Скільки часу потрібно зарядити автомобільний акумулятор після запуску?

Якщо припустити типовий свинцево-кислий автомобільний акумулятор на 12 В (як правило, на 13 В або так повністю заряджений), і що для запуску двигуна потрібно приблизно 500 А, скільки часу знадобиться, щоб зарядити акумулятор при будь-якій заданій зарядці ставка?

Ось моя спроба з того, що я пам’ятаю про фізику:

12,8 В * 500 А = 6400 Вт

За 3 секунди це 19 200 джоулів.

Отже, в ідеальному світі, де весь струм повертається назад до акумулятора і багато іншого, скільки часу потрібно, щоб відновити всі мої джоулі і покласти їх назад у свою батарею?

З урахуванням швидкості заряду 2А:

14 В (вихід зарядного пристрою?) * 2 А = 28 Вт

Ось де я трохи хитнувся. Що далі? Розділіть джоулів за потужністю, щоб отримати час? Схоже, це:

19200 джоулів / 28 Вт = 11,4 хвилини.

Це воно? 11,4 хвилини на 2 А і всі 19 200 джоулів повернулися? Здається, важко повірити. Мій зарядний пристрій також має налаштування 10А. Тож це означає, що приблизно через 2,5 хвилини він буде "заряджений".

Отже, чи правильні мої припущення? Чи справді ви просто використовуєте зарядну напругу, щоб обчислити це, здається, вам знадобиться поставити зарядну напругу відповідно до ємності / напруги акумулятора / як би там не було.

Ні, це не джоулі в = джоулі. До першого наближення це Coulombs у = Coulombs out. Електрони, що протікають по ланцюгу, беруть участь у хімічній реакції всередині акумулятора (але не зі 100% ефективністю).

Забудьте про розрахунок енергії / потужності / напруги і просто зробіть ампер секунди для зарядки, рівну амперсекундам для розряду, а потім помножте на коефіцієнт видуву, щоб врахувати неефективність.

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

750с = 12,5 хв

Показник приблизно 90% ефективності, тому 12,5 хвилин / 0,90 = близько 14 хвилин.

Для "Досить близько" ви можете використовувати

T _заряд = T _розряд * (i _розряд / i _заряд ) * k

k - коефіцієнт ефективності струму без одиниць і залежить від хімії акумулятора, швидкості заряду та розряду, стану заряду акумулятора та фази Місяця (а іноді, чи є сьогодні святом у банку), але для

• свинцево-кислотна батарея: приблизно від 1,1 до 1,2
• літій-іонний акумулятор: близько 1,01
• гідрид нікелю-металу (NiMH): від 1,15 до 1,2

Це просто говорить про те, що час заряду і розряду обернено пропорційний потоку стоку, помноженому на змінну постійну.

"Константа" змінюється через багато факторів. У літієвих хіміків немає вторинних реакцій, які "з'їдають" струм. NimH (і NiCd) мають вторинні хімічні реакції, які створюють гази, тепло та інші забавні речі та споживають частину енергії, що подається.

Примітка: Коефіцієнти струму не збігаються із коефіцієнтами заряду енергії .
Під час зарядки струм струму через внутрішній опір спричинить падіння напруги між входом та акумулятором_пропер, тому V _в повинен бути більше, ніж V _{акумулятор_пропер} оскільки струму через внутрішній опір втрачається.

Під час розрядки внутрішній опір знову падає напруга, але V _вихід тепер буде нижчим, ніж _{V_ батарея} через внутрішні падіння. Так ви втрачаєте обидва способи . Загалом,

(енергоефективність) = k * (V _{вихід, середнє значення} / V _{в, середнє значення} )

При великих струмах (наприклад, від автомобіля, що спрацьовує мотор стартера), до внутрішнього опору може знижуватися приблизно половина загальної напруги . Це означає, що менше, ніж повністю заряджений, менший, ніж у хорошому стані, 12 В автомобільний акумулятор може виміряти 6 В на клемах під час спрацювання. Цей же акумулятор вимагатиме до 13,6 & nbap; V під час зарядки.

Отже, ефективність напруги, якщо її розряджати за допомогою кривошипа та заряджати, коли акумулятор майже повністю заряджений, дорівнює 6 / 13,6 = ~ 44%. Це після 90% ефективності, зазначеної вище для свинцевої кислоти.
Так, наприклад, майже повністю заряджений свинцево-кислотний акумулятор, який "трохи стомився", може керувати 0,9 & nbsp: * 0,44 = ~ 40% енергоефективності для розрядженої енергії над енергією заряду.

Навіть якщо ваш акумулятор подає 500А, це струм PEAK, коли двигун зупиняється і немає заднього ЕРС, тому в основному мотор має невеликий опір і індуктивність. Після обертання зірок двигуна, задній ЕРС знижує струм, злитий для акумулятора. Я здогадуюсь, що ці величезні струми зливають лише для мс.

Якщо для запуску двигуна потрібно 500 А протягом 3 секунд, використовується 1500 ампер секунд. Якщо акумулятор заряджається в 1 А, то для отримання 1500 ампер-секунд потрібно 1500 секунд (25 хвилин).

Напруга спокою повного акумулятора при нормальній температурі становить 13,8 Вольт. Регулятор генератора вимикає від 14,4 до 14,7 вольт. Цей надмірний потенціал є необхідним, інакше акумулятор ніколи не заповниться, забираючи нескінченний час для зарядки. Між напругою спокою та зарядки є різниця менше 1 Вольт, що достатньо низька, щоб вона не викликала електролізу води (тобто "кипіння" акумулятора насухо) за звичайних обставин.

Внутрішній опір батареї настільки низький, що ця різниця в 1 Вольт призведе до того, що в акумулятор потече близько 50 ампер, навіть коли він наповнений. Однак пластини акумуляторів і електроліт також утворюють сирий електролітичний конденсатор, який заряджається до цієї різниці і закриває зазор. Цей заряд конденсатора - це те, що ви бачите, коли вимірюєте нещодавно заряджений акумулятор, і його розсіювання займає близько хвилини, просочуючись назад через себе.

Насправді у вас є акумулятор з герметичним конденсатором, підключеним послідовно. Коли ви запускаєте машину, використовується деяка частина заряду в тарілках, і коли генератор запускає заряд, він заряджає спочатку цей конденсатор, і все, що протікає, - це те, що фактично заряджає пластини. Ось чому свинцево-кислотному акумулятору потрібен надпотенціал для зарядки - зарядка рівно 13,8 вольт ніколи не заповнить його.

Отже, не важливо, наскільки великий ваш генератор - акумулятор візьме все, що він захоче, і тому від акумулятора насправді залежить, скільки часу потрібно зарядити назад після прокрутки автомобіля. По мірі старіння акумулятора, розвитку сульфації і пластин роз’їдаються, ефект конденсатора стає все сильнішим, і для поповнення акумулятора потрібно більше і довше.

Врешті-решт, коли стає дуже погано, здається, що акумулятор тримає заряд так само, доки ви тримаєте перемикачі кабелів, тому що весь заряд знаходиться в конденсаторі, а в фактичних пластинах немає.