Stellen wir uns vor, ich habe einen Generator, der eine Spannung zwischen 0 V und 2 V ausgibt, meistens um 0,45 V oder 0,85 V.
Kann man damit eine 12V Batterie laden? Wie kann ich abschätzen, wie lange es dauern wird, wenn ich Spannungsschwankungen ignoriere?
Bitte beachten Sie, dass mein Verständnis für Elektronik ziemlich begrenzt ist - ich kenne ein bisschen Theorie, kann mich aber nicht damit befassen ...
Zu Ihrer Information, der Generator, den ich verwenden möchte, ist eine Wasserstoff-Brennstoffzelle, die Wasserstoff + Sauerstoff in Strom umwandelt, wenn ich mich nicht irre.
Sie können wahrscheinlich.
Sie benötigen einen Aufwärtswandler, der eine Eingangsspannung so niedrig wie die niedrigste Spannung, die Sie von der Brennstoffzelle erwarten, aufnehmen und daraus 12 V machen kann (tatsächlich benötigen Sie über 13 V, um eine nominelle 12-V-Batterie aufzuladen).
Wenn Sie die Spannung erhöhen, verringern Sie den Strom. Der Ladestrom für Ihre Batterie ist um den gleichen (Vernachlässigung von Verlusten) Anteil wie die Spannungsanhebung geringer als der Strom aus der Brennstoffzelle. Wenn Sie 1 V auf 10 erhöhen, erhalten Sie nur 1/10 des Stroms bei der höheren Spannung.
Sie haben nicht genügend Informationen bereitgestellt, um auch nur ansatzweise zu erraten, wie lange es dauern würde, den Akku aufzuladen.
Die zum Laden des Akkus benötigte Zeit hängt von der Kapazität des Akkus und der Strommenge ab, die Sie liefern können.
Wenn Sie einen 10-Ah-Akku und einen Ladestrom von 1 A haben, würde das Aufladen des Akkus mehr als 10 Stunden dauern. Aufgrund von Verlusten im Ladesystem und in der Batterie dauert es länger.
Sie müssen herausfinden, wie viel Strom die Brennstoffzelle liefern kann, und diese dann durch die Menge an Spannungserhöhung teilen, die Sie benötigen. Dort hast du deinen maximalen Ladestrom. In Wirklichkeit wird es niedriger sein.
Teilen Sie nun die Akkukapazität (gemessen in Amperestunden) durch den Ladestrom in Ampere. Das Ergebnis ist die minimale Ladezeit, auf die Sie hoffen können. In Wirklichkeit wird die Ladezeit länger sein. Mit dieser Nummer können Sie zumindest sehen, ob das, was Sie vorhaben, praktikabel ist. Wenn Sie den Akku in einer Stunde aufgeladen brauchen und 2 rechnen, dann wird es nicht funktionieren. Wenn Sie 1 Stunde berechnen, können Sie es möglicherweise in der Nähe Ihrer gewünschten Zeit erledigen. Wenn Sie eine halbe Stunde berechnen, sollte es ziemlich einfach sein, die 1-Stunden-Ladung zu erreichen.
Die Zahlen, die Sie berechnen können, sind nur Richtwerte. Es gibt keinen praktischen Weg, es genauer zu berechnen, ohne viel mehr Informationen über die Brennstoffzelle, die Batterie und die Ladeschaltung, die Sie wahrscheinlich nicht haben und nicht leicht bekommen können.
Gerade auf diesem Gebiet wird geforscht.
Hier ist ein Link zu einem (ziemlich alten) Artikel, der genau dieses Thema behandelt: DC/DC-Wandler für Brennstoffzellenanwendungen.
Wenn Sie das lesen, sollten Sie eine Vorstellung davon bekommen, was Sie tun müssen, um Ihre Brennstoffzelle zu nutzen.
Nicht zuletzt finden Sie eine Reihe von Schlüsselwörtern, die Ihnen helfen, besser nach aktuelleren Dokumenten zu suchen.
Wenn Sie darüber nachdenken, möchten Sie wahrscheinlich nach einem Chip oder vorgefertigten Booster suchen, der den Laderegler für die Batterie eingebaut hat.
Bleibatterien werden mit Konstantstrom geladen, der am Ende auf Konstantspannung umgeschaltet wird.
Es wäre effizienter, wenn die Boost-Schaltung so betrieben würde, dass sie alles liefert, was benötigt wird, anstatt sie in eine feste Spannung umzuwandeln und daraus dann CC oder CV zu machen. Sie hätten praktisch zwei Wandler mit jeweils eigenen Verlusten.
Wenn jemand so ein Biest herstellt, hätte es einen Konverter und damit geringere Verluste.
Dieser Konverter von ST ist ein Beispiel dafür, was Sie brauchen.
Es erhöht die Spannung und verwaltet die Ladung, während es gleichzeitig die Belastung der Brennstoffzelle optimiert, um die meiste Leistung aus ihr herauszuholen – was dazu beiträgt, die Ladezeit zu verkürzen.
Es gibt viele solcher da draußen. Das Beispiel ist nur das, keine Bestätigung. Angesichts des Mangels an Informationen in Ihrer Frage kann niemand hier überhaupt erraten, ob dieser Teil angemessen oder übertrieben oder zu verdammt klein ist.
In der Praxis: Keine Hoffnung. Ihre 12-V-Batterie benötigt eine höhere als 12-V-Quelle, um etwas Ladung in die Batterie abzugeben.
Theoretisch können Sie zwischen Ihrem Generator und der Batterie eine Spannungserhöhungsschaltung aufbauen, die jedoch aufgrund der niedrigen verfügbaren Spannung äußerst ineffizient wäre. Sie könnten leicht mehr als 80 % der verfügbaren Energie durch Verluste in den Komponenten verlieren
Wenn Ihre Batterie ein gewöhnlicher Bleiakku ist, könnten Sie theoretisch nur etwas mehr als 2 V benötigen, wenn Sie jeweils eine Zelle laden. Leider reicht die Spannung selbst dafür nicht aus.
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