Başladıktan sonra bir araba aküsünün şarj edilmesi ne kadar sürer?

Tipik bir kurşun asit, 12 V araç aküsü (tipik olarak 13 V veya tam şarjlı) varsayarsak ve bir motorun çalıştırılmasının kabaca 500 A olması, akünün herhangi bir şarjla şarj edilmesi ne kadar sürer oran?

İşte fizik hakkında hatırladığım girişimler:

12,8 V * 500 A = 6400 W

3 saniyede 19.200 jul.

Peki, tüm akımın aküye geri döndüğü ve neyin olmadığı mükemmel bir dünyada, tüm joule'leri geri kazanmak ve bunları akümülatöre geri koymak ne kadar sürer?

2A şarj oranı göz önüne alındığında:

14 V (şarj cihazı çıkışı?) * 2 A = 28 watt

Burası biraz titrek olduğum yer. Sıradaki ne? Zaman almak için joule watt ile bölün? Öyle görünüyor:

19.200 jul / 28 watt = 11.4 dakika.

Bu kadar? 2 A'da 11.4 dakika ve tüm 19.200 jul geri mi döndü? İnanması zor görünüyor. Şarj cihazımın da 10A ayarı var. Yani bu yaklaşık 2,5 dakika içinde "şarj edilecek" anlamına gelir.

Öyleyse, varsayımlarım doğru mu? Bunu hesaplamak için gerçekten şarj voltajını kullanıyor musunuz, şarj voltajını akünün kapasitesine / voltajına / neye göre koymanız gerekir.

Hayır, Joules in = Joules out değil. İlk yaklaşım olarak, Coulombs in = Coulombs out. Akünün içindeki kimyasal reaksiyona katılan (% 100 verimlilikte değil) devreden geçen elektronlardır.

Enerji / güç / voltaj hesaplamasını unutun ve şarj için amper-saniyeleri deşarj için amper-saniyeye eşit yapın ve ardından verimsizlikleri hesaba katmak için bir fudge faktörü ile çarpın.

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

750s = 12.5 dakika

Verimlilik yaklaşık% 90, dolayısıyla 12.5 dakika / 0.90 = yaklaşık 14 dakika.

"Yeterince yakın" için şunu kullanabilirsiniz:

T _şarjı = T _deşarj * (i _deşarj / i _şarj ) * k

k birimsiz bir akım verimlilik faktörüdür ve pil kimyası, şarj ve deşarj oranları, pil şarj durumu ve ayın evresi (ve bazen bugün bir banka tatili olup olmadığı), ama bir için

• kurşun asit akü: yaklaşık 1.1 ila 1.2
• lityum iyon pil: yaklaşık 1.01
• nikel-metal hidrit (NiMH): yaklaşık 1.15 ila 1.2

Bu sadece şarj ve deşarj sürelerinin değişken bir sabit ile çarpılan akım tahliyesi ile ters orantılı olduğunu söylüyor.

"Sabit" birçok faktöre bağlı olarak değişir. Lityum kimyalarının akım girdisini "yiyen" ikincil reaksiyonları yoktur. NimH (ve NiCd) gazlar, ısı ve diğer eğlenceli şeyleri yapan ve verilen enerjinin bir kısmını tüketen ikincil kimyasal reaksiyonlara sahiptir.

Not: Akım oranları Enerji yük oranları ile aynı değildir . Şarj işlemi, iç direncin geçen akım akışının neden olur damla V, böylece giriş ve battery_proper arasındaki voltaj _içinde olmalıdır olması daha V daha _{battery_proper}
iç direncine karşı akım damla kaybedilir.

_{Boşaltırken} , dahili direnç tekrar voltajı düşürür, ancak V _çıkışı artık dahili düşüşler nedeniyle V _{battery_proper'dan} daha düşük olacaktır . Böylece her iki yolu da kaybedersiniz . Genel olarak,

(enerji verimliliği) = k * (V _{çıkışı, ortalama} / V _{girişi, ortalama} )

Yüksek akımlarda (bir marş motorunu krank eden bir araba gibi), toplam voltajın yaklaşık yarısı kadarı iç direnç boyunca düşebilir . Bu, tam şarjdan daha az, iyi durumdan daha az 12 V araç aküsünün marş sırasında terminallerde 6 V ölçebileceği anlamına gelir. Aynı pilin şarj edilirken 13,6 & nbap; V'ye kadar olması gerekir.

Bu nedenle, krank ile boşalan ve akü neredeyse tamamen şarj olduğunda şarj edilen voltaj verimliliği 6 / 13.6 = ~% 44'e eşittir. Bu, kurşun asidi için yukarıda belirtilen% 90 verimden sonradır.
Böylece, örneğin, "biraz yorgun" olan neredeyse tamamen şarj edilmiş bir kurşun asit batarya, 0.9 & nbsp'yi yönetebilir: * 0.44 = ~ şarj enerjisi üzerinden deşarj edilen enerji için ~% 40 enerji verimliliği.

Bataryanız 500A verse bile, motor durdurulduğunda ve Back EMF olmadığında PEAK akımı budur, bu nedenle temelde motor küçük bir direnç ve endüktanstır. Motor dönmeye başladıktan sonra, arka EMF akü için boşalan akımı düşürür. Sanırım bu büyük akımlar sadece ms için boşaltılıyor.

Motoru çalıştırmak için 3 saniye 500 A gerekiyorsa, 1500 amper saniye kullanılır. Pil 1 A'da şarj edilirse, 1500 amper saniye almak 1500 saniye (25 dakika) sürer.

Dolu bataryanın dinlenme voltajı normal sıcaklıkta 13,8 Volttur. Alternatörün regülatörü 14.4 ila 14.7 Volt üretir. Bu aşırı potansiyel gereklidir, aksi takdirde pil asla dolmaz ve şarj edilmesi sonsuz zaman alır. Dinlenme ve şarj voltajı arasında 1 Volt'tan daha düşük bir fark vardır, bu da normal şartlar altında suyun elektrolizine (yani, akünün "kaynamasına") neden olmayacak kadar düşüktür.

Bataryanın dahili direnci o kadar düşüktür ki, bu 1 Volt fark, dolu olsa bile bataryaya yaklaşık 50 amper akmasına neden olur. Bununla birlikte, akü plakaları ve elektrolit de bu farka yüklenen ve boşluğu kapatan ham bir elektrolitik kapasitör oluşturur. Bu kapasitör şarjı, yakın zamanda şarj edilmiş bir pili ölçerken gördüğünüz şeydir ve kendi kendine geri sızarak dağılması yaklaşık bir dakika sürer.

Aslında, seri olarak bağlanmış sızdıran kapasitörlü bir piliniz var. Arabayı çalıştırdığınızda, plakalardaki yükün bir kısmı kullanılır ve alternatör şarjı tekrar takmaya başladığında, önce bu kapasitörü doldurur ve sızıntı yapan şey aslında plakaları şarj eden şeydir. Bu nedenle bir kurşun-asit bataryanın şarj edilmesi için aşırı potansiyele ihtiyacı vardır - tam olarak 13,8 Volt'ta şarj etmek asla tam olarak dolmaz.

Bu nedenle, alternatörünüzün ne kadar büyük olduğu önemli değildir - pil almak istediği her şeyi alacaktır ve bu nedenle aracı krankladıktan sonra ne kadar sürede şarj edileceği aküye bağlıdır. Pil eskidikçe, sülfatlaştıkça ve plakalar korozyona uğradıkça, kapasitör etkisi güçlenir ve pili doldurmak daha uzun ve daha uzun sürer.

Sonunda gerçekten kötüleştiğinde, jumper kablolarını açık tuttuğunuz sürece pil şarjı tutar gibi görünecektir, çünkü tüm şarj kapasitördedir ve gerçek plakalarda yoktur.