ใช้เวลานานเท่าใดในการชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์หลังจากเริ่มทำงาน

สมมติว่ามีตะกั่วกรดโดยทั่วไปแบตเตอรี่รถยนต์ 12 V (โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 13 V หรือชาร์จจนเต็ม) และใช้เวลาประมาณ 500 A ในระยะเวลา 3 วินาทีในการสตาร์ทเครื่องยนต์ใช้เวลานานเท่าใดในการชาร์จแบตเตอรี่ที่ประจุใด ๆ ประเมินค่า?

นี่คือความพยายามของฉันจากสิ่งที่ฉันจำเกี่ยวกับฟิสิกส์:

12.8 V * 500 A = 6400 W

นานกว่า 3 วินาทีนั่นคือ 19,200 จูล

ดังนั้นในโลกที่สมบูรณ์แบบที่กระแสไฟฟ้าทั้งหมดไหลย้อนกลับเข้าสู่แบตเตอรี่และไม่ต้องใช้เวลานานแค่ไหนที่จะฟื้นจูลทั้งหมดของฉันและนำกลับมาใส่ในแบตเตอรี่ของฉัน

รับอัตราการชาร์จ 2A:

14 V (เอาต์พุตของเครื่องชาร์จ?) * 2 A = 28 วัตต์

ที่นี่ฉันสั่นเล็กน้อย อะไรต่อไป? แบ่งจูลส์ด้วยวัตต์เพื่อให้ได้เวลา? ดูเหมือนว่า:

19,200 จูล / 28 วัตต์ = 11.4 นาที

แค่นั้นแหละ? 11.4 นาทีที่ 2 A และ 19,200 จูลกลับมาแล้วเหรอ? ดูเหมือนยากที่จะเชื่อ ที่ชาร์จของฉันยังมีการตั้งค่า 10A ดังนั้นหมายความว่าในอีกประมาณ 2.5 นาทีมันจะ "ชาร์จใหม่"

ดังนั้นสมมติฐานของฉันถูกต้องหรือไม่ คุณเพียงแค่ใช้แรงดันไฟฟ้าการชาร์จเพื่อคำนวณสิ่งนี้ดูเหมือนว่าคุณจะต้องใส่แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่สัมพันธ์กับความจุ / แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ / อะไรก็ตาม

ไม่ไม่ใช่ Joules ใน = Joules สำหรับการประมาณครั้งแรกนั้นคือคูลอมบ์เป็น = คูลอมบ์ออก มันเป็นอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านวงจรที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีภายในแบตเตอรี่ (แต่ไม่มีประสิทธิภาพ 100%)

ลืมเกี่ยวกับการคำนวณพลังงาน / พลังงาน / แรงดันไฟฟ้าและเพียงแค่ทำแอมป์ - วินาทีสำหรับการชาร์จเท่ากับแอมป์ - วินาทีสำหรับการปลดปล่อยแล้วคูณด้วยปัจจัยเหลวไหลเพื่อพิจารณาความไร้ประสิทธิภาพ

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

750s = 12.5 นาที

รูปที่ประมาณ 90% ประสิทธิภาพดังนั้น 12.5 นาที / 0.90 = ประมาณ 14 นาที

สำหรับ "Close พอ" คุณสามารถใช้

T _charge = T _discharge * (ฉัน_{คายประจุ} / i _charge ) * k

k เป็นปัจจัยประสิทธิภาพในปัจจุบันที่ไม่มีหน่วยและแตกต่างกันไปตามเคมีแบตเตอรี่, อัตราการชาร์จและการคายประจุ, สถานะของประจุแบตเตอรี่และระยะของดวงจันทร์ (และบางครั้งไม่ว่าวันนี้จะเป็นวันหยุดธนาคาร) แต่สำหรับ

• แบตเตอรี่ตะกั่วกรด: ประมาณ 1.1 ถึง 1.2
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: ประมาณ 1.01
• นิกเกิล - เมทัลไฮไดรด์ (NiMH): ประมาณ 1.15 ถึง 1.2

นี่เพิ่งบอกว่าเวลาการชาร์จและการคายประจุจะแปรผกผันกับการระบายน้ำในปัจจุบันคูณด้วยค่าคงที่ตัวแปร

"คงที่" แตกต่างกันไปเนื่องจากปัจจัยหลายอย่าง ลิเธียมเคมีไม่มีปฏิกิริยาทุติยภูมิที่ "กิน" อินพุตปัจจุบัน NimH (และ NiCd) มีปฏิกิริยาเคมีรองที่ทำให้ก๊าซความร้อนและสิ่งสนุกสนานอื่น ๆ และใช้พลังงานที่ให้มา

หมายเหตุ: อัตราส่วนปัจจุบันไม่เหมือนกับอัตราส่วนค่าพลังงาน
เมื่อชาร์จ, การไหลของกระแสผ่านความต้านทานภายในจะทำให้เกิดการลดลงของแรงดันไฟฟ้าระหว่าง input และ battery_proper ดังนั้น V _ใน ต้องเป็นมากขึ้นกว่า V _{battery_proper}เป็นลดลงในปัจจุบันทั่วต้านทานภายในจะหายไป

เมื่อคายประจุความต้านทานภายในจะลดแรงดันอีกครั้งแต่ V _outจะต่ำกว่า V _{battery_proper}เนื่องจากหยดภายใน ดังนั้นคุณจะสูญเสียทั้งสองวิธี โดยรวม,

(ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน) = k * (V _{out, Mean} / V _{in, mean} )

ที่กระแสสูง (เช่นจากรถหมุนมอเตอร์สตาร์ท) ประมาณครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดอาจจะลดลงตามแนวต้านภายใน นั่นหมายความว่าแบตเตอรี่ที่มีประจุน้อยกว่าที่ชาร์จเต็มกำลังดีน้อยกว่าสภาพดี 12 V อาจวัดได้ที่ 6 V ที่ขั้วระหว่างการหมุน แบตเตอรี่เดียวกันจะต้องการมากถึง 13.6 & nbap; V เมื่อชาร์จ

ดังนั้นประสิทธิภาพของแรงดันไฟฟ้าหากคายประจุด้วยการเหวี่ยงและชาร์จเมื่อแบตเตอรี่เกือบเต็มแล้วจะมีค่าเท่ากับ 6/13.6 = ~ 44% นี่คือประสิทธิภาพ 90% ที่กล่าวถึงข้างต้นสำหรับกรดตะกั่ว
ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ชาร์จจนเต็มซึ่งใกล้เคียงกับ "เหนื่อยเล็กน้อย" อาจจัดการ 0.9 & nbsp: * 0.44 = ~ 40% ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับการปล่อยพลังงานมากกว่าพลังงานที่ชาร์จ

แม้ว่าแบตเตอรี่ของคุณจะส่ง 500A นั่นคือกระแสไฟฟ้าสูงสุดเมื่อมอเตอร์หยุดทำงานและไม่มี EMF ย้อนกลับดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมอเตอร์จะมีความต้านทานและการเหนี่ยวนำเล็กน้อย หลังจากที่ยานยนต์หมุนรอบตัว EMF ด้านหลังจะลดกระแสไฟฟ้าที่เหลือลงสำหรับแบตเตอรี่ ฉันเดาว่ากระแสน้ำขนาดใหญ่เหล่านี้หมดไปแล้วสำหรับ ms เท่านั้น

หากใช้เวลา 500 A เป็นเวลา 3 วินาทีในการสตาร์ทเครื่องยนต์จะใช้ 1500 แอมป์ - วินาที หากแบตเตอรี่ชาร์จใหม่ที่ 1 A จะใช้เวลา 1500 วินาที (25 นาที) เพื่อรับ 1500 แอมป์วินาที

แรงดันไฟฟ้าที่เหลือของแบตเตอรี่เต็มคือ 13.8 โวลท์ที่อุณหภูมิปกติ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำให้ 14.4 ถึง 14.7 โวลต์ การใช้พลังงานมากเกินไปเป็นสิ่งจำเป็นหรือไม่เช่นนั้นแบตเตอรี่จะไม่ได้รับการชาร์จเต็ม ระหว่างการพักและแรงดันการชาร์จมีความแตกต่างน้อยกว่า 1 โวลต์ซึ่งต่ำพอที่จะไม่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในน้ำ (เช่น "การต้ม" แบตเตอรี่แห้ง) ภายใต้สถานการณ์ปกติ

ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่อยู่ในระดับต่ำจนความแตกต่าง 1 โวลต์นี้จะทำให้ประมาณ 50 แอมป์ไหลเข้าสู่แบตเตอรี่แม้ว่าจะเต็ม อย่างไรก็ตามแผ่นแบตเตอรีและอิเล็กโทรไลต์ยังสร้างตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าอิเล็กโทรไลต์ดิบซึ่งคิดค่าความแตกต่างนี้และปิดช่องว่าง ค่าตัวเก็บประจุนี้เป็นสิ่งที่คุณเห็นเมื่อคุณวัดแบตเตอรี่ที่เพิ่งชาร์จและใช้เวลาประมาณหนึ่งนาทีในการกระจายตัวโดยการรั่วไหลกลับมาเอง

ผลที่ได้คือคุณมีแบตเตอรี่ที่มีตัวเก็บประจุรั่วเชื่อมต่อเป็นชุด เมื่อคุณสตาร์ทรถยนต์จะมีการชาร์จประจุในแผ่นบาง ๆ และเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเริ่มประจุกลับเข้าไปมันจะเรียกเก็บประจุตัวเก็บประจุนี้ขึ้นก่อน นี่คือเหตุผลว่าทำไมแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจึงต้องใช้พลังงานมากเกินไปในการชาร์จ - การชาร์จที่ 13.8 โวลท์จะไม่ทำให้เต็ม

ดังนั้นมันไม่สำคัญว่ากระแสสลับของคุณจะมีขนาดใหญ่เท่าไร - แบตเตอรี่จะใช้ทุกอย่างที่ต้องการและมันก็ขึ้นอยู่กับแบตเตอรี่ว่าจะใช้เวลานานแค่ไหนในการชาร์จกลับมาหลังจากการหมุนรถ เมื่ออายุแบตเตอรี่พัฒนาซัลเฟตและเพลตกัดกร่อนผลของตัวเก็บประจุจะแข็งแกร่งขึ้นและใช้เวลานานขึ้นในการเติมแบตเตอรี่

ในที่สุดเมื่อมันแย่จริงๆมันจะดูเหมือนว่าแบตเตอรี่เก็บประจุตราบเท่าที่คุณเปิดสายจัมเปอร์ไว้เพราะประจุทั้งหมดอยู่ในตัวเก็บประจุและไม่มีในแผ่นจริง