Zeit zum Nachladen der Batterie während der Fahrt?

[mkr]

Werte 2V-Forianer,


kürzlich fragte ich mich während der Fahrt, wie lange man eigentlich mit - sagen wir über 3.500/min - auf einer Landstraße fahren muss, bis die Batterie wieder mit der für die Startprozedur aufgewendeten Energie nachgeladen worden ist.

Da ich weiss, dass es hier einige Forianer gibt, die elektrotechnisch mehr bewandert sind als ich, wende ich mich genau an diese.

Annahmen wie folgt:
Ich gehe von idealen Bedingungen aus: 20 Grad Celsius, keine Reibungsverluste in Leitern, Bosch-Anlasser (nicht Valeo) wandelt elektrische Energie vollständig in Rotationsenergie um.
Weiterhin gehe ich davon aus, dass der Bosch 10 Sekunden mit voller Leistung braucht, um die Q zu starten ("orgeln").
Zudem nehme ich an, dass ich konstant mit über 3.500/min auf der Landstraße fahre, d.h. die LiMa liefert zu jedem Zeitpunkt mindestens 100 Watt nach Abzug der angeschlossenen Verbraucher ab, die dann zum Nachladen der Batterie bereitstehen.
Die Bordspannung beträgt 13,0 Volt, die Batterie ist eine gewöhnliche Blei-Säure-Batterie in gutem Zustand.

Damit Rechnung wie folgt:
Der Bosch-Anlasser leistet etwa 1 PS, also rund 750 Watt. Er orgelt 10 Sekunden lang. Also werden 7.500 Wattsekunden an Energie für die Startprozedur aufgewendet.

Nun fahre ich auf der Landstraße und lade die Batterie dabei nach. Für die Energie gilt:
E = P * t, also ist t = E/P, damit 7.500 Ws / 100 Watt, also 75 Sekunden: Eineinviertel Minuten.

Aber umgekehrt ist P = U * I, also I = P / U = 100 Watt / 13 Volt = 7,7 Ampere.

Das kommt mir gefühlt etwas viel als Dauerladestrom vor. Ich vermute, der Innenwiderstand der Batterie wird deutlich höher sein (dann müsste ein Teil der Ladeenergie in Wärme umgewandelt werden, aber die Batterie wird ja während der Fahrt nicht größer warm?!?), d.h. der tatsächliche Ladestrom ist deutlich geringer (I=U/R), damit die Ladezeit länger.

Meine obige Rechnung ist also zu stark vereinfacht, wie ich stark vermute.


Damit die Frage an die Experten: Wie lange muss ich denn nun auf der Landstraße fahren? Klar, es ist immer unterschiedlich von Q zu Q, aber einfach einmal eine Hausnummer (z.B. 5 Minuten, 10 Minuten, 20 Minuten) fände ich als Orientierung hilfreich, damit man einfach einmal eine Größenordnung hat. Diese braucht auch nicht mathematisch hergeleitet zu werden.

Danke im Voraus!


Grüße

Martin

[tomtomtom01]

Hallo Martin,
nicht rechnen, fahren.
Beim nächsten Start merkst Du obs genug war.
Und beim fahren aufs Fahren konzentrieren.

Gruß, Tom.

[MM]

Ein Wirkungsgrad von 100 % für den Anlasser ist schon ein sehr idealistischer Ansatz; auf der anderen Seite braucht er üblicherweise nicht seine volle Leistung und 10 Sekunden arbeitet er normalerweise auch nicht.
Der Akku nimmt nach dem Anlassen erst mal, was er bekommt.

Aber abseits von Berechnungen, die immer theoretisch bleiben, sagt meine Erfahrung, dass bei gesunder Elektrik die Anlassenergie nach 10 Minuten wieder aufgefüllt ist. Ich sehe das an meinem Digitalvoltmeter, dass nach spätestens diesen 10 Minuten 14,3 V zeigt.

[Martin aus Mannheim]

Im Netz habe ich 40mOhm als Innenwiderstand gefunden. Nach RxIxI ergibt sich bei ca. 8 A eine Leistung von etwa 2,5 Watt. Da es ein dicker Klotz ist, thermisch gut gekoppelt und luftig installiert wird da nicht viel warm.
Ich halte deine Überschlagsrechnung für plausibel.
Angenommenenermaßen gehen 10% Ladung über Wirkungsgrad-Verluste flöten, d.h. du musst 80 sek. fahren bis du die Start-Entladung kompensiert hast.
Als ordentlicher Mensch fährst Du mit Licht, gehen weitere 60 Watt dafür ab, 40 Watt bleiben zum Laden, wenn du nicht bremst , womit sich die Zeit um den Faktor 2,5 erhöht auf 200 sek., 3 Minuten 20.
Weil noch andere Verbraucher Bedarfe anmelden würde ich deshalb 5 Minuten antworten, etwa halb so lang wie ich für diese Antwort gebraucht habe. Wäre ich nur mal gescheiter laden gefahren .

[60drifter]

Hallo Martin,
statt Rumgestochere im Nebel einfach dasjenige systematisch weiterverfolgen, wozu Du Dein Messgerät bereits hervorgeholt hast (der Wert einer "Bordspannung von 13 Volt" ist an sich wertlos - die Ruhespannung der in Ruhe gelassenen Batterie beträgt bei 20°C 12,65V/Nassbatterie). Deshalb:
1.) Miss' vor dem Starten der Batterie deren Ruhespannung. Starte die Maschine und lass' eine Stoppuhr mitlaufen.
2.) Miss' nach dem Anlassvorgang nochmal - und trenne vorher die Batterie vom Bordnetz. So erhältst Du eine Spannungsdifferenz.
3.) Schalte dein Messgerät in der höchsten Ampèreteilung (meist 10A) und klemme es (kurzschlusssicher und polrichtig) zwischen Batterie und Bordnetz.
4.) Lese auf der Landstraße unter den von Dir gesetzten Bedingungen den Ampèrewert ab.
Jetzt hast Du drei Werte: 1.) Spannungsdifferenz, 2.) Ampère 3.) Zeit in sec. - Mit dem Ohm'schen Gesetz und der Leistungsformel kannst Du jetzt leicht den Wert ausrechnen.
Always drive safely
+++
60drifter
PS.: Interessant für Dich wäre es auch mal, Deinen Regler zu testen. Die genannte Bordnetzspannung (mal Gas geben!) von 13V erscheint mir doch ziemlich mickrig. Und bei welcher Drehzahl geht die rote Ladekontrolle aus?

[Q-Michael]

Ein Wirkungsgrad von 100 % für den Anlasser ist schon ein sehr idealistischer Ansatz; auf der anderen Seite braucht er üblicherweise nicht seine volle Leistung und 10 Sekunden arbeitet er normalerweise auch nicht.
Der Akku nimmt nach dem Anlassen erst mal, was er bekommt.

Aber abseits von Berechnungen, die immer theoretisch bleiben, sagt meine Erfahrung, dass bei gesunder Elektrik die Anlassenergie nach 10 Minuten wieder aufgefüllt ist. Ich sehe das an meinem Digitalvoltmeter, dass nach spätestens diesen 10 Minuten 14,3 V zeigt.

Woher weisst Du das bei einem Voltmeter die Energie wieder in der Batterie drin ist. Energie ist das Integral der Wirkleistung über die Zeit?

[Nichtraucher]

Hi,

wenn der Anlasser 10 Sekunden arbeiten muss damit der Boxer seinen Dienst beginnt, würde ich erst einmal die Arbeitsmoral des Boxers in Ordnung bringen und dann die Berechnung durchführen.

Gruß
Willy

[mkr]

Hallo Willy,

Hi,
wenn der Anlasser 10 Sekunden arbeiten muss damit der Boxer seinen Dienst beginnt, würde ich erst einmal die Arbeitsmoral des Boxers in Ordnung bringen und dann die Berechnung durchführen.
Gruß
Willy

So lange brauchen die Anlasser meiner Q'he für gewöhnlich nicht. Ich habe einfach nur einr runde Zahl genommen, die tendenziell bereits etwas zu hoch ist, um quasi "auf der sicheren Seite" zu sein.


Grüße

Martin

[mkr]

Hallo Drifter,

PS.: Interessant für Dich wäre es auch mal, Deinen Regler zu testen. Die genannte Bordnetzspannung (mal Gas geben!) von 13V erscheint mir doch ziemlich mickrig. Und bei welcher Drehzahl geht die rote Ladekontrolle aus?

Danke, kein Grund zur Besorgnis. Die Bordspannung bei allen meinen Q'hen ist deutlich über 13 Volt bei 3.500/min. Auch hier habe ich der Einfachheit halber einen Wert genommen, der eher etwas zu vorsichtig war.


Grüße

Martin

[mkr]

Wertes 2V-Forum,


erst 'mal danke für eure Antworten. Ich nehme für mich mit, dass als grobe Hausnummer 10 Minuten zum Nachladen der Batterie benötigt werden. Das kommt für mich gefühlt hin (wie gesagt: die von mir wenig wissenschaftlich hergeleiteten 75 Sekunden sind wohl eher eine untere Schranke, die in der idealen Welt vielleicht erreicht wird).

Und für gewöhnlich fahre ich deutlich länger als zehn Minuten, alleine schon wegen des Aufwands, bis man endlich auf der Q sitzt und losfahren kann!


Grüße

Martin