Quanto tempo ci vuole per ricaricare una batteria per auto dopo l'inizio?

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Supponendo una tipica batteria al piombo-acido da 12 V per auto (in genere a 13 V o quasi completamente carica) e che occorrono all'incirca 500 A in 3 secondi per avviare un motore, quanto tempo impiegherà a ricaricare la batteria a una determinata carica Vota?

Ecco il mio tentativo da ciò che ricordo della fisica:

12,8 V * 500 A = 6400 W.

Più di 3 secondi che è 19.200 joule.

Quindi, in un mondo perfetto in cui tutta la corrente torna direttamente alla batteria e quant'altro, quanto tempo ci vuole per riguadagnare tutti i miei joule e rimetterli nella mia batteria?

Dato un tasso di carica 2A:

14 V (uscita del caricabatterie?) * 2 A = 28 watt

Ecco dove sono un po 'traballante. Qual è il prossimo? Dividere le joule dalla potenza per ottenere il tempo? Sembra che:

19.200 joule / 28 watt = 11.4 minuti.

Questo è tutto? 11,4 minuti a 2 A e tutti i 19.200 joule sono tornati? Sembra difficile da credere. Il mio caricabatterie ha anche un'impostazione di 10A. Quindi ciò significa che in circa 2,5 minuti, sarà "ricaricato".

Quindi, i miei presupposti sono corretti? Pensi davvero basta usare la tensione di carica per calcolare questo, sembra che si avrebbe bisogno di mettere la tensione di carica in relazione alla capacità della batteria / tensione / qualunque cosa.

battery-charging

— tacca
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14v * 2A = 28 Watt, ma sarebbe vero solo se la batteria fosse a 0v. Se la batteria era a 12 V, c'è solo una differenza di 2 V, 2 V * 2 A = 4 W = Un tempo molto lungo per ricaricarla. Ecco perché gli alternatori per auto in genere funzionano fino a 100A di potenza.

— John U,

Ah, ok, che era un'altra cosa ero incerto circa. Grazie.

— Nick

Suppone anche che il tuo caricabatterie gestisca 2A in una batteria da 12 V, in realtà potrebbe essere molto inferiore quando la tensione della batteria sale a 14 V.

— John U

@JohnU, questo è qualcosa troppo mi chiedevo quanto la tensione sulla batteria salirà proprio come farebbe con un condensatore di carica - abbassando così la corrente di carica. Tuttavia, nel contesto di automobili, non altenators fungono da sorgenti di corrente costante anziché fonti di tensione costante con capacità elevate correnti?

— sherrellbc

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L'uso di corrente e tensione introduce MOLTE incertezze. I suoi calcoli (e quelli nelle risposte che prendono le vostre ipotesi come corrette) sono il modo sopravvalutato. Si dovrebbe prendere il potere motorino di avviamento (di solito 1-1,5 kW, che è ancora sopravvalutato, se si considera il calo di tensione della batteria) e il tempo per avviare l'auto. Controlla qui per il calcolo migliore e adattare le risposte qui sotto: physics.stackexchange.com/questions/57794/... Fondamentalmente non è 19,2 kJ come hai scritto, è solo 4 kJ.

— faro

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No, non è Joules in = Joules out. Per una prima approssimazione, è Coulombs in = Coulombs out. È gli elettroni che fluisce attraverso il circuito che partecipano alla reazione chimica all'interno della batteria (ma l'efficienza non al 100%).

Dimenticare la potenza / calcolo dell'energia / tensione e apporta le ampere secondi per la ricarica pari alle ampere secondi per lo scarico, e quindi moltiplicare per un fattore di correzione per tener conto degli inefficienze.

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

750s = 12,5 minuti

Figura circa 90% di efficienza, così i 12,5 minuti / 0,90 = circa 14 minuti.

— Dave Tweed
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Ok che è molto più semplice. In che modo la tensione gioca in tutto questo? In particolare, cosa succede se si carica a 15 V anziché a 13 V? Come si sceglie una tensione di carica e in che modo influisce sulla carica?

— Nick

@Nick: la tensione di carica influenza semplicemente la corrente istantanea che entra nella batteria, in base alla tensione interna corrente della batteria e alla resistenza interna. Una tensione più alta implica più corrente, ma potrebbe essere necessario limitare la corrente a un determinato valore in base alla struttura fisica della batteria.

— Dave Tweed

Non ho mai pensato molto su questo. Se si collega una batteria scarica (ad esempio 12V) ad un potenziale 15V, si sono essenzialmente cortocircuitando 3V capi della resistenza solo conduttore. Qual è la conseguenza di questo? Supponendo 1 resistenza Ohm, è questo semplicemente l'equivalente di carica della batteria con 3A corrente continua? Nessun ulteriore conseguenza (corrente assumendo può essere fornito)? È anche probabile che un filo sufficientemente breve ha << 1 resistenza Ohm, quindi la corrente è destinato ad essere molto superiore 3A in questo caso.

— sherrellbc

500 CCA è la valutazione massima della batteria. Normalmente sono necessari solo 100-200 A per avviare un'auto, quindi più di 5 minuti per ricaricare la batteria tramite il calcolo.

— SurpriseDog,

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Per "Abbastanza vicino", è possibile utilizzare

T _carica = T _scarico * (i _scarico / i _carica ) * k

k è un fattore di rendimento di corrente adimensionale e varia con la chimica batteria, carica e scarica, stato di carica batteria e fasi lunari (e talvolta anche oggi è festivo), ma per un

batteria al piombo acido: circa 1,1-1,2
batteria agli ioni di litio: circa 1,01
nichel-metallo idruro (NiMH): circa 1,15 a 1.2

Questo dice solo che i tempi di carica e scarica sono inversamente proporzionali al consumo di corrente moltiplicato per una costante variabile.

Il "costante" varia a causa di molti fattori. chimiche di litio non hanno reazioni secondarie che "mangiare" di ingresso corrente. NimH (e NiCd) hanno reazioni chimiche secondarie che fanno roba gas, calore e altre divertenti e consumano una parte dell'energia fornita.

Nota: attuali rapporti sono non lo stesso di energia rapporti di carica.
Durante la carica, il flusso di corrente attraverso la resistenza interna causerà una caduta di tensione tra ingresso ed battery_proper, così V _in deve essere maggiore di V _{battery_proper} come si perde la caduta di corrente attraverso la resistenza interna.

In fase di scarica, la resistenza interna di nuovo cadute di tensione, ma V _out sarà ora inferiore V _{battery_proper} causa di cadute interne. Così si perde in entrambi i modi . Complessivamente,

(efficienza energetica) = k * (V _{out, medio} / V _{in, medio} )

A correnti elevate (ad esempio da una macchina gomito un motorino di avviamento), fino a circa la metà della tensione totale può essere eliminato attraverso la resistenza interna. Ciò significa che un meno completamente carica, a meno di batteria buona condizione 12 vettura V può misurare 6 V ai morsetti durante l'avviamento. La stessa batteria richiede fino a 13,6 & Vb durante la ricarica.

Quindi, l'efficienza di tensione, se scaricata dal gomito e carica quando la batteria è quasi completamente carica, è pari a 6 / 13.6 = ~ 44%. Questo è dopo il 90% di efficienza di cui sopra per piombo.
Così, per esempio, una batteria al piombo nei pressi completamente carica, che è un "po 'stanco" può gestire 0,9 & nbsp: * efficienza energetica 0.44 = ~ 40% per l'energia scaricata sull'energia carica.

— Russell McMahon
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Aspetta, stai dicendo che LiIon e NiMH sono "over-unity"?!?

— Dave Tweed

@DaveTweed - No - sto dicendo che ho avuto discussioni di carica e scarica in mente e li misto. (Di solito penso in termini di "quanta corrente faccio a uscire per 1 A" -. Egli chiede in termini di "quantità di mosto ho messo dentro per ottenere xxx fuori" ho notato questo durante l'editing e mi chiedevo se qualcuno potesse salire su di esso prima ho corretto nella versione finale. Hai fatto :-).

— Russell McMahon

+1 Per portare in fase della luna e festivi. Mi assicuro sempre di coinvolgerli quando parliamo di carburatori con le persone.

— Nick,

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Anche se la batteria garantisce 500A, che è la corrente di picco, quando il motore si arresta e non si può tornare EMF, in modo sostanzialmente il motore è una piccola resistenza e l'induttanza. Dopo le stelle motore in rotazione, dalla forza elettromotrice riduce la corrente assorbita per la batteria. Immagino che queste enormi correnti siano scaricate solo per ms.

— Joan
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Non indovinare. Infatti, il motorino di avviamento per un motore di automobile sta funzionando vicino di stallo corrente per la durata della manovella, finché i fermi motore e rimuove il carico meccanico dal motorino di avviamento. Richiede davvero pochi CV (= pochi kW) per avviare un moderno motore ad alta compressione. Tuttavia, tenere presente che il sistema di ricarica della automobile, con una capacità di 50 a 100 A o più, può ripristinare la carica cranking entro un minuto o due.

— Dave Tweed

@DaveTweed, da dove viene l'assunto nell'OP per la corrente di avviamento a 500A?

— sherrellbc

@sherrellbc: non lo so; dovrete chiedere a lui. Questo è solo il valore che stiamo usando tutti qui per concretezza nella discussione. Sostituisci qualsiasi valore ti piaccia nelle equazioni.

— Dave Tweed

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Se l'avvio del motore richiede 500 A per 3 secondi, vengono utilizzati 1500 ampere-secondi. Se la batteria viene ricaricata a 1 A, poi ci vogliono 1500 secondi (25 minuti) per ottenere 1500 ampere-secondi.

— Edward Melaika
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La tensione di riposo della batteria completo è 13,8 V a temperatura normale. regolatore mette dell'alternatore fuori 14.4 a 14.7 Volt. Questo overpotential è necessaria, altrimenti la batteria non sarebbe mai ottenere pieno, prendendo tempo infinito per carica. Tra l'appoggio e la tensione di carica è una differenza di meno di 1 Volt, che è solo abbastanza bassa che non provoca l'elettrolisi dell'acqua (cioè "bollente" la batteria a secco) in circostanze normali.

La resistenza interna della batteria è così bassa che tale differenza 1 Volt causerebbe circa 50 ampere a fluire nella batteria anche quando è pieno. Tuttavia, le piastre della batteria e l'elettrolita formano anche un condensatore elettrolitico rozzo, che si carica fino a questa differenza e chiude il gap. Questa carica condensatore è quello che si vede quando si misura una batteria di recente carica, e richiede circa un minuto per dissipare dalla fuoriuscita indietro attraverso se stesso.

In effetti, hai una batteria con un condensatore che perde collegato in serie. Quando si avvia la macchina, alcuni della carica nei piatti viene utilizzato, e quando l'alternatore inizia a rimettere in carica, carica questa condensatore prima e tutto ciò che le perdite attraverso quello che è in realtà carica le piastre. Questo è il motivo per cui una batteria al piombo ha bisogno la sovratensione di carica - carica esattamente a 13,8 Volt avrebbe mai ottenere piena.

Quindi, non fa molto importa quanto sia grande il tuo alternatore è - la batteria avrà quello che vuole prendere, e così in realtà dipende dalla batteria di quanto tempo ci vuole per ricaricare indietro dopo l'avviamento della vettura. L'invecchiamento della batteria, sviluppa solfatazione e le piastre corrodono off, l'effetto condensatore diventa più forte e ci vuole più tempo per effettivamente ricaricare la batteria.

Alla fine, quando diventa davvero brutto, sembrerà che la batteria rimanga carica fintanto che si mantengono i cavi jumper accesi, perché tutta la carica è nel condensatore e nessuna nelle piastre effettive.

— Erkko
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