Quanto tempo leva para recarregar a bateria do carro após o arranque?

Supondo uma bateria típica de carro de 12 V com ácido-chumbo (normalmente a 13 V ou quase totalmente carregada) e que são necessários aproximadamente 500 A por 3 segundos para dar partida no motor, quanto tempo levará para recarregar a bateria a qualquer carga taxa?

Aqui está minha tentativa do que eu lembro sobre física:

12,8 V * 500 A = 6400 W

Durante 3 segundos, são 19.200 joules.

Então, em um mundo perfeito, onde toda a corrente volta diretamente para a bateria e outros enfeites, quanto tempo leva para recuperar todos os meus joules e colocá-los de volta na bateria?

Dada uma taxa de cobrança de 2A:

14 V (saída do carregador?) * 2 A = 28 watts

Aqui é onde eu estou um pouco instável. Qual é o próximo? Divida os joules pela potência para obter tempo? Parece que sim:

19.200 joules / 28 watts = 11,4 minutos.

É isso aí? 11,4 minutos a 2 A e todos os 19.200 joules estão de volta? Parece difícil de acreditar. Meu carregador também possui uma configuração de 10A. Isso significa que em cerca de 2,5 minutos, ele será "recarregado".

Então, minhas suposições estão corretas? Você realmente usa a voltagem de carga para calcular isso, parece que você precisaria colocar a voltagem de carga em relação à capacidade / voltagem da bateria / qualquer outra coisa.

Não, não é Joules in = Joules out. Para uma primeira aproximação, é Coulombs in = Coulombs out. São os elétrons que fluem através do circuito que participam da reação química dentro da bateria (mas não com 100% de eficiência).

Esqueça o cálculo de energia / potência / tensão e faça com que os segundos-ampère para carregamento sejam iguais aos segundos-ampère para descarregar e, em seguida, multiplique por um fator de correção para explicar as ineficiências.

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

750s = 12,5 minutos

Calcule cerca de 90% de eficiência; portanto, 12,5 minutos / 0,90 = cerca de 14 minutos.

Para "Perto o suficiente", você pode usar

_Carga T = _descarga T * (i _descarga / i _carga ) * k

k é um fator de eficiência de corrente sem unidade e varia com a química da bateria, taxas de carga e descarga, estado da carga da bateria e fase da lua (e às vezes se hoje é feriado), mas por um período

• bateria de chumbo-ácido: cerca de 1,1 a 1,2
• bateria de iões de lítio: cerca de 1,01
• hidreto de níquel-metal (NiMH): cerca de 1,15 a 1,2

Isso apenas diz que os tempos de carga e descarga são inversamente proporcionais ao consumo de corrente multiplicado por uma constante variável.

A "constante" varia por causa de muitos fatores. As químicas de lítio não têm reações secundárias que "consomem" a entrada atual. O NimH (e o NiCd) têm reações químicas secundárias que produzem gases, calor e outras coisas divertidas e consomem parte da energia fornecida.

Nota: As taxas atuais não são iguais às taxas de carga de energia .
Ao carregar, o fluxo de corrente através da resistência interna causará uma queda de tensão entre a entrada e o Battery_proper, portanto, V _in deve ser maior que V _{Battery_proper,} pois a queda de corrente na resistência interna é perdida.

Ao descarregar, a resistência interna diminui novamente a tensão, mas a _saída V agora será menor que a _bateria V _inadequada devido a quedas internas. Então você perde para os dois lados . No geral,

(eficiência energética) = k * ( _saída V _{, média} / entrada V _{, média} )

Em correntes altas (como em um carro que liga o motor de partida), até cerca da metade da tensão total pode cair na resistência interna. Isso significa que uma bateria de carro de 12 V com carga ou carga insuficiente pode medir 6 V nos terminais durante a partida. A mesma bateria exigirá até 13,6 V durante o carregamento.

Portanto, a eficiência da tensão, se descarregada pela partida e carregada quando a bateria está quase totalmente carregada, é igual a 6 / 13,6 = ~ 44%. Isso ocorre após a eficiência de 90% mencionada acima para o ácido chumbo.
Assim, por exemplo, uma bateria de chumbo-ácido quase totalmente carregada e "um pouco cansada" pode gerenciar 0,9 & nbsp: * 0,44 = ~ 40% de eficiência energética para energia descarregada sobre energia de carga.

Mesmo que sua bateria ofereça 500A, essa é a corrente PEAK, quando o motor está parado e não há Back EMF, portanto, basicamente, o motor possui uma pequena resistência e indutância. Após as estrelas do motor girarem, o EMF traseiro reduz a corrente drenada para a bateria. Eu acho que essas enormes correntes são drenadas apenas para ms.

Se levar 500 A por 3 segundos para dar partida no motor, 1500 ampere-segundos serão usados. Se a bateria for recarregada a 1 A, são necessários 1500 segundos (25 minutos) para obter 1500 ampere-segundos.

A tensão de repouso da bateria cheia é de 13,8 Volts à temperatura normal. O regulador do alternador produz 14,4 a 14,7 Volts. Esse excesso de potencial é necessário ou a bateria nunca ficaria cheia, levando um tempo infinito para carregar. Entre a tensão de repouso e a carga, há uma diferença menor que 1 volt, que é baixa o suficiente para não causar eletrólise da água (isto é, "ferver" a bateria seca) em circunstâncias normais.

A resistência interna da bateria é tão baixa que essa diferença de 1 volt causaria um fluxo de cerca de 50 amperes na bateria, mesmo quando estiver cheia. No entanto, as placas da bateria e o eletrólito também formam um capacitor eletrolítico bruto, que carrega até essa diferença e fecha a lacuna. Essa carga do capacitor é o que você vê quando mede uma bateria carregada recentemente e leva cerca de um minuto para se dissipar, vazando de volta.

Na verdade, você possui uma bateria com um capacitor com vazamento conectado em série. Quando você liga o carro, parte da carga nas placas é usada e, quando o alternador começa a colocar a carga de volta, ele carrega primeiro esse capacitor e o que vazar é o que realmente carrega as placas. É por isso que uma bateria de chumbo-ácido precisa do excesso de potencial para carregar - carregar a exatamente 13,8 Volts nunca a carregaria.

Portanto, não importa muito o tamanho do seu alternador - a bateria levará o que quiser e, portanto, depende da bateria quanto tempo leva para carregar depois de dar a partida no carro. À medida que a bateria envelhece, desenvolve a sulfatação e as placas corroem, o efeito do capacitor se torna mais forte e leva mais e mais tempo para realmente recarregar a bateria.

Eventualmente, quando fica muito ruim, parece que a bateria mantém a carga apenas enquanto você mantiver os cabos de ligação, porque toda a carga está no capacitor e nenhuma nas placas reais.