為什麼汽車電瓶電壓為12伏,而不是10伏或者20伏?我覺得這個問題可以從兩方面解答。
1、汽車電瓶的自身特性
因為蓄電池本質上是一種化學儲能設備,充電時把電能轉化為化學能,放電時把化學能轉化成電能。而電壓來自於化學反應時產生的電勢能。
由於不同類型的電池其正負極材料和電解液類型不同,所以在發生化學反應時產生的電勢能就不同,因此電池的電壓也就不同。
家用車的電瓶屬於鉛酸蓄電池,正極為氧化鉛,負極為金屬鉛,電解液為稀硫酸,標稱電壓為2伏。意思就是說你用一個容器裝上稀硫酸,再放入氧化鉛和鉛當正負極使其發生化學反應,產生的電勢能就是2伏。這個電壓與反應物的數量無關。也就是說就算你用一個大水池裝滿稀硫酸,再用非常大的氧化鉛和鉛塊做正負極,得到的電壓仍然是2伏,只是電池容量增大了。
家用車電瓶電壓為12伏,因為電瓶內部塞了6個鉛酸電池單元,每個單元的電壓為2伏,6個串聯起來就是12伏了。
所以說汽車電瓶的電壓只能是2的倍數,具體多少取決於用電需求。
2、汽車的用電需求
家用車電瓶電壓為12伏,10伏的電瓶肯定不行,因為起動機這一關就過不去。但是理論上來說14伏、16伏甚至20伏那是沒問題的,為什麼不用呢?
我覺得這主要是因為早期使用的就是12伏的系統,並且成了標準,一切與家用車有關的電器設備都是按照這個標準去生產的,而且各種車用電器的標準和規範也都是以12伏系統為基準測試發布的,如果隨意更改的話所有相關的設備和標準都要變更,這個成本就比較大了。而目前12伏系統並沒有明顯的短板,因此在沒有特殊需求的情況下肯定還是維持現狀最好。
3、為什麼汽車電瓶實際電壓往往大於12伏?
雖然家用車電瓶規格為12伏,但實際上我們測量時會發現電瓶電壓往往會高於12伏。這是為什麼呢?
其實原因很簡單,因為鉛酸電池放電時產生的電勢能和電解液密度有關,電解液密度越大產生的電勢能就越高。由於充滿電時電解液密度最高,所以此時電瓶電壓最高。隨著電瓶的使用,電解液不斷被消耗,密度逐漸降低,產生的電壓也會越來越小。