Сколько времени занимает зарядка автомобильного аккумулятора после запуска?

Если предположить типичную свинцово-кислотную автомобильную аккумуляторную батарею 12 В (обычно при 13 В или около того, полностью заряженную), и что для запуска двигателя требуется примерно 500 А в течение 3 секунд, сколько времени потребуется для зарядки батареи при любом заданном заряде темп?

Вот моя попытка из того, что я помню о физике:

12,8 В * 500 А = 6400 Вт

За 3 секунды это 19 200 джоулей.

Итак, в идеальном мире, где весь ток возвращается обратно к батарее и так далее, сколько времени потребуется, чтобы восстановить все мои джоули и вернуть их обратно в мою батарею?

Учитывая уровень заряда 2А:

14 В (выход зарядного устройства?) * 2 А = 28 Вт

Здесь я немного шаток. Что дальше? Разделите джоули на мощность, чтобы получить время? Похоже на это:

19 200 Дж / 28 Вт = 11,4 минуты.

Это оно? 11,4 минуты при 2 А и все 19 200 Дж вернулись? Кажется, трудно поверить. Мое зарядное устройство также имеет настройку 10А. Это означает, что примерно через 2,5 минуты он будет «перезаряжен».

Итак, мои предположения верны? Вы действительно просто используете зарядное напряжение, чтобы вычислить это, кажется, что вам нужно будет поставить зарядное напряжение в зависимости от емкости / напряжения аккумулятора / чего-либо еще.

Нет, это не Джоулс, а Джоулс. В первом приближении это кулоны в = кулоны вне. Это электроны, протекающие по цепи, которые участвуют в химической реакции внутри батареи (но не с эффективностью 100%).

Забудьте о расчете энергии / мощности / напряжения и просто установите ампер-секунды для зарядки равными ампер-секундам для разряда, а затем умножьте на коэффициент выдумки для учета неэффективности.

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

750 с = 12,5 минут

Показатель эффективности составляет около 90%, поэтому 12,5 минут / 0,90 = около 14 минут.

Для «Достаточно близко», вы можете использовать

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

k представляет собой коэффициент эффективности тока без единицы измерения и изменяется в зависимости от химического состава аккумулятора, скорости заряда и разряда, состояния заряда аккумулятора и фазы луны (а иногда и того, сегодня ли выходной день), но для

• свинцово-кислотный аккумулятор: около 1,1 до 1,2
• литий-ионный аккумулятор: около 1,01
• никель-металлогидрид (NiMH): около 1,15 до 1,2

Это просто говорит о том, что время зарядки и разрядки обратно пропорционально току, умноженному на переменную константу.

«Константа» варьируется из-за многих факторов. Литиевая химия не имеет вторичных реакций, которые «съедают» ток. NimH (и NiCd) имеют вторичные химические реакции, которые производят газы, тепло и другие забавные вещи и потребляют часть поставляемой энергии.

Примечание: коэффициенты тока не совпадают с коэффициентами заряда энергии .
При зарядке ток, протекающий через внутреннее сопротивление, вызовет падение напряжения между входом и battery_proper, поэтому значение V _in должно быть больше, чем V _{battery_proper, так} как падение тока на внутреннем сопротивлении потеряно.

При разряде внутреннее сопротивление снова понижает напряжение, но V _out теперь будет ниже, чем V _{battery_proper} из-за внутренних падений. Таким образом, вы теряете оба пути . В целом,

(энергоэффективность) = k * (V _{out, среднее} / V _{in, среднее} )

При больших токах (например, от автомобиля, запускающего стартер-двигатель), примерно до половины общего напряжения может падать на внутреннее сопротивление. Это означает, что автомобильный аккумулятор с напряжением менее, чем полностью заряженный, не в хорошем состоянии, может измерить 6 В на клеммах во время запуска. Эта же батарея потребует до 13,6 В при зарядке.

Таким образом, КПД по напряжению, если его разряжать с помощью проворачивания и заряжать, когда аккумулятор почти полностью заряжен, равен 6 / 13,6 = ~ 44%. Это после 90% эффективности, указанной выше для свинцовой кислоты.
Так, например, почти полностью заряженная свинцово-кислотная батарея, которая «немного устала», может справиться с 0,9 & nbsp: * 0,44 = ~ 40% энергоэффективности для разряженной энергии по сравнению с энергией заряда.

Даже если ваша батарея выдает 500 А, это ток ПИК, когда двигатель остановлен и отсутствует обратная ЭДС, поэтому в основном двигатель имеет небольшое сопротивление и индуктивность. После вращения звезд двигателя задняя ЭДС снижает ток, расходуемый на батарею. Я думаю, что эти огромные токи истощаются только для мс.

Если для запуска двигателя требуется 500 А в течение 3 секунд, используется 1500 ампер-секунд. Если аккумулятор заряжается до 1 А, то для получения 1500 ампер-секунд требуется 1500 секунд (25 минут).

Напряжение покоя полностью заряженного аккумулятора составляет 13,8 В при нормальной температуре. Регулятор генератора выдает 14,4–14,7 Вольт. Это перенапряжение необходимо, иначе батарея никогда не будет полностью заряжена, а зарядка займет бесконечное время. Между напряжением покоя и зарядом находится разница менее 1 Вольт, которая достаточно мала, чтобы не вызывать электролиз воды (т.е. «кипение» батареи в сухом состоянии) при нормальных обстоятельствах.

Внутреннее сопротивление батареи настолько низко, что эта разница в 1 вольт приведет к тому, что около 50 ампер попадет в батарею, даже когда она полностью заряжена. Однако пластины аккумуляторов и электролит также образуют сырой электролитический конденсатор, который заряжает до этой разницы и закрывает зазор. Этот заряд конденсатора - это то, что вы видите, когда измеряете недавно заряженную батарею, и для ее рассеивания требуется около минуты.

По сути, у вас есть батарея с конденсатором утечки, подключенным последовательно. Когда вы запускаете автомобиль, часть заряда в пластинах используется, и когда генератор начинает снова подавать заряд, он сначала заряжает этот конденсатор, и все, что протекает через него, - это то, что фактически заряжает пластины. Вот почему свинцово-кислотная батарея нуждается в избыточном потенциале для зарядки - при зарядке ровно 13,8 Вольт она никогда не зарядится полностью.

Таким образом, не имеет большого значения, насколько велик ваш генератор переменного тока - батарея будет брать все, что захочет, и, таким образом, на самом деле это зависит от батареи, сколько времени потребуется для зарядки после запуска автомобиля. По мере того, как батарея стареет, развивается сульфатирование, и пластины разъедаются, эффект конденсатора становится сильнее, и для того, чтобы действительно долить батарею, требуется все больше и больше времени.

В конце концов, когда все становится действительно плохо, может показаться, что батарея держит заряд так же долго, как и кабели-перемычки, потому что весь заряд находится в конденсаторе, а не на реальных пластинах.