Ток генератора при зарядке разряженного аккумулятора

Я нашел несколько графиков напряжение-ток-обороты для автомобильных генераторов и не совсем понял одну вещь. По сути, мой генератор рассчитан на 75 А (маленький автомобиль), который он должен выдавать выше 2000 об / мин или около того. Ниже этого числа оборотов генератор будет выдавать меньший ток (из-за более низкой входной мощности (об/мин*крутящий момент)). В любом случае он будет пытаться поддерживать напряжение в пределах 14,0-14,4 В, если только не будет перегрузки, когда напряжение упадет.

Теперь свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать со скоростью 0,1C (10 часов), чтобы сохранить их работоспособность. Что-нибудь быстрее, и вы будете покупать новый в ближайшее время. Итак, что произойдет, если я поставлю здоровую (с низким внутренним сопротивлением), но едва заряженную батарею? Если я подключу к нему 14 В, он легко потянет 50 ампер. Однако для поддержания работоспособности батареи ток должен быть ограничен до 5 А или около того (для батареи емкостью 50 Ач).

Вопрос: есть ли какой-то токоограничивающий механизм для этого сценария, чтобы не убить батарею? Или мы все должны предположить, что мы должны покупать новые батареи каждый год, если мы не используем машину часто и позволяем ей разряжаться до 11В?

Я думаю, что Чарльз говорит, что обычно вы устанавливаете полностью заряженную батарею и никогда не сталкиваетесь с такой ситуацией. Перед установкой вы можете зарядить аккумулятор от чего-то вроде лабораторного источника питания, ток которого ограничен 5 А, или от специального зарядного устройства. Если у вас есть другой вариант использования, укажите это в вопросе. Существуют батареи «глубокого цикла» и другие способы зарядки для других случаев использования.
Из всех ответов похоже, что мой вопрос как-то неясен. Перефразируя: что произойдет, если моя батарея в хорошем состоянии (внутреннее сопротивление Ri=0,05 Ом) и почти полностью разряжена (Vbat=11 В)? Это основной закон Ома: если генератор выдает 14 В, ток равен (14-11)/0,05 = 60 А. В зависимости от генератора переменного тока и оборотов, это будет ограничено до 30-60 А, что по-прежнему намного превышает номинальный зарядный ток 5 А для этих батарей. Итак, вопрос: есть ли какой-то механизм в цепи 12 В автомобиля, чтобы ограничить зарядный ток, скажем, 5 А, но при этом обеспечить 60+ ампер, если это нужно другим системам?
Да, есть. Капельное зарядное устройство.
Устанавливали в машину? Ты просто играешь умно? Я знаю все о внешних зарядных устройствах. Мой вопрос касается стандартного оборудования на борту автомобиля.
Кажется, все говорят, не делай этого. Если ваш вариант использования — автомобиль, который используется только раз в несколько месяцев, зарядное устройство будет дешевле, чем новые батареи. Это не тот вариант использования, о котором действительно беспокоятся производители автомобилей, поэтому, конечно, они не будут устанавливать его для вас.
Почему бы вам не изобрести устройство, которое вы хотели бы иметь?

Ответы (3)

У вас уже, очевидно, есть хороший ответ от Чарльза, но мне хочется написать, так что вот =).

Это приведет к высоким зарядным токам и некоторой степени износа батареи и выделению газа. Свинцово-кислотные аккумуляторы, однако, являются одним из наиболее устойчивых химических элементов к плохому обращению с этим и другими типами, так что это помогает. Очевидно, что вы можете свести к минимуму износ батареи, используя зарядное устройство, когда это происходит, но по сравнению со многими другими формами повреждения батареи, делать это несколько раз в год, когда вам нужно повысить уровень заряда вашего автомобиля, нецелесообразно. Простое хранение аккумулятора в разных состояниях заряда может сильно повлиять на его срок службы. Люди были бы гораздо более неохотно подбадривать друг друга, если бы им приходилось ждать и подзаряжать машины друг друга. Вместо этого мы часто используем работающую машину для запуска другой машины, что, без сомнения, вызывает высокие зарядные токи, отключаем и позволяем теперь работающей машине заряжаться. Автомобильные аккумуляторы спроектированы таким образом, что разумное количество этого заряда считается регулярным использованием, и, как следствие, они достаточно толерантны. Просто зарядка по разным тарифамв пределах спецификации батареи повлияет на ее общий срок службы, поэтому абсолютная зарядка со скоростью, не соответствующей спецификации, приведет к износу.

Возможно, вы знаете, что один из лучших способов повредить свинцово-кислотный аккумулятор — это позволить ему достичь крайне низких температур при полной разрядке, так как в этой ситуации температура замерзания жидкости поднимается настолько, что она фактически затвердевает, расширяется и изгибается. /повреждение пластин в процессе. Это часто убивает батарею одним выстрелом. Гораздо предпочтительнее страдать от небольшого износа батареи из-за высоких зарядных токов, чем позволять ей зависать, пока я найду кого-нибудь, кто будет ее подзаряжать. Однако, если вы оказались дома и у вас есть свободное время, во что бы то ни стало немного продлите срок службы батареи, вытащив ее, вставив внутрь и подзарядив.

Свинцово-кислотные батареи также являются одним из самых простых типов для переработки (хотя это не всегда делается хорошо), и это помогает поддерживать их стоимость на низком уровне. Пластины можно чистить/выпрямлять/заменять, а кислоту можно обновлять, а это означает, что если бы у вас была система, в которой из-за нехватки места были необходимы повторяющиеся чрезмерно агрессивные циклы зарядки, правильное оборудование и регулярный цикл обслуживания смягчили бы и минимизировали стоимость повреждать.

Низкая стоимость и простота разработки долговечных, устойчивых, безопасных, сильноточных аккумуляторов со свинцово-кислотными аккумуляторами — основная причина того, что они не были вытеснены ионно-литиевыми модулями или массивами суперконденсаторов.

Вам также может быть интересна эта статья . Несколько интересных цитат из него:

«Для большинства всех свинцово-кислотных аккумуляторов — гелевых, AGM, обычных — вы можете безопасно выбрать зарядное устройство с максимальным зарядным током, который не превышает 20–25% емкости аккумулятора. Я знаю, что эта статья о быстрой зарядке, но я следует также упомянуть, что вы не хотите использовать зарядный ток менее 3% от емкости (подумайте о зарядных устройствах и мейнтейнерах).

Попробуйте и запомните эту мелодию с безопасным максимальным током зарядки: эмпирическое правило: 5 к 1 дюйму.

Это свидетельствует о том, насколько терпимы даже менее благоприятные типы свинцово-кислотных аккумуляторов к быстрой зарядке. Пусковые аккумуляторы в автомобилях, как правило, имеют тонкое покрытие с еще большим допуском.

У нас также есть:

«Аккумуляторы AGM из чистого свинца премиум-класса, такие как NorthStar и Odyssey, в которых используются тонкие пластины и которые сильно сжаты, могут фактически выдерживать скорость заряда, равную их заявленной емкости в ампер-часах! Это верно, их можно заряжать на 100% от их номинального значения в ампер-часах!»

Таким образом, на некоторых стартерных батареях они могут поддерживать внутреннее сопротивление на таком низком уровне, что их можно зарядить за один час.

Таким образом, вывод, который мы можем сделать, состоит в том, что, хотя для некоторых типов аккумуляторов, особенно непрерывная зарядка, будет благоприятна для их срока службы, в целом свинцово-кислотные аккумуляторы гораздо более терпимы к этому, чем вы первоначально ожидали, с зарядом 10 А или более. Аккумуляторы ~ 50 Ач даже небольших автомобилей. Хотя более высокое потребление в течение очень коротких периодов времени, пока батареи выравниваются или во время начальной фазы зарядки, может вызвать некоторый износ, это вряд ли окажет большое влияние из-за редкости события.

Еще одна вещь, которую следует иметь в виду, это то, что номинал вашего генератора переменного тока 75 А описывает возможности его выхода и регулирует напряжение, а не ток. Скорее всего, ваш аккумулятор был выбран для того, чтобы автомобиль имел разумную тягу в таких ситуациях.

Изменить: чтобы ответить на ваши дополнительные вопросы:

На самом деле было бы достаточно сказать, что «генератор переменного тока не имеет ограничения по току и будет поражать его максимальными усилителями». :)

Сказать, что он «поразил бы его максимальными усилителями», было бы грубым заблуждением, и я бы так не сказал. Некоторое ограничение тока будет обеспечено полным сопротивлением внутренних соединений и обмоток генератора, а также запаздыванием регулирования, просто небольшим и не преднамеренным. Во время очень короткой начальной фазы батарея будет потреблять всплеск тока, но в течение очень короткого периода времени из-за того, что большая часть энергии, запасаемой батареей, находится в диапазоне умеренного напряжения. Благодаря этому, чем выше пик тока, тем короче он будет. Несколько месяцев назад, по-моему, один из инженеров поднял статью в ответ на вопрос о балансировке аккумуляторов, где были проведены испытания на предмет повреждения из-за кратковременных всплесков тока, вызванных параллельным подключением несбалансированных свинцово-кислотных аккумуляторов. Уже пора спать, так что я не буду пытаться это выкопать,

Теоретически, если одностороннее устройство ограничения тока подключить последовательно к аккумулятору, это продлит срок его службы, верно?

Теоретически это может продлить срок службы батареи на очень небольшую величину, если только вы не планируете повторять это событие много сотен раз или, возможно, десятки раз, если ваша батарея имеет очень низкий рейтинг CCA (что указывает, возможно, на толстые пластины) или если у вас была необычная тип батареи в вашем автомобиле, например, глубокий цикл. Если вы собираетесь возиться с этим вообще, некоторые тесты будут в порядке, и вы, вероятно, захотите использовать полную BMS, способную к фактическому максимальному току зарядки вашей конкретной батареи, а не просто контроллер тока, чтобы не вывести из строя функции вашего автомобиля. Если бы вам пришлось без необходимости запускать машину в течение 30 минут, чтобы зарядить ее, стоимость бензина значительно превысила бы стоимость повреждения аккумулятора из-за короткого начального зарядного импульса, был бы более вреден для деревьев и животных или чего-то еще. , поэтому вы хотели бы избежать этой ситуации. Вам также нужно будет выяснить, как изменить силовую проводку вашего автомобиля и обеспечить клеммы для подключения питания, которые обходят аккумулятор для ситуации, когда вы хотите ускорить запуск работающего автомобиля.

Спасибо за подробный ответ. На самом деле было бы достаточно сказать, что «генератор переменного тока не имеет ограничения по току и будет поражать его максимальными усилителями». :) Так что, теоретически, если одностороннее устройство ограничения тока подключить последовательно к аккумулятору, это продлит срок его службы, верно?
Отредактировано, чтобы охватить дополнительные вопросы.
Подводя итог, если напряжение батареи низкое, зарядный ток будет ограничен только последовательным сопротивлением. Вот что я хотел услышать. Спасибо.
Вы услышали то, что хотели услышать, но этот сайт предназначен для всех, кто будет искать этот ответ в будущем, и поэтому остальная информация имеет решающее значение. Мне было бы плохо, если бы я подумал, что люди наткнулись на это и подумали, что авторитетный источник сказал ему, что эта схема была необходимым или полезным дополнением к большинству/многим автомобилям. У вас есть деньги, которые вы можете потратить, так что это нормально, если вы хотите произвольно сделать этот проект, основываясь на выбранной части информации, но важно, чтобы любой, кто увидит это, понял, как мало можно получить и что они могут потерять.
KH, я не собираюсь покупать или продавать лишнюю схему. Мой проект совсем другой, и это была лишь часть информации, которую мне не хватило - как ограничивается ток при зарядке аккумулятора в автомобиле. Если вам интересно, у меня есть идея сделать самодельное головное устройство на основе raspberry, но ненавижу, когда оно загружается каждый раз, поэтому собирался оставить его бездействующим, что потребляет довольно много энергии (50% батареи за несколько дней) . Я знаю, что перезарядка свинцово-кислотных аккумуляторов вредна для здоровья, однако я также знаю, что зарядка с высоким током намного хуже. Так что буду искать другое решение.
Кстати, даже заводская сигнализация в одной из моих машин потребляет около 25 мА при стоянке, что полностью разряжает аккумулятор за 45 дней. Это основано на фактической емкости аккумулятора 25 Ач (что является нормальным для 1-2-летнего автомобильного аккумулятора «55 Ач»).
Если вы не тратите время на попытки решить что-то, что не является проблемой, это хорошо. Ваш первоначальный пост и комментарии довольно ошибочны, и ваш ответ на ответ Чарльза, очевидно, не был хорошим знаком =). Мне нравится писать ответы и помогать людям здесь, но когда я отвечаю на вопрос, который содержит много дезинформации, я не довольствуюсь касанием его, не отвечая на него как можно больше. Вы буквально не заявляли о своей цели, пока не получили нужную информацию. Вы должны рассмотреть возможность отключения по низкому напряжению при 11,5 вольт, если вы не можете снизить uC P.
Если за два года вы потеряете 50% углерода, вы можете подумать о покупке более качественных батарей (батареи высшего качества могут сохранять полную емкость вплоть до конца их 3-летней гарантии, мусорные батареи могут быть на 40-60% емкости к концу). с гарантией 1 год). Если вы повторяете их каждые 3-4 дня, это экстремально, и я согласен, что вам следует проявлять особую осторожность, но когда никто из ответивших не знает вашей фактической цели до тех пор, пока это не произойдет, мы называем это проблемой XY , и это создает достаточно неудобств, которые нам нужны. одно слово =).
К.Х., если вы когда-либо проводили реальные измерения действующих автомобильных аккумуляторов, вы можете быть поражены, насколько они плохи. Типичная батарея заменяется, когда она больше не может запустить двигатель, однако многие батареи (особенно более качественные) все еще могут это делать, когда остается только 10% емкости. Я имею в виду провести настоящий тест на подсчет столбцов, а не фиктивную нагрузку на терминалы. В любом случае, я извиняюсь, если мой первоначальный вопрос был неясен, однако я также хочу указать, как люди склонны чувствовать себя умнее всех остальных, и начать спрашивать, зачем вам это нужно, вместо того, чтобы давать ответ «да» или «нет» одним предложением.
Согласованный. Эта ссылка на университет Бэттери показывает хорошее поперечное сечение североамериканского качества. Только первые 2 действительно исключительны, примерно половина в порядке, а остальные совершенно ужасны. Все типы сохраняли CCA до конца гарантийного срока. Цель сайта, как упоминалось выше, состоит в том, чтобы предоставить качественные вопросы и множество правильных, полезных ответов, которые могут стоять отдельно, поэтому очень короткие ответы не рекомендуются, хотя они все же встречаются. Обычно вопросы из одного предложения, которые вскоре удаляются.
Тем не менее, если у вас есть значительные навыки работы с электрикой, я, вероятно, должен упомянуть, что электрические схемы практически для любого автомобиля стало очень легко найти, поэтому, если вы действительно беспокоитесь о некоторых из ваших автомобилей, вы можете скачать схему подключения и посмотреть точно что в цепи генератора впритык. Это довольно просто, но кто знает, может быть, вы найдете что-то полезное или различие между транспортными средствами, важное для вашего проекта. Вам также не придется публиковать сообщения в Интернете и ждать ответа или беспокоиться о том, насколько умными они себя считают.

Автомобильные аккумуляторы предназначены для того, чтобы проворачивать двигатель для запуска автомобиля. Для максимально длительного срока службы батареи автомобиль следует обслуживать в достаточной степени, чтобы предотвратить необходимость более чем очень короткого времени запуска. Аккумулятор рассчитан на подачу очень короткого, но высокого пускового тока с последующей немедленной зарядкой. Если он используется для питания нагрузки, когда автомобиль не работает, срок службы будет сокращен. Если его полностью разряжать даже изредка, срок службы значительно сократится. Однако система зарядки также должна быть спроектирована таким образом, чтобы ограничивать зарядный ток.

Вопрос именно в зарядке, а не в разрядке.
Я хочу сказать, что даже если вы тщательно контролируете скорость зарядки, батарея преждевременно выйдет из строя, если вы позволите ей разрядиться слишком низко. Автомобильные аккумуляторы не следует использовать для питания вещей, пока аккумулятор не разрядится, а затем зарядите его. Для этого вам понадобится аккумулятор глубокой разрядки. Если ваш автомобиль не используется так долго, что аккумулятор разряжается слишком низко, аккумулятор преждевременно выйдет из строя. В зависимости от климата у вас может быть больше проблем, чем просто батарея.
Конечно, даже самые дешевые автомобильные аккумуляторы могут выдержать пару сотен 100% циклов DOD при токе 0,1C. Но если вы разряжаете один раз и бьете зарядом 50А, то это будет ваш последний цикл.
Да, автомобильные аккумуляторы могут выдерживать определенное количество циклов глубокой разрядки. Вероятно, имеются данные о процентах и ​​циклах. Автомобильные зарядные устройства рассчитаны на то, чтобы избежать разрушения аккумулятора после одного глубокого разряда, но, возможно, не на 100%. Дизайн подходит для рекомендуемого использования, какими бы ни были фактические цифры. Я не думаю, что оставить машину без дела на месяц будет слишком рискованно. Если аккумулятор сильно разряжается за это время, проблема в электрической системе. Если вы живете там, где зимой холодно, у вас могут возникнуть как электрические, так и механические проблемы, и вы не будете пользоваться им в течение 3 месяцев.

Генераторы переменного тока почти всегда имеют регулятор, который регулирует ток через катушки возбуждения, чтобы поддерживать постоянное напряжение, так что в диапазоне напряжений, в котором должна работать здоровая батарея, зарядный ток будет разумным.

Если вы устанавливаете разряженную, но исправную батарею, обычной практикой будет медленно заряжать ее с помощью зарядного устройства, прежде чем пытаться завести автомобиль, потому что

1) Вытягивание пускового тока 100А+ скорее всего убьет аккумулятор, а не запустит уход

2) Большое потребление тока, вероятно, вызовет нагрузку на генератор.

3) И, как вы определили, батарея будет заряжаться быстро.

Генераторы управляют током через обмотку ротора, обмотки статора вырабатывают ток... Как пусковой ток в 100 А повлияет на генератор, который еще не работает, поскольку двигатель вращается недостаточно быстро? Автомобильные аккумуляторы обеспечивают от 300 до 800 А для автомобилей в зависимости от объема двигателя. Большие дизельные двигатели могут потреблять 1000 А или около того...
Если ваша батарея разряжена и вы хотите зарядить ее с помощью генератора переменного тока, вам нужно сначала запустить двигатель. Это приведет к тому, что пусковой ток для стартера будет потребляться от разряженной батареи.
Итак, как разряженная батарея обеспечивает пусковой ток - что, по-вашему, означает разряженная батарея ... Большая часть того, что я написал в своем первом комментарии, заключалась в том, чтобы выяснить, действительно ли вы знаете, как работает генератор переменного тока .... и доказательства там...
Это, кажется, спустилось на территорию ad hominem. Я могу только предположить, что вы не поняли, что я сказал выше. Вы можете завести автомобиль с разряженным аккумулятором, максимальный ток, который может обеспечить автомобильный аккумулятор, не так сильно уменьшается с напряжением. Однако это, как правило, резко сокращает срок службы батареи, поскольку площадь поверхности электродов будет уменьшаться, когда свинец выходит из раствора, после того, как вы сделали это, зарядив полностью разряженную батарею, это создаст большую нагрузку на автомобиль. генератор, поскольку он обычно регулируется для постоянного напряжения.