Autobatterie (Bleisäure) entlädt sich viel, viel schneller als sie lädt?

Sie haben vollkommen recht. Das Problem liegt in der Tatsache, dass es ziemlich einfach ist, eine Bleisäure zu überladen, aber normalerweise versucht man, nicht zu "überentladen". Sie müssen also bei den letzten Ladephasen vorsichtig sein. Dies gilt nicht (genau) für das Entladen, aber das gilt nur, weil Sie Bleisäure sowieso nicht vollständig entladen möchten. Wenn Sie keine Deep-Cycle-Batterie haben, sollten Sie beim Entladen nicht mehr als etwa 50 % der verfügbaren Ladung entnehmen. Wenn Sie dies tun, verringern Sie die Akkulaufzeit erheblich.

Sie sagten: „Ein Blei-Säure-Akku kann mindestens 60-mal schneller entladen als geladen werden?“ Im Allgemeinen mag das für ein bestimmtes Ladesystem gelten, aber es variiert je nach Ladesystem und verwendeten Ladeprofilen .

Ihre Prämisse ist viel zu einfach, um alle Situationen abzudecken. Die Battery University präsentiert recht vernünftige Informationen, liefert jedoch normalerweise keine hochgenauen technischen Details, die alle Situationen abdecken. Die Hauptprämisse der Aussage in BU-403, auf die Sie sich bezogen haben, lautet: „Lernen Sie, wie Sie die Ladebedingungen optimieren, um die Lebensdauer zu verlängern“. Das vorgestellte Ladeprofil ist aber nur eine von vielen möglichen Optionen.

Zum Beispiel ist das Design vieler Lichtmaschinen-Ladesysteme in Autos typischerweise ein einfaches strombegrenztes (nicht CC) und CV-Profil. Sie entladen die Batterie beim Starten des Fahrzeugs mit vielleicht 200-800 A, laden die Batterie aber mit vielleicht 70-100 A auf, sobald sie läuft. Das Stromprofil fällt ab, wenn die Batterieklemmenspannung ansteigt, aber das Profil ist einfach. Hier darf das Entlade-/Ladeverhältnis zumindest kurzzeitig nur 10:1 betragen.

Wenn Sie relevante Informationen zu intelligenten Ladeprofilen lesen, können Sie sich ein besseres Bild von der Situation machen. Beginnen Sie mit so etwas von TI.

Wenn Sie ausführliche Details zur Verlängerung der Batterielebensdauer wünschen, finden Sie möglicherweise dieses Dokument zur Verwendung von VRLA EV. Dabei wird ein ZDV-Profil verwendet, um ein Minimum an Überladung zu gewährleisten, aber die vollständig geladene Klemmenspannung aufrechtzuerhalten.

Für den Einsatz in Booten und Wohnmobilen habe ich C / 5 als maximale Laderate empfohlen gesehen, aber niedrigere Raten sind wahrscheinlich schonender für die Batterie. Für den Gebrauch auf See und in Wohnmobilen möchten Sie den Akku so schnell wie möglich (ohne Beschädigung) aufladen, aber für den stationären Gebrauch (USV und ähnliche Anwendungen) haben Sie normalerweise viel Zeit zwischen den Entladungen, sodass eine langsamere Laderate praktisch ist.

Motorstarterbatterien sind dafür ausgelegt, kurzzeitig sehr große Ströme zu liefern. Sehen Sie sich zum Beispiel die Cold Cranking Amps (CCA)-Bewertung einer Starterbatterie an. Der Dieselmotor auf meinem Boot benötigt eine Starterbatterie mit einem CCA-Wert von 900 A oder mehr, wenn ich mich richtig erinnere.

Kurz gesagt, Sie haben Recht, Batterien können schneller entladen als aufgeladen werden . Aber in Bezug auf die Effizienz der Nutzung ist die Sache nicht dasselbe.

Die Art und Weise, wie die Frage anfangs gestellt wurde, berücksichtigt einige sehr wichtige Themen nicht, da Batterien im Wesentlichen eine (wiederaufladbare) Quelle elektrischer Energie sind . Dies sind einige relevante Punkte, die zu berücksichtigen sind:

• Wie hoch ist der Ladestrom eines Bleiakkus?
• Wie hoch ist der maximale Dauerentladestrom einer LA-Batterie?
• Wie hoch ist der maximale intermittierende Entladestrom?
• Wie lange kann die Batterie einen bestimmten Entladestrom liefern?
• Wie effizient kann die Energie bei einer Entladung umgewandelt werden?
• Nachtrag: Wie wird eine Autobatterie durch ein lichtmaschinenbasiertes Ladesystem geladen?

Die meisten dieser Fragen habe ich bereits in diesem Beitrag #1 beantwortet , aber ich werde hier einige Diskussionen präsentieren, wobei ich Ihre Daten als hypothetisches Beispiel verwende:

Batterie = 12V.
Kapazität = 50 Ah.
Kaltstartstrom: CCA = 250A.

Ein sicherer Ladestrom ist während der Hauptladephase auf 15 % bis 20 % von C begrenzt, wie ich in diesem anderen Beitrag Nr. 2 auf dem ersten Bild veranschaulicht habe.
Also I.ch < 10A .

Für eine AGM-SLA-Batterie beträgt ein sicherer Dauerentladestrom 3C. Die AGM-Daten, die ich in diesem Beitrag gefunden habe, hatten einen maximalen intermittierenden (5 s) Strom von 15 ° C, wobei der CCA (Entladen für 30 s) etwa 55 % dieses absoluten Maximums oder CCA = 8 ° C betrug, wenn der maximale Dauerstrom 3 ° C betrug.
Andererseits hatte Ihre (hypothetische) Batterie CCA = 5C. Ich würde dann vermuten, dass es sich um eine tiefentladene Batterie handelt, für die keine weiteren Daten verfügbar sind. In diesem Fall wäre
meine Schätzung für den maximalen Dauerentladestrom 3C/8C x 1C = 18~20A .

Offensichtlich könnten Sie sich bei CCA = 250 A entladen , aber nur für bis zu 30 Sekunden , und die Spannung würde auf 7,2 V abfallen .
Es kann für einen Anlassermotor nützlich sein, der 10 bis 20 Sekunden lang läuft, aber um es zum Antreiben eines Wechselrichters zu verwenden, würde die Elektronik wahrscheinlich früher um 10 V getrennt werden. Bitte überprüfen Sie den ersten Link ( #1 ) für weitere Details.

Ein wichtiges Konzept, das nicht ausgesprochen wird, ist die Energiemenge = Spannung x Strom x Zeit oder
Energie (Wh) = Spannung (V) x Kapazität (Ah) .
Die gespeicherte Energie als „V x C“ beträgt in Ihrem Fall 12 x 50 Ah = 600 Wh. Dieser Wert gilt für eine Entladerate von 0,05C = in 20 Stunden.
Beim Entladen einer AGM bei C/20 = 2,5 A <-> erhalten Sie 100 % C.
Beim Entladen einer AGM bei C/1 = 50 A <-> erhalten Sie 70 % C .
Entladen bei AGM maximal 3C = 150A <-> erhält man 42% C .

In Ihrem Fall wurde die maximale Dauerentladung Ihrer Batterie auf 20 A geschätzt und dauerte nur 42 % C; Zeit = (42% x 50)/20 = 1,05 = nur 1 Stunde !

Wenn die Entladerate weniger effizient wird?
Aus dem Diagramm in Abbildung 2 des Beitrags Nr. 2 geht hervor, dass die Entladerate auf C/5 begrenzt werden sollte , da die Batterie sonst die tatsächliche Kapazität „% C“ drastischer verlieren wird.
Nochmals, die Daten dieses Herstellers auf andere Batterien zu extrapolieren - bis wir genauere Daten haben, ist dies die beste Vermutung, die wir haben.

Eine merkwürdige Beobachtung aus den verfügbaren Daten:
Beide Dauerstromgrenzen - der maximale Ladestrom und der maximale Entladestrom sind gleich , 10A = C/5 .

Hersteller haben intermittierende Entladungsstromgrenzen als 15C max oder den CCA angegeben; aber sie geben (auf Verbraucherebene) keine Auskunft über intermittierende Ladestromgrenzen (entsprechend ähnlich den erwähnten Grenzen von 30s oder 5s).
Ich könnte spekulieren, dass einige Hersteller ihre Batterien so konstruieren, dass sie intermittierende Ladeabweichungen von mehr als C / 5 akzeptieren, wie sie durch das Laden der Lichtmaschine bei variabler Motordrehung verursacht werden.

Ein weiterer Punkt ist:
Wie viel Energie wird verbraucht und wie tief wird die Batterie entladen , um einen Motor für 30 Sekunden zu starten ? Nehmen wir an, der CCA-Wirkungsgrad ist sogar niedriger als 42 %, beispielsweise nur die Hälfte, nämlich 20 %: Energie = (V x A x Zeit)/ Wirkungsgrad E = 12 V x 250 A x (30 s/3600) H / 20 % = 125 Wh. Diese 125 Wh sind etwa 20 % der Nennenergie von 600 Wh. Aufgrund dieser intensiven Anlassbemühung wird die Batterie also auf 80 % des Ladezustands entladen und die Batteriespannung wird nicht zu stark abfallen.

Aufladen durch die Lichtmaschine des Autos :
Da sich die Batterie in einem Auto befinden kann, wird die Lichtmaschine sofort aufgeladen und über mehrere Minuten (oder Stunden auf einer Fahrt) mit 10 A ~ 20 A (oder mehr) aufgefüllt, mit variabler Ladekapazität, hauptsächlich aufgrund der Motorvariabilität Geschwindigkeit/RPM, bis die Spannung den Nennwert von etwa 14,4 V erreicht.
Als allgemeine Schätzung gilt, dass die Lichtmaschine für jede Stunde mit I.ch = 10 A „12 V“ x 10 A x 1 h = 120 Wh nominal sendet und in 1 h @ 10 A irgendwie die Energie auflädt, die in diesem langen Motorstart von 30 Sekunden verbraucht wurde . Die vollständige Ladezeit kann kürzer sein, wenn der maximale anfängliche Ladestrom höher ist und die tatsächliche Anlasszeit normalerweise nur 5 bis 10 Sekunden beträgt.
Die tatsächliche Ladespannung ist zwar höher (13,x bis 14,4 V), aber hier bin ich davon ausgegangen, dass sie zum Ausgleich der elektrochemischen Ineffizienzen verwendet wird; Deshalb habe ich die gleichen nominalen 12 V verwendet.
Die exakte Ladespannung wird durch die Umgebungstemperatur kompensiert – dieser Lichtmaschinenregel-IC hat ein Diagramm, das die Ladespannung über der Betriebstemperatur darstellt:

Nachtrag :

Wie wird eine Autobatterie durch ein lichtmaschinenbasiertes Ladesystem geladen?
Ich habe einen interessanten Artikel gefunden , in dem verschiedene Details zum Laden in realistischeren Situationen als variable Drehzahl (RPM) erörtert werden. Hier ist eine Collage aus einigen Zahlen in diesem Artikel, in denen die farbigen Kurvendiagramme darstellen, dass die Reaktion des Ladesystems bei verschiedenen Motordrehzahlen – 750 U/min, 1500 U/min und 3000 U/min – erheblich variiert.