Mất bao lâu để sạc lại pin xe sau khi bắt đầu?

Giả sử sử dụng ắc quy axit chì điển hình, ắc quy ô tô 12 V (thường ở mức 13 V hoặc được sạc đầy) và phải mất khoảng 500 A trên 3 giây để khởi động động cơ, sẽ mất bao lâu để sạc lại pin ở bất kỳ lần sạc nào tỷ lệ?

Đây là nỗ lực của tôi từ những gì tôi nhớ về vật lý:

12,8 V * 500 A = 6400 W

Trong 3 giây đó là 19.200 joules.

Vì vậy, trong một thế giới hoàn hảo, nơi tất cả dòng điện quay trở lại vào pin và không có gì, phải mất bao lâu để lấy lại tất cả các joules của tôi và đặt chúng trở lại trong pin của tôi?

Cho một mức phí 2A:

14 V (đầu ra của bộ sạc?) * 2 A = 28 watt

Đây là nơi tôi hơi run rẩy. Cái gì tiếp theo? Chia joules cho công suất để có thời gian? Có vẻ như nó:

19.200 joules / 28 watt = 11,4 phút.

Đó là nó? 11,4 phút lúc 2 A và tất cả 19.200 joules đã trở lại? Có vẻ khó tin. Bộ sạc của tôi cũng có cài đặt 10A. Vì vậy, điều đó có nghĩa là trong khoảng 2,5 phút, nó sẽ được "sạc lại".

Vì vậy, các giả định của tôi là chính xác? Bạn có thực sự chỉ sử dụng điện áp sạc để tính toán điều này không, có vẻ như bạn sẽ cần đặt điện áp sạc liên quan đến dung lượng / điện áp / pin của pin.

Không, đó không phải là Joules in = Joules out. Theo một xấp xỉ đầu tiên, đó là Coulombs trong = Coulombs. Đó là các electron chảy qua mạch tham gia phản ứng hóa học bên trong pin (nhưng không đạt hiệu suất 100%).

Hãy quên đi việc tính toán năng lượng / năng lượng / điện áp và chỉ cần tạo ra ampe-giây để sạc bằng ampe-giây để xả, sau đó nhân với hệ số mờ để tính đến sự không hiệu quả.

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

750s = 12,5 phút

Hình hiệu suất khoảng 90%, vì vậy 12,5 phút / 0,90 = khoảng 14 phút.

Đối với "Đóng đủ", bạn có thể sử dụng

T _phí = T _xả * (i _xả / i _phí ) * k

k là hệ số hiệu suất hiện tại không có đơn vị và thay đổi theo hóa học pin, tốc độ sạc và xả, trạng thái sạc pin và pha của mặt trăng (và đôi khi cho dù hôm nay là ngày nghỉ của ngân hàng), nhưng đối với

• pin axit chì: khoảng 1,1 đến 1,2
• pin lithium ion: khoảng 1,01
• hydrua kim loại niken (NiMH): khoảng 1,15 đến 1,2

Điều này chỉ nói rằng thời gian sạc và xả tỷ lệ nghịch với cống hiện tại nhân với một hằng số biến.

"Hằng số" thay đổi vì nhiều yếu tố. Các hóa chất lithium không có phản ứng thứ cấp "ăn mòn" đầu vào hiện tại. NimH (và NiCd) có các phản ứng hóa học thứ cấp tạo ra khí, nhiệt và các công cụ thú vị khác và tiêu thụ một phần năng lượng được cung cấp.

Lưu ý: Tỷ lệ hiện tại không giống như tỷ lệ phí năng lượng .
Khi sạc, dòng điện qua điện trở nội sẽ gây ra một thả trong điện áp giữa đầu vào và battery_proper, vì vậy V _ở phải được lớn hơn so với V _{battery_proper} như sự sụt giảm hiện nay trên kháng nội bộ sẽ bị mất.

Khi phóng điện, điện trở bên trong lại giảm điện áp, nhưng V _out bây giờ sẽ thấp hơn V _{pin_proper} do giảm bên trong. Vì vậy, bạn mất cả hai cách . Nhìn chung,

(hiệu quả năng lượng) = k * (V _{out, mean} / V _{in, mean} )

Ở các dòng điện cao (chẳng hạn như từ một chiếc xe hơi đang quay động cơ khởi động), có thể giảm đến một nửa tổng điện áp trên điện trở trong. Điều đó có nghĩa là pin xe 12 V ít sạc đầy, dưới tình trạng tốt có thể đo 6 V tại các cực trong quá trình quay. Pin tương tự sẽ cần tới 13,6 & nbap; V khi sạc.

Vì vậy, hiệu suất điện áp, nếu được xả bằng cách quay và sạc khi pin gần được sạc đầy, bằng 6 / 13,6 = ~ 44%. Đây là sau khi hiệu quả 90% được đề cập ở trên cho axit chì.
Vì vậy, ví dụ, pin axit chì được sạc đầy gần "hơi mệt" có thể quản lý 0,9 & nbsp: * 0,44 = ~ 40% hiệu suất năng lượng để xả năng lượng qua năng lượng sạc.

Ngay cả khi pin của bạn cung cấp 500A, đó là dòng PEAK, khi động cơ dừng và không có EMF trở lại, vì vậy về cơ bản, động cơ là một điện trở nhỏ và điện cảm. Sau khi các ngôi sao động cơ quay, EMF phía sau làm giảm mức tiêu hao cho pin. Tôi đoán những dòng điện lớn này được rút cạn chỉ trong ms.

Nếu phải mất 500 A trong 3 giây để khởi động động cơ, 1500 ampere-giây được sử dụng. Nếu pin được sạc lại ở 1 A, thì phải mất 1500 giây (25 phút) để có được 1500 ampere-giây.

Điện áp nghỉ của pin đầy là 13,8 V ở nhiệt độ thường. Bộ điều chỉnh của máy phát điện đưa ra 14,4 đến 14,7 Volts. Mức giá quá cao này là cần thiết nếu không pin sẽ không bao giờ đầy, mất thời gian vô hạn để sạc. Giữa điện áp nghỉ và sạc là chênh lệch dưới 1 Volt, chỉ đủ thấp để không gây ra điện phân nước (tức là "đun sôi" pin khô) trong trường hợp bình thường.

Điện trở trong của pin thấp đến mức chênh lệch 1 Volt này sẽ khiến khoảng 50 ampe chảy vào pin ngay cả khi pin đầy. Tuy nhiên, các tấm pin và chất điện phân cũng tạo thành một tụ điện điện phân thô, tích điện đến mức chênh lệch này và thu hẹp khoảng cách. Sạc tụ điện này là những gì bạn thấy khi bạn đo pin được sạc gần đây và mất khoảng một phút để tiêu tan bằng cách rò rỉ trở lại qua chính nó.

Trong thực tế, bạn có một pin với một tụ điện bị rò rỉ kết nối nối tiếp. Khi bạn khởi động xe, một số điện tích trong các tấm được sử dụng, và khi máy phát điện bắt đầu sạc trở lại, nó sẽ sạc tụ điện này trước và bất kỳ rò rỉ nào là những gì thực sự sạc các tấm. Đây là lý do tại sao pin axit chì cần sạc quá mức để sạc - sạc ở chính xác 13,8 Vôn sẽ không bao giờ đầy.

Vì vậy, không quan trọng máy phát điện của bạn lớn đến mức nào - pin sẽ lấy bất cứ thứ gì nó muốn, và vì vậy nó thực sự phụ thuộc vào pin mất bao lâu để sạc lại sau khi quay xe. Khi pin già đi, phát triển quá trình sunfat hóa và các tấm bị ăn mòn, hiệu ứng tụ điện trở nên mạnh hơn và mất nhiều thời gian hơn để thực sự nạp pin.

Cuối cùng, khi nó trở nên rất tệ, có vẻ như pin sẽ sạc ngay khi bạn giữ dây nhảy, bởi vì tất cả điện tích đều nằm trong tụ điện và không có trong các tấm thực tế.