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奥迪Q3 DIY钛酸锂电瓶
1 7 发布于 天津 2025-12-24 16:33:28 只看楼主 热门标准
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车型:奥迪Q3 2.0T低功版

上牌时间:2018年1月

行驶里程:90000公里

电瓶型号:瓦尔塔AGM H6-70

改装历程:

① 加装超级电容

2024年12月,气温下降后,发现车辆有拖档现象,观察行驶过程中的直流电压,长时间维持在14.7V左右(高速行驶50-80公里可降到13V左右),个人判断为电池不行了,无法完成充电,于是采取了电瓶加水,修复充电,电瓶内阻由7mΩ下降到5mΩ左右(当时的照片找不到了),放电电流由280A增加到了400A左右;同时,并联了一组(6串超级电容,16.8V133F),综合放电电流达到了800A以上,内阻在3mΩ左右。在2025年夏季补了二次水,电瓶状态正常,电瓶内阻基本维持在3-5mΩ。

图1 超级电容照片

超级电容最好选用带均衡板的,毕竟一般都是旧的拆机的,就是被动均衡也是有好处的。

另外由于超级电容无法安装在电池仓,外边必须在外边再加一层保温层,防止温度过高,毕竟发动机舱的温度可以达到80度左右的,用特氟龙胶带绕紧,放在远离发动机的位置,我是放在了保险盒上边,Q3的发动机舱内部空间太紧张了。

图2 保温棉

图3 特氟龙胶带

图4 超级电容的实际安装位置

到了今年冬季,早晨电瓶的电压小于12V,虽然有超级电容,可以正常启动汽车,但是,电瓶基本上存不住电了,车辆启动后,电压基本上在14.7V左右,长时间在强充状态,测量电瓶放电电流260A,内阻7.3mΩ,加上超级电容综合达到800A放电电流。

情况分析:奥迪Q3的充电逻辑,汽车启动,电压会下降到10V左右,汽车开始快充,电压为14.4V,充电时间一般不会超过5分钟,然后回落到13V左右;在行进过程中,只要停止加油门动作,电压就会上升到14.4V进行充电,加油门,则停止充电。启动后的充电时间,由电瓶的状况决定,如果时间过长,表明电瓶无法正常充电了,基本上就是该换电瓶了。

小结:超级电容可以在电瓶能维持正常电压的情况下,轻松启动汽车,但由于电瓶内阻增加,老化严重,无法维持正常电压,虽然有超级电容辅助,随时有罢工的可能,于是决定改装一块电瓶。

② 初选磷酸铁锂

从2025年初就开始查资料,从网上查到不少用磷酸铁锂大电芯4串+均衡板的改装方案,觉得成本低,改装难度小,安全性也没有问题,于是初步认可这个方案,于是就采取了省事的办法,直接采用网上的方案,购买了4个转螺柱中航72Ah的磷酸铁锂电芯,市场上应该没有全新的电芯,应该全是拆机的。

电芯到手后,测量电压一致性非常好,因为手头上只有直流稳压电源,没有专用设备,于是采用笨办法,直接串联充电,发现最高和最低的电压相差0.4V,于是联系商家退货了。检讨我的土办法,应该是不严谨的,判断电芯一致性的土办法应该是:

1)先并联充电,CCCA充电,恒流充电电流控制在10A以内,最高电压充到3.6-3.65V,充电电流在2-3A左右停止充电,然后,在并联状态保持24小时到48小时。

2)将静置后的电芯改为串联,并且放电,放电到10-12V,放电过程中和结束后,测量压差;

3)然后,在串联状态充电,充到14.4-14.6V,充电过程中和结束后测量压差;

如果2)-3)过程中压差都能在100mV以内,我觉得应该可以接受了。

后来我在某宝上,把能找到的所有尺寸满足要求的50-100Ah的电芯店都进行了咨询,得到的回复都是不能改装启动电瓶,原因就是不安全,估计是有不成功的教训,所以,不敢卖给改装在汽车上了。于是放弃了磷酸铁锂电芯。

③ 选择钛酸锂电芯方案

钛酸锂方案,最大的优点是高倍率充放电:标称50C-70C,长寿命:15000-30000次循环,浅充浅放寿命可达30年,安全性高(高于磷酸铁锂和三元);当然,缺点也是有的,成本高,容易鼓包(汽车启动电瓶六串基本符合浅充浅放的条件)。

受H6-70电瓶的尺寸约束,可选产品并不多,最后选择的东芝2.3V20Ah二并六串方案,12节电芯到手后进行土办法测试组装:

1) 并联充电

将12节电芯并联,直流电源设置CCCA充电,电流10A,电压2.7V

图5 直流电源

图6 并联充电及土法均衡

充满后,静置24小时,充分均衡,实际上好多资料上讲这样的均衡方法并不可靠,但土办法,没有专用设备,只能用这样的办法了。首先,电芯充满后,电芯过了平台期,电量-电压曲线进入高速上升段,只要电压一致,即可获得好的电量一致性。

2) 2并6串组装测试

按照厂商提供的容量大小排序,然后,进行二并六串组装

图7 二并六串组装图

组装完成后,连接一段电炉丝10A左右进行放电到12V,放电过程中测量每个电芯电压,压差最大小于10mV左右;采用CCCA充电到16.2V,充电电流10A,充电过程中测量电压,压差小于10mV。以上测量过程说明这组电芯一致性是不错的。

3) 组装方法

网上大部分电芯之间是用环氧板进行隔离,考虑钛酸锂电芯有鼓涨的可能性,所有,我用的是1cm宽1mm厚的EVA泡沫棉胶带贴在电芯侧面沿外,即能缓冲减振,也能给鼓涨留出一定空间,用玻璃纤维胶带绕紧后,发现我选1mm厚的可能选薄了,应该选2mm厚的,因为EVA有弹性,压紧后,可能不到0.5mm厚了。

组装用的红铜片最好选镀镍的,否则和铝连接部分时间长了,可能会出现问题,自行镀锡也是可以的,但自己处理会很麻烦,外观上也不好看。外购的铜片为15mm*1.5mm的,截面积为22.5平方,感觉小一些,组装完成后,实测电阻为2.5mΩ,考虑启停系统提供大的充放电电流,所以,增加一组连接片,即截面积达到45平方。

再用1mm或者2mm环氧板,在组装电芯的底部四周进行防护。

选用极空的8串2A主动均衡器,这款均衡器带蓝牙功能,可以实时监测电芯的工作情况,如果出现个别电芯的故障,可以及时发现。

图8 电芯组装完成

在网购的AGM H6-70的工程塑料电瓶外壳底部及前后,各用10mm的EVA泡沫棉进行减振,均衡器前后加减振块,连接电瓶线35平方的AWG线,组装前就考虑好电极的极性,我的电瓶是左负右正的,所以,负极要组装在左侧,这样和外壳很好的匹配,所以连接线长度也会比较短。

顶部安装二到三块约50mm宽,60mm高,160mm长的EVA泡棉作为减振,把上盖压紧扣死,组装完成。

图9 装入电瓶盒安装电瓶线

安装完成后,进行测量

图10 电瓶电压

图11 电瓶内阻

图12 电瓶放电电流

图13 电瓶装车(超级电容未拆在师傅手按的位置)

图14 电瓶装车后的电压信息

4)驾驶体验

点火启动:点火有力,瞬间启动,电压不降低,车辆不对电瓶充电,对比AGM电瓶一般会降到10V左右,点火后,会马上进行14.4V恒压充电;

行驶过程:行驶过程中,电瓶电压基本上不变,只有在减速和刹车时进行充电,也不是14.4V恒压充电,估计是电瓶内阻太小,改为了恒流模式,市区驾驶,基本上电压在13-14V之间。高速驾驶,如果保持相对匀速行驶,电压和市区一致,如果大车较多的情况下,频繁刹车,加速,电压会升高到14V以上,进入市区后,仍然会降到13到14V之间。

车辆静置:车辆静置一天电压下降了0.22V,感觉下降有点高,需要继续观察。可能的原因是前一天刚跑了高速,也许后边下降会小一些。

图15 车辆静置电24小时压变化

5) 购物清单

注:东芝电芯市场上主要有三种价格,55左右,75左右,100元左右或者其他,我选用的便宜的

EVA泡末棉是找一个工厂要的,所以没有花钱。

总成本为989.47元。

说明1:发动机舱温度:Q3为EA888发动机,带涡轮增压,发动机舱温度较高,现在新款Q3电瓶转移动后备箱,老款在发动机舱,改装锂电瓶温度好多人会质疑,会不会影响锂电芯。首先,Q3的电瓶有一个独立的保护舱并且加装保温层,我在上盖内部也加了一层保温,夏季高速行驶2个小时,市区半个小时,在电瓶舱中安装温度传感器,测量舱内温度为35-38℃左右,未发现超过40℃的情况,这样的温度可以满足磷酸铁锂和钛酸锂的使用要求。

说明2:使用保护板还是均衡板?Q3的充电电压正常情况下为14.4V,极端情况下到过14.7V,未发现更高的情况,AGM电瓶也是14.4V恒压充电的要求,所以,无论是4串的磷酸铁锂14.6V电瓶还是6串16.8V钛酸锂电瓶,均可以不使用保护板,因为保护板的最大电流选择不当,参数设置不合理都会产生保护动作,使电瓶断电,存在一定风险,成本也会上升几倍;所以,建议使用均衡板,不再使用均衡保护板。关于均衡板的最大均衡电流,如果电芯一致性不错的情况下,不宜太大,如果能买到更大的,也可以通过数据线、蓝牙修改到2A以下,等到电芯出现较大差距时,再修改到更高。

说明3:并于蓝牙,好多人通过外引检测线的方式,保留电芯单体电压的检测功能,防止单体出现问题,不能及时发现,线缆越多,越复杂,风险也越大,所以建议选用蓝牙均衡板。

说明3:本方案大量参考了网友的思路,无法一一列举,请见谅

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