[問題] 現在電動車用的12V是什麼樣的電池，他電壓範圍是多少，最小低於多少就算壞掉啊?

2024-06-18 星期二

早上就看到老同學LINE個問題來

問題:

現在電動車用的12V是什麼樣的電池，他電壓範圍是多少，最小低於多少就算壞掉啊?

獻慶回應:

分兩部份來看，第一部份說汽油車，第二部份說電動車。

第一部份 - 汽油車

從汽油車發展以來，規格化後就一直使用12V的鉛酸電池。鉛酸電池是由法國物理學家Gaston Planté在1859年發明，一直該量使用到現在。

正好幾天前，我剛發表一篇文章(Batteries 10 (2024) 202; DOI: 10.3390/batteries10060202)，就被評審問到這問題，所以剛好查過資料。

鉛酸電池，單電芯額定電壓為2V，通常6個電芯串聯使用，所以額定電壓變成12V (2V*6=12V)。

單電芯工作電壓範圍約為1.8~2.4V，換算成一般市面上12V的鉛酸電池(6個電芯串聯版本)，就變成10.8~14.4V。

所以，如果你汽車有裝一個電池電壓量測器，通常會發現，當引擎發動後，車用發電機會將電池電壓維持在大約14.4V，讓電池維持充飽的狀態。

那鉛酸電池電壓低於多少會壞掉，這其實沒有很強硬的數值啦!

通常長時間低於工作電壓範圍就會減少壽命。對12V的鉛酸電池而言，電壓低於10.8V時，會減少壽命。如果拿去玩短路實驗，一次把它搞到6V以下，搞個十幾次，就會直接報銷(我做過相關實驗，很刺激，運氣不好的話會炸掉實驗室)。

第二部份 - 電動車

電動車的12V這個規格，就是抄汽油車啦!

畢竟電動車中的很多零件，使用的還是汽油車的零件，而那些汽油車零件多數是由額定電壓12V或24V的鉛酸電池提供電力。

對電動車而言，不見得要裝備12、24、48V的鉛酸電池，畢竟它的鋰離子動力電池，額定電壓500~900V(各車廠不同)，可以直接使用DC/DC converter轉換成想要的工作電壓。這樣就能直接使用12V的電壓了，不需要另外裝一顆。

但如果電動車想另外裝12V的電池，選擇性也是很多。以下討論幾個。

(1) 裝12V鉛酸電池。這樣就搞笑了，都已經說要環保，還裝鉛酸電池。但也有可能裝啦! 說不定法規沒限制，那為了省錢，就有可能…
(2) 裝12V鋰離子電池。這樣可行，但是成本貴很多。一顆鋰離子電池比DC/DC converter貴好幾倍，車廠會省錢，那這個方案就… (除非車廠考慮的是獨立電源問題，那就會不計成本另外裝一顆)

這裡計算一下，額定電壓12V的鋰離子電池，其工作電壓範圍。

由於鋰離子電池的材料種類繁多(我之前就整理過6種，參考資料附在下面)，目前業界，大多使用鋰三元電池跟鋰鐵電池兩種。

鋰三元電池，單電芯工作電壓範圍2.7~4.2V，為了組成額定電壓12V的電池，通常會使用3個或4個電池芯串聯成一個電池模組來使用，那整個電池模組的工作電壓範圍就變成8.1~12.6V(三串)，10.8~16.8V(四串)

鋰鐵電池，單電芯工作電壓範圍2.5~3.65V，為了組成額定電壓12V的電池，通常會使用4個電池芯串聯成一個電池模組來使用，那整個電池模組的工作電壓範圍就變成10~14.6V

結論

12V鉛酸電池，工作電壓範圍10.8~14.4V

12V鋰三元電池，工作電壓範圍8.1~12.6V(三串)、10.8~16.8V(四串)

12V鋰鐵電池，工作電壓範圍10~14.6V

低於最低工作電壓或高於最高工作電壓，電池壽命都會減少。

如果很久沒用，又量到電壓低於6V，通常就是壞掉了。就算硬要充電充回工作電壓，也用不久，畢竟電池已經損壞。

參考資料

1. 台灣Yuasa: http://www.yuasa.com.tw/service_and_knowledge03.php?lang=
2. Wikipedia: Lead-acid_battery
3. Wikipedia: Lithium-ion battery
4. 期刊: Batteries 10 (2024) 202; DOI: 10.3390/batteries10060202
5. 演講: Engineering integrations, potential applications, and outlooks of Li-ion batteries