Corriente del alternador al cargar la batería descargada

Encontré algunos gráficos de voltaje-corriente-rpm para alternadores de automóviles y no entendí muy bien una cosa. Básicamente, mi alternador tiene una potencia nominal de 75 A (automóvil pequeño), que debería generar más de 2000 RPM más o menos. Por debajo de estas RPM, el alternador generará menos corriente (debido a la menor potencia de entrada (rpm*torque)). En cualquier caso, intentará mantener un voltaje entre 14,0 y 14,4 V a menos que esté sobrecargado, momento en el que el voltaje caerá.

Ahora, las baterías de plomo-ácido deben cargarse a una tasa de 0.1C (10 horas) para mantener su salud. Algo más rápido y pronto comprarás uno nuevo. Entonces, ¿qué sucede si instalo una batería saludable (baja resistencia interna), pero apenas cargada? Si le conecto 14V, consumirá 50 amperios fácilmente. Sin embargo, para mantener la salud de la batería, la corriente debe limitarse a 5 A aproximadamente (para una batería de 50 Ah).

La pregunta es: ¿existe algún tipo de mecanismo de limitación de corriente para este escenario, para no matar la batería? ¿O deberíamos asumir todos que deberíamos comprar baterías nuevas cada año, si no usamos el automóvil con frecuencia y dejamos que se descargue a 11V?

Creo que lo que dice Charles es que normalmente instalaría una batería cargada en su mayor parte y nunca se encontraría con esta situación. Puede cargar una batería desde algo como una fuente de alimentación de laboratorio, corriente limitada a 5A, o un cargador lento construido especialmente, antes de la instalación. Si tiene algún otro caso de uso, déjelo claro en la pregunta. Hay baterías de "ciclo profundo" y otros arreglos de carga para otros casos de uso.
De todas las respuestas, parece que mi pregunta no está clara de alguna manera. Para reformular: ¿qué pasará si mi batería está en buen estado (resistencia interna Ri=0.05Ω) y casi completamente descargada (Vbat=11V)? Esta es la ley básica de Ohm: si el alternador le diera 14V, la corriente es (14-11)/0.05=60A. Dependiendo del alternador y las RPM, esto se limitaría a 30-60 A, que todavía es muy superior a la corriente de carga nominal de 5 A para estas baterías. Entonces, la pregunta es: ¿hay algún tipo de mecanismo en el circuito de 12 V del automóvil para limitar la corriente de carga a, digamos, 5 A, pero aún así proporcionar más de 60 amperios si otros sistemas lo necesitan?
Sí hay. Un cargador lento.
¿Instalado en un coche? ¿Estás jugando inteligentemente? Lo sé todo sobre cargadores externos. Mi pregunta es sobre el equipamiento de serie a bordo de un coche.
Parece que todo el mundo está diciendo, no hagas eso. Si su caso de uso es un automóvil que solo se usa cada pocos meses, un cargador lento es más económico que las baterías nuevas. No es un caso de uso que realmente preocupe a los fabricantes de automóviles, por lo que, por supuesto, no instalarán uno para usted.
¿Por qué no inventa el dispositivo que desearía que existiera?

Respuestas (3)

Obviamente ya tienes una buena respuesta de Charles, pero tengo ganas de escribir, así que aquí va =).

Hacer esto provocará altas corrientes de carga y cierto grado de desgaste y desgasificación de la batería. Las baterías de plomo ácido, sin embargo, son una de las químicas de batería más tolerantes al maltrato de este y otros tipos, por lo que eso ayuda. Puede minimizar el desgaste de la batería usando un cargador lento cuando esto suceda, obviamente, pero en comparación con muchas de las otras formas de daño de la batería, hacer esto varias veces al año cuando necesita que su automóvil sea reforzado es marginal. El simple hecho de almacenar una batería en diferentes estados de carga puede afectar en gran medida su vida útil. Las personas serían mucho más reacias a darse un empujón si tuvieran que esperar y cargar los autos de los demás. En su lugar, a menudo usamos un automóvil en marcha para encender el otro automóvil, lo que sin duda provoca altas corrientes de carga, se desconecta y permite que el automóvil que ahora está en marcha se cargue solo. Las baterías automotrices están diseñadas considerando que una cantidad razonable de esto es un uso regular y, como resultado, están diseñadas para ser razonablemente tolerantes. Simplemente cargándolo a diferentes tasasdentro de las especificaciones de la batería afectará su vida útil general, por lo que cargarla absolutamente a tasas fuera de sus especificaciones causará desgaste.

Es posible que sepa que una de las mejores formas de dañar una batería de plomo ácido es permitir que alcance temperaturas extremadamente bajas cuando está completamente descargada, ya que esta situación eleva el punto de congelación del líquido lo suficiente como para que se solidifique, se expanda y se doble. /dañando las placas en el proceso. Esto a menudo mata la batería de una sola vez. Es mucho más preferible sufrir un pequeño desgaste de la batería debido a las altas corrientes de carga en lugar de dejar que se congele mientras encuentro a alguien que la cargue. Sin embargo, si está en casa y tiene tiempo libre, extienda la vida útil de la batería un poquito extrayéndola, llevándola adentro y cargándola lentamente.

Las baterías de plomo ácido también son uno de los tipos más fáciles de reciclar (aunque esto no siempre se hace bien) y eso ayuda a mantener su costo bajo por lo que son. Las placas se pueden limpiar/enderezar/reemplazar y el ácido se puede renovar, lo que significa que si tuviera un sistema en el que fueran necesarios repetidos ciclos de carga agresivos debido a los límites de espacio, el equipo adecuado y un ciclo de mantenimiento regular mitigarían y minimizarían el costo de la carga. daño.

El bajo costo y la facilidad de diseñar una batería duradera, tolerante, segura y de alta corriente con ácido de plomo es una gran parte de la razón por la que no han sido reemplazadas por baterías de iones de litio o conjuntos de supercondensadores.

También puede encontrar este artículo de interés. Algunas citas interesantes de él:

"Para la mayoría de las baterías a base de ácido de plomo (Gell, AGM, convencionales), puede seleccionar de forma segura un cargador con una corriente de carga máxima que no sea superior al 20 o 25 % de la capacidad de la batería. Sé que este artículo trata sobre la carga rápida, pero también debe mencionar que no desea utilizar una corriente de carga de menos del 3% de la capacidad (piense en cargadores y mantenedores lentos).

Pruebe y recuerde este tintineo de corriente de carga máxima segura: la regla general es de 5 a 1"

Esta es una indicación de cuán tolerantes son incluso los tipos menos favorables de baterías de plomo-ácido a la carga rápida. Las baterías de arranque en los automóviles tienden a ser del tipo chapado delgado con una tolerancia aún mayor.

También tenemos:

"Las baterías AGM de plomo puro de primera calidad, como NorthStar y Odyssey, que usan placas delgadas y están altamente comprimidas, ¡en realidad pueden aceptar una tasa de carga igual a su capacidad de amperios hora establecida! Así es, ¡pueden cargarse al 100 % de su capacidad nominal de amperios hora!"

Por lo tanto, algunas baterías de arranque pueden mantener la resistencia interna tan baja que se cargan en una hora.

Entonces, la conclusión a la que podemos llegar es que, si bien para algunos tipos de baterías, especialmente una carga lenta, será favorable para su vida útil, en general, las baterías de plomo ácido son mucho más tolerantes a esto de lo que esperaba originalmente, con una carga de 10 A o más. ~ Baterías de 50Ah de autos aún más pequeños. Si bien un consumo mayor durante períodos de tiempo muy cortos mientras las baterías se equilibran o durante la fase de carga inicial puede causar cierto desgaste, no es probable que tenga un gran impacto debido a la rareza del evento.

Otra cosa a tener en cuenta es que la clasificación de 75 A de su alternador describe la capacidad de su salida y regula el voltaje, no la corriente. Lo más probable es que su batería haya sido elegida para que el automóvil tenga un consumo razonable en estas situaciones.

Editar: para abordar sus preguntas adicionales:

En realidad, decir "el alternador no tiene limitación de corriente y lo alcanzará con amperios máximos" habría sido suficiente. :)

Decir que "Golpearía con amperios máximos" sería muy engañoso y no diría eso. La impedancia de las conexiones internas y los devanados del alternador y el retardo de regulación proporcionarán cierta limitación de corriente, pero no mucha y no intencional. Durante una fase inicial muy breve, la batería consumirá un pico de corriente, pero durante un período de tiempo muy corto debido al hecho de que la gran mayoría de la energía que almacena la batería se encuentra en un rango de voltaje moderado. Debido a esto, cuanto mayor sea el pico actual, más corto será. Hace algunos meses, creo que uno de los ingenieros mencionó un artículo durante una pregunta sobre el equilibrio de la batería, donde se habían realizado pruebas para detectar daños debido a los breves picos de corriente altos causados ​​​​por la conexión de baterías de plomo ácido desequilibradas en paralelo. Es hora de acostarse, así que no intentaré desenterrarlo,

Entonces, en teoría, si el dispositivo limitador de corriente unidireccional está conectado en serie a la batería, prolongaría su vida útil, ¿verdad?

En teoría, podría prolongar la vida útil de la batería en una cantidad muy pequeña, a menos que planee repetir el evento muchos cientos de veces, o tal vez docenas de veces si su batería tiene una clasificación CCA muy baja (lo que indica posiblemente placas gruesas) o si tiene un inusual tipo de batería en su automóvil, como un ciclo profundo. Si tuviera que meterse con él, sería necesario realizar algunas pruebas y probablemente desee utilizar un BMS completo capaz de la corriente de carga máxima real de su batería en particular en lugar de solo un controlador de corriente para no paralizar el función de su coche. Si tuviera que hacer funcionar su automóvil innecesariamente durante 30 minutos para cargarlo, el costo de la gasolina excedería en gran medida el costo del daño a la batería por el breve pulso de carga inicial, sería más dañino para los árboles y los animales o lo que sea. , por lo que desea evitar esa situación. También tendría que descubrir cómo cambiar el cableado de alta corriente de su automóvil y proporcionar postes de conexión de energía que pasaran por alto la batería para la situación en la que desea impulsar el arranque de un automóvil en marcha.

Gracias por la respuesta detallada. En realidad, decir "el alternador no tiene limitación de corriente y lo alcanzará con amperios máximos" habría sido suficiente. :) Entonces, en teoría, si el dispositivo limitador de corriente unidireccional está conectado en serie a la batería, prolongaría su vida útil, ¿verdad?
Editado para cubrir preguntas adicionales.
Entonces, para resumir, si el voltaje de la batería es bajo, la corriente de carga solo estaría limitada por la resistencia en serie. Eso es lo que quería escuchar. Gracias.
Ya escuchó lo que quería escuchar, pero este sitio es para todos los que busquen esta respuesta en el futuro, y eso hace que la otra información sea crucial. Me sentiría mal si pensara que la gente se topó con esto y pensó que una fuente confiable le había dicho que este circuito era una adición necesaria o útil para la mayoría de los autos. Tiene el dinero para gastar, por lo que está bien si desea realizar este proyecto de manera arbitraria en función de esa información seleccionada, pero es importante que cualquier otra persona que vea esto comprenda lo poco que hay que ganar y lo que podría perder.
KH, no voy a comprar ni vender ningún circuito extra. Mi proyecto es completamente diferente y esto era solo una parte de la información que me faltaba: cómo se limita la corriente durante la carga de la batería en un automóvil. Si está interesado, tengo una idea para hacer una unidad principal de bricolaje basada en frambuesa, pero odio ver que arranca cada vez, por lo que iba a dejarla inactiva, lo que consume bastante energía (50% de la batería en pocos días) . Soy consciente de que el ciclo de las baterías de plomo-ácido no es saludable, sin embargo, también sé que golpearlo con una carga de alta corriente es mucho peor. Así que buscaré una solución diferente.
Por cierto, incluso el sistema de alarma de fábrica en uno de mis autos consume alrededor de 25 mA cuando está estacionado, lo que descarga la batería en 45 días. Esto se basa en que la batería tiene una capacidad real de 25 Ah (que es normal para una batería de coche de "55 Ah" de 1 a 2 años).
Si no estás perdiendo el tiempo tratando de resolver algo que no es un problema, está bien. Su publicación y comentarios iniciales están bastante cargados de percepciones erróneas y su respuesta a la respuesta de Charles obviamente no fue una buena señal =). Disfruto escribiendo respuestas y ayudando a las personas aquí, pero cuando respondo a una pregunta que contiene mucha información errónea, no me conformo con tocarla sin abordar la mayor cantidad posible. Literalmente, no declaraste tu objetivo hasta que ya tenías la información que querías. Debe considerar cortar el voltaje bajo a 11.5 voltios si no puede bajar uC P.
Si tiene una pérdida de C del 50% en dos años, es posible que desee considerar comprar baterías mejores (las baterías de alta calidad pueden mantener su capacidad total hasta el final de su garantía de 3 años, las baterías basura pueden tener una capacidad del 40-60% al final). de una garantía de 1 año). Si los está ciclando cada 3 o 4 días, eso es extremo y estoy de acuerdo en que debe mostrar un cuidado especial, pero cuando nadie responde sabe su objetivo real hasta después del hecho, lo llamamos El Problema XY y crea suficientes inconvenientes que necesitábamos . una palabra para ello =).
KH, si alguna vez realizó mediciones reales en baterías de automóviles reales en servicio, se sorprenderá de lo malas que son. La batería típica se reemplaza cuando ya no puede arrancar el motor, sin embargo, muchas baterías (especialmente las mejores) aún pueden hacerlo con solo el 10% de la capacidad restante. Me refiero a hacer una prueba real de conteo de columbios, no una carga ficticia entre terminales. De todos modos, me disculpo si mi pregunta inicial no fue clara, sin embargo, también quiero señalar cómo las personas tienden a sentirse más inteligentes que los demás y comienzan a preguntar por qué lo necesitan en lugar de dar una respuesta de sí o no.
Acordado. Este enlace de la universidad de Battery muestra una buena sección transversal de calidad norteamericana. Solo los 2 primeros son realmente excepcionales, aproximadamente la mitad están bien, y el resto es completamente abismal. Todos los tipos mantuvieron CCA hasta el final de su período de garantía. La intención del sitio, como se mencionó anteriormente, es proporcionar preguntas de calidad y variedades de respuestas correctas y útiles que puedan ser independientes, por lo que las respuestas muy cortas están obsoletas, aunque ocurren. Por lo general, para preguntas de una oración que pronto se eliminan.
Sin embargo, si tiene habilidades eléctricas significativas, probablemente debería mencionar que los diagramas de cableado para casi cualquier automóvil se han vuelto muy fáciles de encontrar, por lo que si está realmente preocupado por algunos de sus vehículos, puede descargar el diagrama de cableado y ver exactamente lo que hay en el circuito del alternador de extremo a extremo. Es bastante simple, pero quién sabe, es posible que encuentre algo útil o una diferencia entre los vehículos que sea importante para su proyecto. Tampoco tendría que publicar en línea y esperar una respuesta o preocuparse por lo inteligentes que las personas creen que son.

Las baterías automotrices están diseñadas para hacer girar el motor para arrancar el automóvil. Para obtener la mayor duración de la batería, el automóvil debe recibir el mantenimiento suficiente para evitar la necesidad de más de un breve tiempo de arranque. La batería está diseñada para suministrar la muy breve pero alta corriente de arranque y luego recargarse inmediatamente. Si se utiliza para alimentar cargas cuando el coche no está en marcha, la vida útil se acortará. Si se descarga por completo aunque sea ocasionalmente, la vida se acortará considerablemente. Sin embargo, el sistema de carga también debe diseñarse para limitar la corriente de carga.

La pregunta es sobre cargar, no descargar.
Mi punto es que incluso si controla la velocidad de carga con cuidado, la batería fallará prematuramente si deja que se descargue demasiado. Las baterías de automóviles no deben usarse para alimentar cosas hasta que la batería se descargue y luego cargarla. Para eso necesitas una batería de descarga profunda. Si su automóvil no se usa durante tanto tiempo que la batería se descarga demasiado, la batería fallará prematuramente. Dependiendo del clima, es posible que tengas más problemas además de la batería.
Claro, sin embargo, incluso las baterías de automóviles más baratas pueden hacer un par de cientos de ciclos 100% DOD si se realizan a una corriente de 0.1C. Pero si descarga una vez y lo golpea con 50A de carga, entonces este será su último ciclo.
Sí, las baterías de los automóviles pueden realizar una serie de ciclos de descarga profunda. Probablemente haya datos disponibles sobre porcentajes y ciclos. Los sistemas de carga de automóviles están diseñados para evitar destruir la batería después de una descarga profunda, pero tal vez no al 100%. El diseño es adecuado para el uso recomendado, sean cuales sean los números reales. No creo que dejar un auto sin usar durante un mes sea demasiado arriesgado. Si la batería se descarga mucho en ese tiempo, hay un problema en el sistema eléctrico. Si vive donde hace frío en el invierno, es posible que tenga problemas tanto eléctricos como mecánicos y no los use durante 3 meses.

Los alternadores casi siempre tienen un regulador, que ajusta la corriente a través de las bobinas de campo para mantener el voltaje constante, de modo que dentro del rango de voltajes que debería operar una batería saludable, la corriente de carga será sensible.

Si está instalando una batería descargada pero en buen estado, la práctica habitual sería cargarla lentamente con un cargador de batería antes de intentar arrancar el automóvil, porque

1) Tirar de la corriente de arranque de 100A+ probablemente matará la batería y no iniciará el cuidado

2) El gran consumo de corriente probablemente estresará el alternador

3) Y, como te identifiques, la batería se cargará demasiado rápido.

Los alternadores controlan la corriente a través de la bobina del rotor, las bobinas del estator producen la corriente... ¿Cómo estresará la corriente de arranque de 100 A al alternador que aún no funciona porque el motor no gira lo suficientemente rápido? Las baterías de automóviles suministrarán de 300 a 800 A para automóviles según el tamaño del motor. Los grandes motores diesel pueden demandar 1000A más o menos...
Si la batería está descargada y desea cargarla con el alternador, primero deberá arrancar el motor. Si lo hace, extraerá la corriente de arranque para el motor de arranque de su batería agotada.
Entonces, ¿cómo la batería agotada suministra la corriente de arranque? ¿Qué crees que significa agotada? La mayor parte de lo que puse en mi primer comentario fue para averiguar si realmente sabes cómo funciona un alternador... y la evidencia es allá...
Esto parece haber descendido a territorio ad-hominem. Solo puedo suponer que no has entendido lo que dije anteriormente. Puede encender un automóvil con una batería agotada, la corriente máxima que puede suministrar una batería de automóvil no disminuye tanto con el voltaje. Sin embargo, hacerlo generalmente acortará drásticamente la vida útil de la batería, ya que el área de la superficie de los electrodos se reducirá cuando el plomo salga de la solución. alternador ya que generalmente está regulado para voltaje constante.
Corriente del alternador al cargar la batería descargada
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