Автомобильный аккумулятор (свинцово-кислотный) разряжается намного быстрее, чем заряжается?

Вы совершенно правы. Проблема сводится к тому, что довольно легко перезарядить свинцово-кислотный аккумулятор, но обычно вы стараетесь не «переразрядить». Поэтому вы должны быть осторожны с последними этапами зарядки. Это не совсем верно для разрядки, но это верно только потому, что вы все равно не хотите полностью разряжать свинцово-кислотный аккумулятор. Если у вас нет батареи с глубоким циклом, вы не хотите использовать более 50% доступного заряда при разрядке. Если вы это сделаете, вы сильно сократите срок службы батареи.

Вы сказали: «...свинцово-кислотный аккумулятор может разряжаться как минимум в 60 раз быстрее, чем заряжаться?» В целом это может быть верно для конкретной системы зарядки, но это зависит от системы зарядки и используемых профилей зарядки. .

Ваша предпосылка слишком упрощена, чтобы охватить все ситуации. Battery University предоставляет вполне достоверную информацию, но обычно не предоставляет высокоточных технических деталей, охватывающих все ситуации. Основная предпосылка заявления в BU-403, на которое вы ссылаетесь, заключается в том, чтобы «узнать, как оптимизировать условия зарядки для продления срока службы». Но представленный профиль зарядки — лишь один из многих возможных вариантов.

Например, конструкция многих систем зарядки автомобильных генераторов обычно представляет собой простую схему с ограничением тока (не CC) и профилем CV. Вы разряжаете аккумулятор примерно на 200-800 А при запуске автомобиля, но заряжаете аккумулятор примерно на 70-100 А, когда он работает. Текущий профиль падает, когда напряжение на клеммах батареи повышается, но профиль простой. Здесь соотношение разрядки/зарядки может быть только 10:1, по крайней мере, в течение короткого времени.

Если вы прочитаете соответствующую информацию об интеллектуальных профилях зарядки, вы сможете лучше понять ситуацию. Начните с чего-то подобного от TI.

Если вам нужны подробные сведения о продлении срока службы батареи, вы можете найти этот документ об использовании VRLA EV. При этом используется профиль ZDV, чтобы обеспечить минимальный перезаряд, но при этом поддерживать полностью заряженное напряжение на клеммах.

Я видел, что для использования на лодках и жилых автофургонах в качестве максимальной скорости зарядки рекомендуется C/5, но более низкие скорости, вероятно, бережнее относятся к аккумулятору. Для использования на судах и в жилых автофургонах вы хотите заряжать аккумулятор как можно быстрее (без повреждений), но для стационарного использования (ИБП и аналогичные приложения) у вас обычно есть много времени между разрядами, поэтому более медленная скорость зарядки практична.

Аккумуляторы для запуска двигателя предназначены для подачи очень больших токов в течение короткого времени. Посмотрите, например, на номинальный ток холодного пуска (CCA) пусковой батареи. Если я правильно помню, для дизельного двигателя на моей лодке требуется пусковая батарея с номиналом CCA 900 А или выше.

Короче говоря, вы правы, аккумуляторы могут разряжаться быстрее, чем заряжаться . А вот с точки зрения эффективности использования дело не в этом.

То, как изначально задан вопрос, не рассматривает некоторые очень важные темы, поскольку батарея по сути является (перезаряжаемым) источником электрической энергии . Вот некоторые важные моменты, которые следует учитывать:

• Какой ток зарядки свинцово-кислотного аккумулятора?
• Каков максимальный ток непрерывной разрядки LA-батареи?
• Сколько максимальный ток прерывистого разряда?
• Как долго аккумулятор может обеспечивать заданный ток разряда?
• Насколько эффективно энергия может быть преобразована во время разряда?
• Приложение: Как автомобильный аккумулятор заряжается с помощью системы зарядки на основе генератора переменного тока?

На большинство этих вопросов я уже ответил в этом посте № 1 , но я представлю здесь некоторые обсуждения, используя ваши данные в качестве гипотетического примера:

Батарея = 12В.
Емкость = 50 Ач.
Усилители холодного пуска: CCA = 250A.

Безопасный зарядный ток ограничен 15%~20% C во время стадии полной зарядки, как я проиллюстрировал в этом другом посте № 2 на первом рисунке.
Итак, И.ч < 10А .

Для батареи AGM SLA безопасный непрерывный ток разряда составляет 3C. Данные AGM, которые я нашел в этом посте, имели максимальный прерывистый (5 с) ток 15 ° C, где CCA (разряд в течение 30 с) составлял около 55% от этого абсолютного максимума, или CCA = 8 ° C, когда максимальное непрерывное значение составляло 3 ° C.
С другой стороны, ваша (гипотетическая) батарея имела CCA = 5C. Тогда я бы предположил, что это батарея с глубоким разрядом, и никаких дополнительных данных нет.
В этом случае я предполагаю , что максимальный непрерывный ток разряда будет 3C/8C x 1C = 18~20A .

Очевидно, вы можете разрядить при CCA = 250 А , но только до 30 с , и напряжение упадет до 7,2 В.
Это может быть полезно для пускового двигателя, работающего в течение 10–20 с, но для питания инвертора электроника, вероятно, отключится раньше, на 10 В. Пожалуйста, проверьте эту первую ссылку ( # 1 ) для получения дополнительной информации.

Важным понятием, о котором не говорят, является количество энергии = Напряжение x Ток x Время или
Энергия (Втч) = Напряжение (В) x Емкость (Ач) .
Сохраненная энергия в виде «V x C» в вашем случае составляет 12 x 50 Ач = 600 Втч. Это значение действительно для скорости разряда 0,05°C = за 20 часов.
Разряжая AGM при C/20 = 2,5А <-> вы получаете 100% C.
Разряжая AGM при C/1 = 50А <-> вы получаете 70% C.
Разряжая на AGM максимум 3С = 150А <-> получается 42% С.

В вашем случае максимальный непрерывный разряд вашей батареи был оценен как 20А , а его продолжительность - всего 42% C; время = (42% x 50)/20 = 1,05 = всего 1 час !

Когда скорость разрядки становится менее эффективной?
Из графика на рисунке 2 поста №2 видно, что скорость разряда должна быть ограничена значением C/5 , иначе батарея потеряет фактическую емкость «%C» более резко.
Опять же, экстраполируя данные этого производителя на другие батареи - пока у нас нет более точных данных, это лучшее предположение, которое у нас есть.

Любопытное наблюдение из имеющихся данных:
оба предела непрерывного тока - максимальный ток заряда и максимальный ток разряда одинаковы , 10A = C/5 .

Производители объявили пределы тока прерывистого разряда как 15C max или CCA; но они не предоставляют информацию (на уровне потребителя) об ограничении прерывистого зарядного тока (соответственно аналогично упомянутым ограничениям в 30 с или 5 с).
Я мог бы предположить, что некоторые производители разрабатывают свои аккумуляторы так, чтобы допускать прерывистые колебания заряда выше C/5, например, вызванные зарядкой генератора переменного тока при переменном вращении двигателя.

Другой момент:
сколько энергии используется и насколько глубоко разряжается аккумулятор для запуска двигателя в течение 30 с ? Предположим, что КПД CCA даже ниже 42 %, например, только половина от него, при 20 %: Энергия = (В x A x Время)/ КПД E = 12 В x 250 А x (30 с/3600) ч / 20 %. = 125 Втч. Эти 125 Втч составляют около 20% от номинальной энергии 600 Втч. Таким образом, из-за этого интенсивного запуска батарея разряжается до 80% состояния заряда , и напряжение батареи не упадет слишком сильно.

Подзарядка от генератора автомобиля :
поскольку аккумуляторная батарея может находиться в автомобиле, генератор переменного тока будет заряжаться быстро, доводя до 10–20 А (или более) в течение нескольких минут (или часов в поездке), с переменной зарядной емкостью, в основном из-за переменной мощности двигателя. скорость/об/мин, пока напряжение не достигнет номинального значения около 14,4 В.
В качестве общей оценки, за каждый час с I.ch = 10 А генератор посылает «12 В» x 10 А x 1 ч = номинальное значение 120 Вт·ч, каким-то образом перезаряжая за 1 ч при 10 А энергию, используемую для этого длительного запуска двигателя в течение 30 с . Полное время зарядки может быть короче, если максимальный начальный зарядный ток выше и фактическое время запуска обычно не превышает 5~10 с.
Фактическое зарядное напряжение действительно выше (13.x до 14,4 В), но здесь я предположил, что оно используется для компенсации электрохимической неэффективности; именно поэтому я использовал те же номинальные 12В.
Точное зарядное напряжение компенсируется температурой окружающей среды — эта ИС, регулирующая генератор переменного тока, имеет график, иллюстрирующий зарядное напряжение в зависимости от рабочей температуры:

Приложение :

Как автомобильный аккумулятор заряжается с помощью системы зарядки на основе генератора переменного тока?
Я нашел интересную статью, в которой обсуждались некоторые детали зарядки в более реалистичных ситуациях, таких как переменная скорость вращения (RPM). Вот коллаж из некоторых рисунков в этой статье, где цветные графики кривых показывают, что реакция системы наддува значительно варьируется в зависимости от частоты вращения двигателя - 750 об/мин, 1500 об/мин и 3000 об/мин.