Jak długo trwa ładowanie akumulatora samochodowego po uruchomieniu?

Zakładając typowy kwasowo-ołowiowy akumulator samochodowy 12 V (zwykle o napięciu 13 V lub w pełni naładowanym) oraz że uruchomienie silnika zajmuje około 500 A w ciągu 3 sekund, ile czasu zajmie naładowanie akumulatora przy danym ładowaniu oceniać?

Oto moja próba tego, co pamiętam z fizyki:

12,8 V * 500 A = 6400 W.

W ciągu 3 sekund to 19200 dżuli.

Więc w idealnym świecie, w którym cały prąd wraca z powrotem do akumulatora i co więcej, ile czasu zajmuje odzyskanie wszystkich dżuli i włożenie ich z powrotem do akumulatora?

Biorąc pod uwagę stawkę opłaty 2A:

14 V (moc wyjściowa ładowarki?) * 2 A = 28 watów

Tutaj jestem trochę niepewny. Co dalej? Podziel dżule przez moc, aby uzyskać czas? Wygląda jak to:

19 200 dżuli / 28 watów = 11,4 minut.

Otóż ​​to? 11,4 minuty przy 2 A i wszystkie 19 200 dżuli powróciło? Trudno w to uwierzyć. Moja ładowarka ma również ustawienie 10A. Oznacza to, że za około 2,5 minuty zostanie „naładowany”.

Czy moje założenia są prawidłowe? Czy naprawdę po prostu używasz napięcia ładowania do obliczenia tego, wydaje się, że musiałbyś ustawić napięcie ładowania w stosunku do pojemności / napięcia akumulatora / cokolwiek innego.

Nie, to nie Joules in = Joules out. W pierwszym przybliżeniu to Coulombs = Coulombs out. To elektrony przepływające przez obwód biorą udział w reakcji chemicznej wewnątrz akumulatora (ale nie ze 100% wydajnością).

Zapomnij o obliczeniach energii / mocy / napięcia i po prostu ustaw wartość amper sekund dla ładowania równą amper sekund dla rozładowania, a następnie pomnóż przez współczynnik krycia, aby uwzględnić nieefektywność.

500A × 3s = 1500 As = 2A × 750s = 10A × 150s

750s = 12,5 minuty

Oblicz około 90% wydajności, więc 12,5 minuty / 0,90 = około 14 minut.

Aby użyć opcji „Wystarczająco blisko”, możesz użyć

_Ładowanie T = _{rozładowanie} T * (i _{rozładowanie} / i _ładowanie ) * k

k jest jednostkowym współczynnikiem wydajności prądu i zmienia się w zależności od składu chemicznego akumulatora, szybkości ładowania i rozładowania, stanu naładowania akumulatora i fazy księżyca (a czasem tego, czy dzisiaj jest święto państwowe), ale dla

• akumulator kwasowo-ołowiowy: około 1,1 do 1,2
• bateria litowo-jonowa: około 1,01
• wodorek niklu i metalu (NiMH): około 1,15 do 1,2

To tylko mówi, że czasy ładowania i rozładowywania są odwrotnie proporcjonalne do prądu pobieranego pomnożonego przez stałą stałą.

„Stała” zmienia się z powodu wielu czynników. Chemia litowa nie ma reakcji wtórnych, które „pochłaniają” prąd wejściowy. NimH (i NiCd) mają wtórne reakcje chemiczne, które wytwarzają gazy, ciepło i inne fajne rzeczy i zużywają część dostarczonej energii.

Uwaga: Wskaźniki prądu nie są takie same jak współczynniki ładowania energii .
Podczas ładowania przepływ prądu przez rezystancję wewnętrzną spowoduje spadek napięcia między wejściem a baterią, więc V _in musi być większe niż V _baterii, ponieważ spadnie prąd na rezystorze wewnętrznym.

Podczas rozładowywania rezystancja wewnętrzna ponownie obniża napięcie, ale V _out będzie teraz niższe niż V _{battery_proport z} powodu spadków wewnętrznych. Więc gubisz w obie strony . Ogólny,

(efektywność energetyczna) = k * (V _{out, średnia} / V _{in, średnia} )

Przy wysokich prądach (np. Z samochodu obracającego rozrusznik-silnik), do około połowy całkowitego napięcia może spaść przez rezystancję wewnętrzną. Oznacza to, że akumulator samochodowy mniej niż w pełni naładowany, w złym stanie technicznym 12 V może mierzyć 6 V na zaciskach podczas rozruchu. Ta sama bateria będzie wymagać do 13,6 & nbap; V podczas ładowania.

Tak więc wydajność napięcia, jeśli jest rozładowywana przez rozruch silnika i ładowana, gdy akumulator jest prawie w pełni naładowany, wynosi 6 / 13,6 = ~ 44%. Jest to po 90% wydajności wspomnianej powyżej dla kwasu ołowiowego.
Na przykład prawie całkowicie naładowana bateria kwasowo-ołowiowa, która jest „nieco zmęczona”, może zarządzać 0,9 & nbsp: * 0,44 = ~ 40% wydajności energetycznej dla energii rozładowanej w stosunku do energii ładowania.

Nawet jeśli akumulator dostarcza 500 A, jest to prąd PEAK, gdy silnik jest zatrzymany i nie ma tylnego pola elektromagnetycznego, więc w zasadzie silnik ma niewielki opór i indukcyjność. Po wirowaniu gwiazd silnika tylny EMF obniża prąd odprowadzany do akumulatora. Wydaje mi się, że te ogromne prądy są odprowadzane tylko przez ms.

Jeśli uruchomienie silnika zajmie 500 A przez 3 sekundy, zostanie użytych 1500 amper sekund. Jeśli akumulator jest ładowany przy 1 A, wówczas uzyskanie 1500 amper sekund trwa 1500 sekund (25 minut).

Napięcie spoczynkowe pełnego akumulatora wynosi 13,8 V w normalnej temperaturze. Regulator alternatora wytwarza 14,4 do 14,7 woltów. Ta nadpotencjał jest konieczna, w przeciwnym razie bateria nigdy się nie zapełni, a ładowanie zajmie nieskończony czas. Między napięciem spoczynkowym a ładowaniem jest różnica mniejsza niż 1 Volt, która jest na tyle niska, że ​​nie powoduje elektrolizy wody (tj. „Wrzenia” akumulatora do sucha) w normalnych warunkach.

Wewnętrzny opór akumulatora jest tak niski, że różnica 1 V spowodowałaby przepływ około 50 amperów do akumulatora, nawet gdy jest on pełny. Jednak płytki baterii i elektrolit tworzą również surowy kondensator elektrolityczny, który ładuje się do tej różnicy i zamyka lukę. To ładowanie kondensatora jest widoczne podczas pomiaru ostatnio naładowanej baterii, a rozproszenie zajmuje około minuty.

W efekcie masz baterię z nieszczelnym kondensatorem połączoną szeregowo. Kiedy uruchamiasz samochód, zużywa się część ładunku na płytkach, a kiedy alternator zaczyna ładować z powrotem, najpierw ładuje ten kondensator i cokolwiek wycieka przez to, co faktycznie ładuje płyty. Właśnie dlatego akumulator kwasowo-ołowiowy wymaga nadmiernego potencjału do ładowania - ładowanie dokładnie przy 13,8 woltach nigdy go nie napełni.

Tak więc nie ma znaczenia, jak duży jest twój alternator - akumulator zajmie wszystko, co zechce, a więc tak naprawdę zależy od akumulatora, jak długo trzeba ładować po rozruchu samochodu. W miarę starzenia się akumulatora, zasiarczania i korozji płyt, efekt kondensatora staje się silniejszy i faktyczne uzupełnianie akumulatora trwa coraz dłużej.

W końcu, gdy robi się naprawdę źle, wygląda na to, że akumulator utrzymuje ładunek tak długo, jak długo trzymasz kable zworkowe, ponieważ cały ładunek jest w kondensatorze, a żaden w rzeczywistych płytkach.