以困难，是因为要为每个电池单元提供恰当的补救措施。虽然均衡充电能提升电量不足的单元，但如果随意施加均衡充电，健康的单元就会承受压力。胶体和AGM电池的过充接受能力低于富液式电池，且适用的均衡条件也有所不同。

富液铅酸蓄电池是最可靠的系统之一，非常适合炎热气候。如果维护得当，这些电池的使用寿命可达20年。其缺点是需要加水和良好的通风。

当VRLA（阀控式铅酸蓄电池）在20世纪80年代问世时，制造商声称其使用寿命与富液系统相当，电信行业因此被吸引转而使用这种免维护电池。到1990年代中期，人们发现VRLA的寿命无法与富液电池相比；VRLA的典型使用寿命为5至10年，不到富液电池的一半。此外还发现，将VRLA电池暴露在40°C（104°F）以上的温度下，可能会因干涸而导致热失控。

北美汽车电池故障

2005年的故障模式研究由道格拉斯、东宾、艾克赛德科技和江森自控共同进行。样本电池池包括2003年至2004年间测试的2681块电池。主要发现包括：

• 电池的平均寿命为50个月。这比前几年的41个月（2000年）和34个月（1962年）有所改善。改进的材料正在延长电池寿命。

• 北美北部和南部地区的电池寿命存在差异。温暖气候下的电池比寒冷地区的电池更早失效。见图2.

• 短路电池单元和栅格故障是本次调查中电池故障的主要原因。

欧洲汽车电池故障

图3总结了江森自控动力解决方案EMEA对800多块AGM起动电池进行的故障模式分布分析。该结果于2017年在德国美因茨的AABC欧洲会议上发布。

表1总结了来自JCI研究的失效原因。

表1：800余块AGM电池寿命终止时故障原因百分比分析

上述JCI研究中关于电池寿命终结的识别结果，与2007年左右某德国豪华汽车制造商进行的涉及175块起动电池的测试结果相似。在该测试中，因高温失效的电池（高内阻）被剔除，结果绘制在图4中。横轴代表容量；与冷启动电流（CCA）相关的内阻位于纵轴。CCA是根据DIN和IEC标准测量的。

大多数电池的寿命终结是通过穿过位于图4中绿色区域左侧的容量线来实现的。BU-806：作为老化过程的一部分追踪电池容量和电阻

大多数电池通过了容量线；因CCA低而失效的电池很少。这些电池安装在后备箱中，并在温和的气候条件下行驶。

注：测试由一家德国豪华汽车制造商进行。排除了因高温损坏的电池。

测试方法：容量和CCA测试均依据DIN和IEC标准进行。