Räkna ut behov av laddeffekt för batteriladdning

om jag har ett batteri som är x kWh säg 100
och jag har y timmar på mig att ladda batteriet fullt. säg en halvtimme.

hur mycket effekt i kW behövs?

Är det så enkelt som att ta

x/y = 100/0,5 = 200kW??
(givet att vi inte har några förluster)

vid förlust f på 10% blir det (x/y)/(1-f)=222,222kW?

Läs på om Peukerts lag, och minns att alla batterier har ca 40% verkningsgrad vid laddning, utom Litium-typer som har 99%.

https://en.wikipedia.org/wiki/Peukert%27s_law

http://tudor.se/laddning-av-batterier/


Här har du en bra sida att lösa på

hmm detta verkar hyfsat nära det jag är ute efter. Dock verkar man behöva veta betydligt mer/andra saker än de 3 saker jag antog från början. Detta beräknar ju också "discharge" vilket jag antar är urladdning. Är det exakt samma samband åt andra hållet? dvs laddning?

Så vad jag måste veta, om jag förstår detta rätt är

1. C= Batteriets Ah. Detta kan fås om jag vet kWh och batteriets volt?
2. I= Laddningsström i A (istället för W)?
3. k= Peukerts konstant. Är det typ samma för alla lithiumbatterier? Vad är den? Lite googling säger mig att typ 1,05 is för lithiumbatterier


Således om vi säger att vi har en bil med 100kWh batteri, som laddas med 400V. Så borde detta innebära att batteriet har 100 000/400= 250Ah?

Om man laddar det hemma i ett uttag som max klarar 20A så antar vi detta vara laddströmen.

Då borde detta bli
C/I^k=t

250/20^1,05= knappt 11 timmar.

Är detta ett hyfsat estimat då?


Jag trodde initialt att man i motsvarande situation kunde räkna:
100kWh laddas hemma med 400V* 20A = 8000W
100 000/8000 = 12,5 timmar. Men detta är då alltså fel?

Intressant men ger mig inget svar om hur man räknar. Annat än att det verkar mer invecklat än man tror som vanligt.

Om man förenklar lite: räkna om ditt batteris kapacitet till amperetimmar (Ah). Ta reda på hur mycket ström din batteriladdare kan ge. Dela första talet med det andra så får du hur lång tid det kommer att ta under idealiska förhållanden.

Om denna tid är kortare än tiden du har på dig: bra. Annars har du problem. Om du vill utgå från tiden du har till ditt förfogande så dela batterikapaciteten i Ah med tiden du har (i timmar) så får du veta hur många ampere din laddare måste ge för att, under idealiska förhållanden, ladda ditt batteri. Multiplicera strömmen laddaren måste ge med spänningen så får du effekten (~ antalet kilowatt).

Men det finns en hel rad med saker som kommer att ställa till det för dig. Kanske viktigaste är två saker: dels elnätets (eller din laddares) förmåga att leverera tillräckligt med ström, och batteriets förmåga att tåla värme.

Det torde vara uppenbart: om elnätet du kopplar din laddare till inte kan leverera nog med ström (pga för små säkringar och för tunna ledningar) så kommer detta att göra att det tar längre tid att ladda batteriet. Om du har kort tid på dig, och skulle behöva dra (tex) 20 ampere ur ett normalt vägguttag i en bostad kommer säkringen att smälta av: de flesta vägguttag i bostäder är säkrade med 10A-säkringar.

Vad gäller batteriets förmåga att tåla värme så är det en sån sak få tänker på, men du har nog märkt att när du laddar batterier så blir de lite varma. Och ju snabbare du laddar batterierna, desto varmare blir de. Laddar du batterierna snabbt nog hinner de inte göra sig av med värmen i den takt som den byggs upp i batteriet, och temperaturen kan öka väldigt fort. Ökar den snabbt nog kommer något drastiskt att hända: batteriet kan smälta, fatta eld, explodera... Det beror på det enskilda batteriet.

Och så har de en helt annan spänning än de flesta batterier...

Det gör det ju visst det.

Det står ju att som tumregel så kan man ladda ett batteri med samma ström som den saknar laddning i amperetimmar..
Dvs har batteriet en kapacitet på 100ah, och du har det halvtomt, då saknas 50ah och du kan då ladda batteriet med 50ampere.
Detta står på sidan 3 i länkade dokumentet.

De skriver vidare att eftersom de flesta har svårt att leverera 50 ampere så därför kör man ofta på mellan 4-15ampere.

Man mäter dessutom inte batterier i kilowatttimmar utan amperetimmar.
Ett 12volts bilbatteri laddar du med runt 13-14 volts spänning (beroende på typ och temperatur bland annat) och sedan som sagt trycker du in ampere (ström) med lämplig storlek. Står jättefint att läsa i länken.


Till saken hör att det går väldigt fort att ladda till 75%; längre tid till 90 å de sista preocenten tar mycket löngre tid att få in i batteriet

ok, jag begriper dock inte hur jag ska applicera detta på frågan - om jag har ett 50 kWh batteri till en BEV och jag har 5 timmar på mig att ladda, hur stor effekt behöver jag?

ok jag fattar att man räknar med Ah på vanliga batterier. Grejen är att för elektriska bilar specas batteriet alltid i kWh. En tesla har t.ex. 85kWh batteri, men hur många Ah är det?!? Hur många volt är batterierna på?? Varför måste man räkna i Ah ö.h.t?

W är storleken för effekt (joule per sekund), energin per tidsenhet och Wh är mått på totala energin som ges av effekten över tid (Joule). Levererar du 1 joule i sekunden i 1 sekund, har du levererat 1 joule energi. Levererar du 10kW i 5 timmar har du levererat 50kWh.

Det måste logiskt finnas ett samband där emellan?? För att överföra 100kWh total energi till ett batteri på en tid av 10 timmar, så innebär detta 100 000kWh/10h = 10 kW effekt krävs för att det ska vara möjligt (antagligen lite mer kompenserat för förluster). Hur kan detta rent fysikaliskt inte stämma? I det verkliga fallet när man laddar batteriet så har man endel förluster i form av värme etc. men överlag borde detta stämma??

Jag gissar att batteriers kapacitet ofta anges i Wh för att i de tillämpningar batterierna används så är det ett vettigt mått. Jag har ett batteri i min båt, på si och så många AH (jag har glömt den exakta mängden), och jag vet att de prylar jag har ombord drar så här mycket ström [måttar med händerna]. Då kan jag räkna ut hur lång tid batteriet kommer att orka driva elektroniken och belysningen. Om denna tid är för kort för mig (tex för att jag skall korsa Östersjön, och måste ha lanternorna igång minst två nätter) så måste jag dra ner på alla icke-nödvändiga elförbrukare (tex radion). Om jag ändå inte kan få ner strömförbrukningen tillräckligt långt måste jag skaffa (minst) ett batteri till. För mig är batterikapacitet mätt i Ah helt enkelt det mest praktiska.

För fordon blir saken helt annorlunda, då man ofta inte vet vad de olika sakerna i bilen drar. Och framför allt motorn kan dra väldigt olika, beroende på om du krypkör i stan eller gasar på för fullt från stillastående till maxfart. Då blir det mer logiskt att använda SI-enheter, för att något annat vettigt finns egentligen inte.

Vad gäller att ladda batteriet så kan jag hålla med om din beräkning. Men jag undrar om du har insett hur mycket 10KW egentligen är. Om du skulle dra så mycket el från ett ordinärt eluttag i ett hus kommer du att behöva en säkring på minst 43A. Skulle du koppla in dig på ett trefassystem sjunker strömbehovet till mer måttliga 26A.

Men detta förutsätter helt idealiska förhållanden, och att vi inte har förbisett något. Jag minns från när jag pluggade elektronik på gymnasiet att om man vill ladda en kondensator fullt (dvs till 100%) så måste man trycka i den 141% av full kapacitet. De "överskjutande" 41% blir förluster här och var. Det var helt enkelt något man fick acceptera, det ingick liksom i fysikens lagar att det var så. Om samma sak gäller för batterier minns jag inte, men det verkar sannolikt tycker jag. Då kan du genast förlänga dina tio timmar till strax över 14 timmar.... Och övriga förluster kommer att dra ut på tiden ännu mer.






----------
För den som inte är insatt i sjöfart: lanternor är vagt liknande fram- och baklampor på en bil. Deras exakta funktion är helt annorlunda men de drar ström. I fallet med min båt drar min lanterna 5A medan den är igång.

Egentligen spelar det ingen roll, men vad batterier kan leverera brukar mätas i Ah, mest för att ett batteri levererar en viss spänning.