启动后为汽车电池充电需要多长时间？

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假设使用典型的铅酸12 V汽车电池（通常在13 V左右充满电），并且在3秒钟内启动发动机大约需要500 A，那么在任何给定电荷下要为电池充电需要多长时间率？

根据我对物理的记忆，这是我的尝试：

12.8 V * 500 A = 6400 W

在3秒内达到19,200焦耳。

因此，在一个理想的世界中，所有电流都直接流回电池，然后又恢复原状，将所有焦耳恢复成电池状态需要多长时间？

给定2A的充电速率：

14 V（充电器的输出？）* 2 A = 28瓦

这是我有点摇摇欲坠的地方。下一步是什么？用焦耳除以瓦数以获得时间？看起来是这么回事：

19,200焦耳/ 28瓦= 11.4分钟。

而已？2 A时11.4分钟，所有19,200焦耳又回来了？似乎难以置信。我的充电器也有10A的设置。因此，这意味着在大约2.5分钟内，它会被“充电”。

那么，我的假设正确吗？您真的只是使用充电电压来计算吗，似乎您需要将充电电压与电池的容量/电压/其他相关。

battery-charging

— 缺口
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14v * 2A = 28瓦，但这仅在电池为0v时才成立。如果电池的电压为12v，则只有2v的差异，2V * 2A = 4W =充电时间很长。因此，为什么汽车交流发电机通常要输出100A的电流。

— 约翰·U

啊，好的，那是我不确定的另一件事。谢谢。

— 尼克，

它还假设您的充电器在12v电池中可以管理2A电流，实际上，当电池电压升至14v时可能要少得多。

— John U

@JohnU，这也是我也很想知道的事情，因为电池上的电压将像使用充电电容器一样上升-从而降低了充电电流。但是，在汽车中，减速器是否充当恒定电流源而不是具有高电流容量的恒定电压源？

— sherrellbc 2014年

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使用电流和电压会引入很多不确定性。您的计算（以及答案中假定您的假设正确的计算）被高估了。您应该考虑启动电动机的功率（通常为1-1,5 kW，如果考虑电池电压的下降，仍然被高估了）和启动汽车的时间。检查此处以获得更好的计算并调整以下答案：physics.stackexchange.com/questions/57794/…基本上，您所写的不是19.2 kJ，只有4 kJ。

— FarO

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不，不是焦耳进来=焦耳出。首先，库仑数=库仑数。是电子流过电路，参与电池内部的化学反应（但并非100％效率）。

不用考虑能量/功率/电压的计算，只需将充电的安培秒数与放电的安培秒数相等，然后乘以一个忽悠系数即可解决效率低下的问题。

500A×3s = 1500 As = 2A×750s = 10A×150s

750秒= 12.5分钟

图中效率约为90％，因此12.5分钟/ 0.90 =约14分钟。

— 戴夫·特威德
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好吧，这要简单得多。电压如何发挥作用？具体来说，如果我以15 V而不是13V充电会怎样？如何选择充电电压，它如何影响充电？

— 尼克，

@尼克：充电电压仅根据电池当前的内部电压和内部电阻影响流入电池的瞬时电流。较高的电压意味着会有更多的电流，但是根据电池的物理结构，可能需要将电流限制为某个值。

— 戴夫特威德

我从没想过这个。如果将已放电的电池（例如12V）连接到15V电位，则实际上是仅跨线电阻短路3V。这有什么后果？假设电阻为1欧姆，这是否等效于以3A连续电流为电池充电？没有其他后果（假设可以提供电流）？足够短的导线也可能具有<< 1欧姆的电阻，因此在这种情况下，电流肯定会远远高于3A。

— sherrellbc 2014年

500 CCA是电池的最大额定值。通常，启动汽车只需要100-200A的电流，因此通过计算，大约需要5分钟才能为电池充电。

— SurpriseDog

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对于“足够接近”，您可以使用

T _电荷 = T _放电 *（i _放电 / i _电荷）* k

k是无单位的电流效率因数，它随电池化学性质，充电和放电速率，电池的充电状态和月相（有时是今天是否是银行假期）而变化，但对于

铅酸电池：约1.1至1.2
锂离子电池：约1.01
镍氢（NiMH）：约1.15至1.2

这只是说充电和放电时间与电流消耗成反比，再乘以一个可变常数。

由于许多因素，“常数”会有所不同。锂化学反应没有“消耗”电流输入的副反应。NimH（和NiCd）具有二次化学反应，会产生气体，热量和其他有趣的东西，并消耗一些提供的能量。

注：目前的比例是不一样的能源费用比。
当充电时，电流流过的内部电阻会导致液滴在输入和battery_proper之间的电压，所以V _中必须是大于大于V _{battery_proper}作为与内部电阻的电流下降丢失。

放电时，内部电阻会再次使电压下降，但由于内部下降，V _out现在将低于V _{battery_proper}。所以，你输两种方式。总体，

（能源效率）= k *（V _out，mean / V _in，mean）

在高电流下（例如来自汽车上的启动电动机的启动），内部电阻两端的总电压可能下降约一半。这意味着在启动过程中，端子未充满电，条件良好的12 V汽车电池可能在端子上测得6V。相同的电池在充电时最高需要13.6V。

因此，如果通过摇动放电并在电池几乎充满电时充电，则电压效率等于6 / 13.6 =〜44％。这是上述铅酸效率达到90％之后的结果。
因此，例如，一个充满电的，有点“累”的铅酸电池可以实现0.9的效率：* 0.44 =放电能量超过充电能量的40％能量效率。

— 罗素·麦克马洪
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等等，您是说LiIon和NiMH是“过度团结”吗？！？

— 戴夫·特威德

@DaveTweed-否-我是说我考虑了充电和放电线程并将它们混合在一起。（我通常以“ 1 A电流要输出多少电流”来思考-他是问“为使xxx电流我必须投入多少电流”。我在编辑时发现了这一点，想知道是否有人会在最终版本中对它进行纠正之前，先进行选择。

— 罗素·麦克马洪

+1用于带来月相和银行假期。与人谈论化油器时，我总是确保将这些人带进来。

— 尼克

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即使您的电池提供500A的电流，也就是PEAK电流，当电动机停止且没有反电动势时，电动机的电阻和电感基本上很小。电动机开始旋转后，反电动势会降低电池消耗的电流。我猜这些巨大的电流只消耗了ms。

— 琼
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不要猜实际上，在起动期间，用于汽车发动机的起动电动机在接近失速电流的情况下运转，直到发动机抓住并从起动器移出机械负荷为止。确实需要几马力（=几千瓦）才能启动现代高压缩发动机。但是，请记住，容量为50至100A或更高的汽车充电系统可以在一两分钟之内恢复起动电流。

— 戴夫·特威德

@DaveTweed，对于500A起动电流，OP中的假设从何而来？

— sherrellbc 2014年

@sherrellbc：我不知道；你必须问他。这只是我们在讨论中为了具体而使用的价值。将您喜欢的任何值替换为方程式。

— 戴夫·特威德

2

如果启动引擎需要500 A的电流持续3秒钟，则使用1500安培-秒。如果电池以1 A充电，则需要1500秒（25分钟）才能获得1500安培秒。

— 爱德华·梅莱卡
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1

在正常温度下，充满电的电池的静止电压为13.8伏。交流发电机的调节器输出14.4至14.7伏。这种过高的电势是必要的，否则电池将永远充满，从而需要无限的时间充电。静止电压和充电电压之间的差值小于1伏，这足够低，以至于在正常情况下不会引起水的电解（即使电池“沸腾”变干）。

电池的内部电阻是如此之低，以至于该1伏特的差值将导致大约50安培的电流流入电池，即使充满电也是如此。然而，电池极板和电解质也形成了粗电解电容器，该粗电解电容器充电至该差值并缩小了间隙。当您测量最近充电的电池时，会看到这种电容器电荷，并且大约需要一分钟的时间通过自身泄漏而耗散掉。

实际上，您的电池串联了一个泄漏电容器。当您启动汽车时，会使用极板上的一些电荷，而当交流发电机开始放回电荷时，它将首先为该电容器充电，而任何泄漏都会通过实际为极板充电。这就是为什么铅酸电池需要超电势来充电-精确地以13.8伏特充电永远无法充满电。

因此，交流发电机有多大无关紧要-电池将占用其想要携带的任何东西，因此实际上取决于电池使汽车起动后充电需要多长时间。随着电池的老化，硫酸化的发展以及极板的腐蚀，电容器的作用变得更强，实际给电池充电所需的时间越来越长。

最终，当它变得非常糟糕时，似乎只要保持跨接电缆就可以使电池保持电荷，因为所有电荷都在电容器中，而没有在实际极板中。

— 尔科
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