¿La batería del automóvil (plomo ácido) se descarga mucho, mucho más rápido de lo que se carga?

Tienes toda la razón. El problema se reduce al hecho de que es bastante fácil sobrecargar un plomo-ácido, pero normalmente se intenta no "descargar en exceso". Por lo tanto, debe tener cuidado con las últimas etapas de carga. Esto no es (exactamente) cierto para la descarga, pero eso solo es cierto porque de todos modos no desea descargar completamente el plomo-ácido. A menos que tenga una batería de ciclo profundo, no querrá extraer más del 50% de la carga disponible al descargarla. Si lo hace, reducirá considerablemente la duración de la batería.

Usted dijo "... una batería de plomo-ácido se puede descargar al menos 60 veces más rápido de lo que se puede cargar". En general, eso puede ser cierto para un sistema de carga en particular, pero varía según el sistema de carga y los perfiles de carga utilizados. .

Su premisa es demasiado simplista para cubrir todas las situaciones. Battery University presenta información bastante razonable, pero no suele proporcionar detalles técnicos muy precisos que cubran todas las situaciones. La premisa principal de la declaración en BU-403 a la que se refirió es "Aprenda cómo optimizar las condiciones de carga para prolongar la vida útil". Pero el perfil de carga presentado es solo una de las muchas opciones posibles.

Por ejemplo, el diseño de muchos sistemas de carga de alternadores de automóviles suele ser un perfil simple de corriente limitada (no CC) y CV. Descarga la batería a quizás 200-800 A cuando enciende el vehículo, pero carga la batería a quizás 70-100 A una vez que está funcionando. El perfil actual cae cuando aumenta el voltaje del terminal de la batería, pero el perfil es simple. Aquí la relación descarga/carga puede ser solo de 10:1, al menos por un corto tiempo.

Si lee información relevante sobre los perfiles de carga inteligente, puede obtener una mejor idea de la situación. Comience con algo como esto de TI.

Si desea obtener más detalles sobre cómo prolongar la vida útil de la batería, puede encontrar este documento sobre el uso de VRLA EV. Esto utiliza un perfil ZDV para garantizar el mínimo de sobrecarga, pero manteniendo el voltaje terminal completamente cargado.

Para uso en botes y casas rodantes, he visto que se recomienda C/5 como tasa de carga máxima, pero las tasas más bajas probablemente sean más amables con la batería. Para uso marítimo y de vehículos recreativos, desea cargar la batería lo más rápido posible (sin daños), pero para uso estacionario (UPS y aplicaciones similares), generalmente tiene mucho tiempo entre descargas, por lo que es práctico un ritmo de carga más lento.

Las baterías de arranque del motor están hechas para entregar corrientes muy grandes por un corto tiempo. Mire la clasificación de amperios de arranque en frío (CCA) de una batería de arranque para ver ejemplos. El motor diésel de mi embarcación requiere una batería de arranque con una clasificación CCA de 900 A o superior, si no recuerdo mal.

En resumen, tienes razón, las baterías se pueden descargar más rápido de lo que se cargan . Pero en términos de eficiencia de uso, la cosa no es la misma.

La forma en que la pregunta se hizo inicialmente no considera algunos temas muy importantes, ya que la batería es esencialmente una fuente (recargable) de energía eléctrica . Estos son algunos puntos relevantes a considerar:

• ¿Cuánto es la corriente de carga de una batería de plomo ácido?
• ¿Cuánto es la corriente máxima de descarga continua de una batería LA?
• ¿Cuál es la corriente máxima de descarga intermitente?
• ¿Cuánto tiempo la batería puede entregar una corriente de descarga dada?
• ¿Qué tan eficientemente se puede convertir la energía durante una descarga?
• Anexo: ¿Cómo se carga la batería de un automóvil mediante un sistema de carga basado en un alternador?

La mayoría de estas preguntas ya las he respondido en esta publicación n. ° 1 , pero presentaré algunas discusiones aquí, usando sus datos como un ejemplo hipotético:

Batería = 12V.
Capacidad = 50Ah.
Amperios de arranque en frío: CCA = 250A.

Una corriente de carga segura está limitada al 15%~20% de C durante la etapa de carga masiva, como ilustró en esta otra publicación #2 , en la primera imagen.
Entonces, I.ch < 10A .

Para una batería AGM SLA, una corriente de descarga continua segura es de 3C. Los datos de AGM que encontré en esa publicación tenían una corriente máxima intermitente (5 s) de 15 C, donde la CCA (descarga durante 30 s) era aproximadamente el 55 % de ese máximo absoluto, o CCA = 8 C, cuando la máxima continua era 3 C.
Por otro lado, su batería (hipotética) tenía CCA = 5C. Entonces supongo que se trata de una batería de descarga profunda sin más datos disponibles.
En este caso, supongo que la corriente de descarga continua máxima sería 3C/8C x 1C = 18~20A .

Obviamente, podría descargar a CCA = 250A , pero solo por hasta 30 segundos y el voltaje caería hasta 7.2V .
Puede ser útil para un motor de arranque que funcione durante 10~20 s, pero para usarlo para alimentar un inversor, probablemente la electrónica se desconectaría antes, por 10 V. Consulte el primer enlace ( #1 ) para obtener más detalles.

Un concepto importante que no se habla es la cantidad de energía = Voltaje x Corriente x Tiempo o
Energía (Wh) = Voltaje (V) x Capacidad (Ah) .
La energía almacenada como "V x C" en su caso es 12 x 50Ah = 600Wh. Este valor es válido para una tasa de descarga de 0,05C = en 20 horas.
Descargando un AGM en C/20 = 2.5A <-> obtienes 100% C.
Descargando una AGM en C/1 = 50A <-> obtienes 70% C.
Descargando en AGM máximo de 3C = 150A <-> obtienes 42% C.

En tu caso, la descarga continua máxima de tu batería se estimó en 20A , y dura apenas 42%C; tiempo = (42% x 50)/20 = 1,05 = ¡solo 1 hora !

¿Cuándo la tasa de descarga se vuelve menos eficiente?
Del Gráfico de la Figura 2 de la publicación n.º 2, parece que la tasa de descarga debe limitarse a C/5 o la batería perderá la capacidad real "%C" de forma más drástica.
Nuevamente, extrapolando los datos de ese fabricante a otras baterías, hasta que tengamos datos más exactos, es la mejor suposición que tenemos.

Una observación curiosa de los datos disponibles:
ambos límites de corriente continua : la corriente máxima de carga y la corriente máxima de descarga son las mismas , 10A = C/5 .

Los fabricantes han declarado límites de corriente de descarga intermitente como 15C máx. o CCA; pero no proporcionan información (a nivel de consumidor) sobre los límites de corriente de carga intermitente (correspondientemente similar a los límites mencionados de 30 s o 5 s).
Podría especular que algunos fabricantes diseñan sus baterías para aceptar excursiones de carga intermitentes superiores a C/5, como las causadas por la carga del alternador bajo rotación variable del motor.

Otro punto es: ¿
Cuánta energía se usa y qué tan profunda se descarga la batería para arrancar un motor durante 30 segundos ?
Supongamos que la eficiencia de CCA es incluso inferior al 42 %, por ejemplo, solo la mitad, al 20 %:
Energía = (V x A x Tiempo)/ Eficiencia E = 12 V x 250 A x (30 s/3600) H / 20 % = 125Wh.
Estos 125 Wh son aproximadamente el 20 % de la energía nominal de 600 Wh.
Por lo tanto, debido a este intenso esfuerzo de arranque, la batería se descargó al 80 % del estado de carga y el voltaje de la batería no caerá demasiado.

Recarga por el alternador del automóvil :
como la batería puede estar en un automóvil, el alternador se recargará rápidamente, completando con 10A ~ 20A (o más) durante varios minutos (u horas en un viaje), con capacidad de carga variable principalmente debido a la variable del motor. velocidad/RPM, hasta que el voltaje alcance el valor nominal de aproximadamente 14,4 V.
Como estimación general, por cada Hora con I.ch = 10A, el alternador envía “12V” x 10A x 1h = 120Wh nominales, recargando de alguna manera en 1h @ 10A la energía utilizada en ese largo arranque del motor de 30s . El tiempo de carga completo puede ser más corto si la corriente de carga inicial máxima es mayor y si el tiempo de arranque real suele ser tan corto como 5~10 s.
El voltaje de carga real es de hecho más alto (13.x hasta 14.4V), pero aquí supuse que se usaba para compensar las ineficiencias electroquímicas; por eso usé los mismos 12V nominales.
El voltaje de carga exacto se compensa con la temperatura ambiente: este circuito integrado de regulación del alternador tiene un gráfico que ilustra el voltaje de carga en función de la temperatura de funcionamiento:

Apéndice :

¿Cómo se carga la batería de un automóvil mediante un sistema de carga basado en un alternador?
Encontré un artículo interesante que analiza varios detalles sobre la carga en situaciones más realistas, como la velocidad de rotación variable (RPM). Aquí hay un collage de algunas figuras en este artículo, donde los gráficos de curvas de colores representan que la respuesta del sistema de carga varía significativamente a lo largo de diferentes velocidades del motor: 750 rpm, 1500 rpm y 3000 rpm.