¿Cómo puedo calcular el tiempo aproximado de carga y descarga de la batería? ¿Hay alguna ecuación disponible para este propósito? Si es así, por favor proporciónemela.
El tiempo de descarga es básicamente la clasificación Ah o mAh dividida por la corriente.
Entonces, para una batería de 2200mAh con una carga que consume 300mA, tienes:
\$\frac{2.2}{0.3} = 7.3 horas\$*
El tiempo de carga depende de la química de la batería y la corriente de carga.
Para NiMh, por ejemplo, esto sería típicamente el 10% de la clasificación Ah durante 10 horas.
Otras químicas, como Li-Ion, serán diferentes.
*2200mAh es lo mismo que 2.2Ah. 300mA es lo mismo que 0.3A
Me gustaría señalar que algunas baterías, y ciertamente todos los circuitos, no funcionarán hasta 0 Voltios en el suministro, por lo que tu circuito dejará de funcionar mucho antes de que la batería se agote por completo.
Esta respuesta tiene aproximadamente 4 años - pero es incorrecta para las baterías de LiIon, que es sobre lo que está preguntando. (Aconsejado después de esta respuesta). Ver mi respuesta para más detalles - pero, LiIon típicamente se puede cargar a la tasa de C/1 hasta que Vbat = 4.2V/celda. Eso típicamente toma 45 minutos para cerca del 75% de capacidad y luego alrededor de 2 horas a una tasa reducida para el resto.
Carga de batería: Ejemplo: Tomemos una batería de 100 Ah. Si la corriente aplicada es de 10 Amperios, entonces serían 100Ah/10A= 10 horas aproximadamente. Es un cálculo habitual.
Descarga: Ejemplo: Batería AH X Voltaje de la Batería / Carga aplicada. Por ejemplo, 100 AH X 12V / 100 Watts = 12 horas (con una pérdida del 40% como máximo = 12 x 40 / 100 = 4.8 horas) Seguramente, la batería durará hasta 4.8 horas.
La fórmula de carga anterior asume una carga con una eficiencia del 100%, por lo que no es ideal, pero es una buena y simple forma de tener una idea aproximada del tiempo de carga. Para una estimación más precisa, puedes asumir una eficiencia del 80% para las baterías NiCd y NiMh y del 90% para las baterías LiIon/LiPo. Entonces, la fórmula se convierte en capacidad / (eficiencia * tasa de carga) o, para usar los mismos valores mencionados anteriormente (asumiendo química de litio), 100Ah / (0.9 * 10A) = 11.11 horas
Las tasas de descarga están suficientemente cubiertas aquí.
LiIon / LiPo tienen casi el 100% de eficiencia de carga de corriente pero la eficiencia de carga de energía depende de la tasa de carga. Tasas de carga más altas tienen menores eficiencias energéticas ya que las pérdidas resistivas aumentan hacia el final de la carga.
A continuación, LiIon y LiPo son intercambiables en este contexto.
La razón principal para añadir una respuesta a una pregunta de más de 3 años es para notar que:
LiIon / LiPo no deben cargarse por encima de las especificaciones del fabricante. Esto suele ser C/1, a veces C/2 y muy ocasionalmente 2C. Normalmente C/1 es seguro. Las baterías LiPo diseñadas específicamente para un uso de descarga extremadamente alto pueden tener tasas de descarga permitidas de 10C a quizás 50C. Estos no suelen encontrarse en aplicaciones 'cotidianas'.
Los LiIon se cargan a CC = corriente constante = <= corriente máxima permitida desde 'vacío' hasta que el voltaje de carga alcanza 4,2V. Luego se cargan a CV = voltaje constante = 4,2V y la corriente disminuye bajo control de la química de la batería.
El punto final de carga se alcanza cuando I_carga en modo CV cae a un cierto % preestablecido de Imax - típicamente del 25% al 50%. Un mayor % de corriente de terminación = mayor vida útil del ciclo, menor tiempo de carga y ligeramente menos capacidad para el ciclo de descarga siguiente.
Cuando se carga desde "vacío" a C/1, una celda LiIon alcanza alrededor del 70% - 80% de carga completa en 0,6 a 0,7 horas ~= 40 a 50 minutos.
La etapa CV generalmente tarda de 1,5 a 2 horas (dependiendo del % de corriente de terminación y otros factores), por lo que el tiempo total de carga es de aproximadamente 40m + 1,5 horas a 50 minutos + 2 horas o típicamente 2+ a 3 horas en total. Sin embargo, un % muy útil de carga total se alcanza en 1 hora.
La Ley de Peukert te brinda la capacidad de la batería en términos de la tasa de descarga. Cuanto menor sea la tasa de descarga, mayor será la capacidad. A medida que aumenta la tasa de descarga (carga), la capacidad de la batería disminuye.
Esto significa que si descargas a baja corriente, la batería te proporcionará más capacidad o una descarga más larga. Para la carga, calcula los Ah descargados más el 20% de los Ah descargados si es una batería de gel. El resultado es el total de Ah que deberás introducir para recargar completamente.
En el caso ideal/teórico, el tiempo sería t = capacidad/corriente. Si la capacidad se da en amperios-hora y la corriente en amperios, el tiempo será en horas (cargando o descargando). Por ejemplo, una batería de 100 Ah entregando 1 A, duraría 100 horas. O si entrega 100A, duraría 1 hora. En otras palabras, puedes tener "cualquier tiempo" siempre y cuando al multiplicarlo por la corriente, obtengas 100 (la capacidad de la batería).
Sin embargo, en el mundo real/práctico, debes tener en cuenta el calor generado en cada proceso, la eficiencia, el tipo de batería, el rango de operación y otras variables. Aquí es donde entran las "reglas de oro". Si quieres que la batería dure un "largi" tiempo y no se caliente en exceso, entonces la corriente de carga o descarga debe mantenerse en no más de 1/10 de la capacidad nominal. También debes tener en cuenta que una batería no debe descargarse completamente. Típicamente, una batería se considera "descargada" cuando pierde 1/3 de su capacidad, por lo tanto, solo necesita 1/3 de su capacidad para cargarse por completo (rango de operación). Con estas limitaciones y los valores anteriores, se obtiene solo una respuesta, t = 33Ah/10A = 3.3hr.
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¿Qué química tiene tu batería?
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@abdullah kahraman Batería de Li-Ion
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Dave Jones, conocido por su fama en EEVBlog, tiene varios videos tutoriales sobre el tema. EEVBlog #140 Tutorial de Capacidad de Batería y EEVBlog #772 Cómo Calcular la Capacidad de Batería Desperdiciada