En Sving på Mutteren

jeg kom inn i en utmerket diskusjon andre steder om hvordan dynamoer jobber med flere batteribanker og isolatorer. Det er ikke helt komplisert, men det tar mange ord for å prøve å forklare og gi mening. Etter å ha skuret internett for gode illustrasjoner og funnet ingen, endte jeg med å piske opp min egen, og ønsket å rydde opp svaret mitt etterpå, utvide det og gjøre det litt lettere å lese.

den veldig dumme TL;DR oppsummering med flere batteribanker på ulike ladetilstander er at auto elektriske systemet er veldig sosialistisk. “Fra hver (generator) i henhold til hans evne, til hver (batteri)i henhold til hans behov .”Dette gjelder med små tweaks om isolatoren din er et rele eller en diode også.

hva skjer når en dynamo lader to batterier?

i en situasjon der du har et ekstra batteri koblet til startbatteriet med en isolator i mellom, hvordan reagerer generatorens regulator? La oss anta at startbatteriet er fulladet (12.7 v) og aux-batteriet er ved halv ladning(12.0 v)

fra min forståelse vil regulatoren se en spenning på noe mellom de to, si 12.3 v og fortsett å sette en høyspenning i stedet for å lade den for å unngå skade.

er min forståelse helt av?

…

La oss si at startbatteriet er 95% og husbatteriet er 50%. For at strømmen skal komme til husbatteriet, må den passere gjennom startbatteriet. Og siden startbatteriet fortsatt er en lavere kapasitet enn generatoren gir, hvordan tar det ikke inn noe?

Dette spørsmålet kom faktisk opp fordi jeg forlot bilvarmerventilen på laveste innstilling i flere dager og ikke skjønte det. Vanligvis viser dashbordet ladenålen litt tippet mot ‘Ladning’ når jeg kjører. Denne gangen, med startbatteriet halvt drenert, ble det utgitt mye mer strøm. Det jeg la merke til var, det også ladet huset mitt batteri mye raskere også.

etter en liten diskusjon fikk jeg litt mer god informasjon fra den opprinnelige plakaten. Han har en 88 Econoline med en fabrikk batteri isolasjon rele og dynamo, så jeg var i stand til å koke opp illustrasjoner som var minst rimelig spesifikke for et bestemt kjøretøy.

jeg hadde opprinnelig ønsket å ta et par illustrasjoner for å gjøre det litt mer fornuftig, men etter å ha skuret på internett for å se om noen allerede hadde de riktige illustrasjonene, gjorde ingen det. Ikke rart at ingen vanligvis forstår hvordan dette fungerer. Du kan finne illustrasjoner hele dagen med batterispenning under ladning eller utladning, men jeg fant aldri et spenningsskjema (på et bestemt ladningsnivå) da det endres avhengig av hvor mye strøm du legger inn eller trekker ut akkurat i det øyeblikket, noe som er det du trenger for å forstå dette.

jeg gjorde nok jakt for å sikre at informasjonen min er riktig, og bare gjorde opp mine egne illustrasjoner etter jobb en kveld.

Hvordan fungerer hver del av systemet på egen hånd?

før noe av dette gir mening, må du kunne se hvordan hvert stykke virker under forskjellige elektriske belastninger, men det er mange variabler som forandrer ting. Disse illustrasjonene er ikke * nøyaktige * per si til et bestemt oppsett, men de er “omtrent riktig” for lager 2g-generatoren og startbatteriet du får I En E-150 fra rundt 1987-1994 eller så, og forhåpentligvis bare god nok til å forklare konseptet.

Dynamo

de Fleste grafer for de viser maksimal utgangsstrøm du kan få avhengig av dynamoen eller motorhastigheten, noe som egentlig ikke hjelper oss mye. Hva du virkelig trenger å se er hva dynamoen vil gjøre på en fast marsjfart som du øker belastningen på den.

ved cruisingshastighet kan du se at spenningsutgangen til generatoren din er for det meste flat opp til et sted rundt sin nominelle utgang, og et sted etter det, når du legger mer belastning på den, kan spenningen den sette ut dråper. For den flate delen av grafen, spenningsregulatoren er spy feltet opp i dynamoen for å holde spenningen opp. Når feltet er i full styrke, er det alt du har, og spenningen faller raskt etter det når du øker etterspørselen etter strøm.

dette endres etter hvert som motorhastigheten endres. Ved tomgang, med anternatoren bare snu rundt 2000 RPM (vanligvis ca 3x vevhastighet), beveger cutoff-punktet mye lenger til venstre. På cruise vil de fleste Fords ha generatoren snu hvor som helst fra 4000-6000 RPM, og dette er trolig ganske representativt for det. Hvis du kjører motoren raskere, skyver den cutoff lenger til høyre, men ikke så mye; du kommer til et punkt der all motstand i komponentene i utgangspunktet vinner ut over å spinne generatoren raskere. De Fleste Ford dynamoer er bra for rundt 16.000-18.000 RPM før ting begynner å bryte.

denne kurven er ikke nøyaktig eller basert på ekte testdata, fordi jeg dessverre ikke har noen og ikke kunne finne noen. Denne er basert på informasjon for separat opphissede dynamoer tilgjengelig i ingeniørtekster, og modifisert med å legge til den oppførselen som passer for å ha en spenningsregulator. Så ja, jeg er sikker på at dette er hva kurven ser ut, men samtidig, nei, jeg er ikke sikker på et enkelt eksakt tall på denne grafen, siden jeg har justert det ved øyeboll. Noen ønsker å komme sammen og lage en dynamo testbenk slik at vi kunne få reelle tall?

Startbatteri

Neste opp er hva startbatteriet gjør på forskjellige nåværende nivåer.

Dette var den vanskelige delen å finne, og jeg endte opp med å trekke ut denne info fra noen virkelig gode batteri diagrammer satt sammen av en båt fyr For Home Power magazine. Disse batteridiagrammer er faktisk i det minste basert på noens eksperimentelle data, så de er litt mer nøyaktige enn generatorgrafen jeg har over. For å få denne grafen tok jeg i hovedsak diagrammet på den siste siden av det koblede dokumentet, og tok verdiene på en “skive” ved en bestemt ladestatus (90% for denne første kurven), deretter justert for batteristørrelsen.

alt på den kurven over endres med både hvor stort batteriet ditt er, og hvor utladet det er, så jeg har laget en for hver av de forskjellige situasjonene vi trenger å se på for å forstå hvordan isolatorer og flere batteribanker jobber sammen. For denne første antar det om et 75ah blybatteri (i utgangspunktet Gruppe 65-batteriet i En Econoline).

når du ser til venstre for null på bunnen, er det utladningsstrøm, med batteriet som leverer strøm. Til høyre er ladestrøm, med strøm blir satt inn i batteriet. Det du kan lese omtrent av dette diagrammet er spenningen. Dette diagrammet har om de riktige spenningsnumrene for at startbatteriet ditt er 90% ladet, noe som er ganske normalt for bare å ha sparket opp en varebil som er satt for en liten stund.

den minst nøyaktige delen av disse diagrammene er rett rundt 0 strøm. Blybatteriadferd er veldig “uklar” i dette området, og spenningen avhenger av mange andre ting, så vær ikke særlig oppmerksom på linjen som forbinder de laveste “lading” og “utlading” strømmer; det betyr ikke mye der.

det enkleste systemet: En generator, et startbatteri

Lav Belastning

nå, la oss se på den første og enkleste kombinasjonen, bare din generator og startbatteriet. Rett etter at du brenner opp varebilen din, sparker generatoren helt opp til 14-14. 5 V eller så. Din van drivstoffpumpe og elektronikk tar KANSKJE 30A å løpe – så systemet ditt vil trolig være rundt 14,2 V – du må “gjette” først for å finne ut dette, og deretter gå tilbake og legge til ting for å se om gjetningen din var riktig.

det som er viktig å se er at batteriet og generatoren er bundet sammen, slik at de *må * være på samme spenning. Ved 14.2 V kan generatoren sette ut OM 42A, og batteriet ” vil ” om 7A verdt å lade, så 14.2 v ville være riktig hvis resten AV systemet krever OM 35A akkurat da. Ganske nær, men kanskje ikke helt en god gjetning som vi kan gjøre, fordi strømmene ikke helt balansere ut-bilen og batteriet vil 37A sammen, og dynamoen ønsker Å sette UT 42A, så vi er av litt.

jeg kan hoppe over et trinn og si at 14.3 V virker for høyt, så la oss prøve halvveis mellom ved 14.25 V. ved den spenningen vil startbatteriet ha 7.5 A, og vanen vil FORTSATT HA 30A å løpe, OG generatoren vil sette UT 35A. Det er ganske darned nært – innen et par forsterkere – så jeg vil ringe 14.25 svaret. Det er sannsynligvis litt for presis med tanke på hvor rigget opp diagrammene er.

Medium Load

nå med den enkle en dynamo/en batteri combo, la oss skru på frontlysene og slå viften på lav; nå sier vi at vi har hevet lasten fra varebilen TIL 50A. la oss gjette 14.1 V for systemspenningen. Når du ser på batteridiagrammet, vil batteriladestrømmen trolig falle til mer som 6,5 A ved den spenningen, så din totale belastning er nå om 56,5 A. din generatorgraf sier at den legger ut OM 56A ved den spenningen, så vårt gjetning var bra! 56A kommer ut AV dynamoen vil delt inn i CA 50A kommer til van OG 6A kommer til batteriet.

Høy Belastning

ok, på tide å overbelaste generatoren. Vri varmen på maks (de blåserne trekker OM 20A på maks), slå på bakluften, og kanskje oppvarmede seter. Vend på vindusviskerne, få alt i gang. Nå har vi ca 90A av etterspørselen i systemet. Det er mye mer enn dynamoen kan sette ut av seg selv på over 12V, så hvis du stoler på det litt fiktive diagrammet jeg laget, kan dynamoen din bare sette ut om 11,5 V ved den belastningen.

Batteri til redning! Det er fortsatt tilkoblet, og hvis det faktisk var på 11,5 V, ville det virkelig sette ut litt juice! Det som virkelig kommer til å skje er at systemet skal avgjøre hvilken spenning utgangsstrømmen fra batteriet og generatoren legger OPP TIL 90A.

Ser på diagrammet, det ser ut som om 12.4 V til meg. Ved 12,4 V kan generatoren fortsatt svinge UT 83A, og batteriet skal sette ut de resterende 7A.

Det Enkle Systemet TL;DR

jeg plukket den enkle situasjonen først fordi denne må være fornuftig før du kan forstå hva som skjer når du kaster inn en ekstra batteribank med en annen ladning. I dette enkle eksempelet har du allerede to ting som kan sette ut strøm (dynamo og batteri) som må “bestemme” hvordan du deler lasten. Saken er, det er egentlig ikke så mye en ” beslutning.”Hver ting har sin egen naturlige oppførsel som diagrammet forsøker å gi mening om, og systemet har en “naturlig lov”, som er at spenningen for alle brikkene vi ser på, alltid vil være den samme (fordi de er direkte koblet til). Derfor vil dynamoen og batteriet øke eller redusere produksjonen til spenningen stabiliserer seg mellom dem. Det er litt av en fysikk balansegang.

Legge TIL EN AUX / House Batteribank

Lav kjøretøybelastning, 50% Aux batteriladning

nå, la Oss gå tilbake til det første eksemplet der du nettopp har startet vanen Og har en rimelig 30a systembelastning,men nå legger vi til batteriene i huset ditt. La oss si at batteribanken din er 200Ah, tilsvarende nesten tre av de startbatteriene i størrelse-jeg vil overdrive ting litt, så det er lettere å se effekten i de forskjellige diagrammene. Batteribanken din er bare 50% ladet når isolatorreleet kobler den til generatoren og startbatteriet, slik at diagrammet ser slik ut.

formen er veldig lik, men strømmen er mye større (fordi banken er større) og spenningene er lavere (fordi banken er halvt utladet). Din van system fortsatt ønsker om 30A å kjøre sine egne ting.

så nå, med det isolatorreleet tilkoblet, gjelder “alle spenningene de samme” loven for alle tre stykkene. For å finne ut hva det skal gjøre, må jeg gjette en spenning igjen for å starte. Jeg kan gjøre en utdannet gjetning og si kanskje systemet vil kjøre på 13,5 V, som ser ganske nært ut. La oss se, på 13,5 V setter vår generator ut OM 76A, og vår etterspørsel ER 30A (fra bilens elektronikk) pluss OM 3A (hva det mest ladede lille batteriet vil ha ved den spenningen) OG en hel 65A som vår sultne batteribank ønsker ved den spenningen. Det er en total belastning PÅ 98A, langt mer enn dynamoen setter ut, så jeg har åpenbart gjettet feil!

hvis jeg prøver igjen, kommer det nærmere-Klokka 13.4V, lasten ER 30A bil, fortsatt OM 3A startbatteri (for liten endring for å fortelle fra diagrammet), men ned til CA 40A på batteribanken. Dynamoen kan sette ut bare noen få forsterkere, også. Så lasten går ned TIL 73A, og generatorens kapasitet kryper opp til kanskje 77. I utgangspunktet er vi omtrent der; 13.4 V er omtrent like nøyaktig som vi kan få med disse diagrammene.

med det eksemplet kan du virkelig se hvordan strømmen blir delt mellom de to batteribankene. Startbatteriet ditt vil ikke ha mye; det er for fullt til å ta mye mer ladning ved det lave av spenning, og spenningen er fortsatt for høy for at den skal utlades i det hele tatt. I mellomtiden er din aux batteribank sulten, og det kommer bare til å suge strøm inn til det faller alternatorens spenning ned til et nivå der det blir fornøyd. Når strømmen går opp, faller alternatorens spenning, og når spenningen faller, faller aux-batteriets “sult”, slik at de møtes i midten.

Lav kjøretøybelastning, 50% Aux batteriladning

nå, for å se hva som foregikk med riggen din den andre dagen da aux-banken din virkelig var nede, er det en kurve for aux-batteriet på bare 20% ladning.

Dette er nok av en forskjell for å begynne å suge juice ut av startbatteriet, akkurat som du så, men ikke mye i det hele tatt ennå.

jeg skal gjette 12.7 V først. Ved 12,7 V setter generatoren ut om 82A, startbatteriet ditt legger faktisk ut OM 1A. Din van fortsatt ønsker 30A å kjøre, og aux batteri ønsker å suge opp en full 50A! Det er sannsynligvis et ganske godt gjetning på spenningen, vi er innen et par forsterkere av alt som legger opp. 83A eller så fra dynamoen og starte batteriet, og 50 av det går inn lade hjelpe bank.

du kan se hvor selv små endringer i mine gjetninger om å lage disse grafene ville gjøre det vanskeligere å trekke fra startbatteriet.

• hvis aux var mindre enn 20% ladning igjen, vil du definitivt trekke mye vanskeligere fra startbatteriet, siden generatoren din er helt maxed ut.
• min “dynamokurve” kunne lett ha vært generøs for den generatoren OVER 70A, siden jeg bare kokte opp den delen av kurven” for øye ” til den så riktig ut. I motsetning til batteriene har jeg ikke gode harde data for den ene, akkurat nok grunnleggende kunnskap om hvordan det fungerer å lage et diagram.
• den minste økningen i last fra van selv kommer til å komme nesten rett ut av startbatteriet nå, med hus batteriladestrøm avtagende. Dynamoen er nesten helt maxed ut, så hvis du slår ut varmeovner FOR 10A (FOR 40A totalt for van), spenningen synker en liten bit til 12.68 V, dynamoen produserer fortsatt OM 82A, startbatteriet setter ut OM 2A, og aux-ladestrømmen faller til bare 44a (FOR EN 84a total belastning). Høres ikke ut som mye, men ammetrene I Ford-bindestrekene er faktisk veldig følsomme, og du vil definitivt se det som en svært merkbar nåletrykk.

på den annen side viser dette hvorfor du ikke bør bekymre deg for mye om en releisolator som får aux-batteriene til å “tømme” startbatteriet når bilen kjører. Du må virkelig tømme ned husbatteriene dine før de selv begynner å trekke noen strøm ut av startbatteriene dine, og selv da er det en liten trickle.

samtidig kan du se hvordan oppladning av husbatteriene fra en veldig lav ladning virkelig fungerer snuten ut av generatoren. Ikke en god del å billig ut på.

hva med en diodeisolator?

en diodeisolator endrer ting, og ikke alltid på en god måte. Det garanterer at husbanken din ikke vil trekke seg direkte fra startbanken din når du kjører. Men som du kan se fra eksemplene ovenfor, det er egentlig ikke en stor risiko selv med en enkel stafett.

hva en diodeisolator definitivt gjør er å endre formen på dynamokurven. Dioder har det som kalles en “fremover spenningsfall” når de jobber. Dette er i utgangspunktet et fast spenningstap når strømmen flyter. 0.9 V.

for å kompensere for dette er” spenningsføleren ” – ledningen for spenningsregulatoren fortsatt festet på startbatteriet, på nedstrømssiden av dioden (ikke fest på aux-batterisiden i stedet). Hvis regulatoren ønsker 14.2V, det kommer til å svinge feltet på generatoren høyere, til generatoren setter ut 15.1 V. Dette vil produsere 14.2 V på nedstrømssiden av den dioden.

dette påvirker dynamoytelsen på tre måter:

• det legger belastning til dynamoen. Hvis DU produserer 50A, mister DU 45W som krysser dioden, så det er en ANNEN 45W dynamoen må sette ut. Dette betyr at dynamoen vil alltid kjøre litt varmere.
• det reduserer generatorutgangen der regulatoren maksimerer ut. Fordi det tar ekstra feltstyrke for å levere den ekstra 0.9V, din regulator vil gå tom for muligheten til å legge til ekstra “spark” ved lavere utgangsstrøm, slik at du “faller av” den flate delen av kurven tidligere.
• du mister spenning overalt over det flate stedet for en gitt strøm, slik at ladningsytelsen din når generatoren er maxed ut, reduseres veldig målbart.

jeg har laget et annet rigget opp diagram som viser denne oppførselen. Den generelle kurven er ikke den mest nøyaktige, men forskjellen i ytelse er ganske på merket.

den opprinnelige dynamokurven er prikket. Jeg har strukket grafen litt høyere for å gjøre forskjellene lettere å se. Det er litt squiggly fra 14 TIL 13V, men generelt handler det om riktig.

Som du kan se, er det ikke mye forskjell når du har lav belastning. Men når du har maxed ut feltet ditt, whoa! For en forskjell. Dynamoen SOM ble vurdert TIL 67A vil trolig bli vurdert til CA 58A nå hvis du brukte de samme kriteriene. Du mister nesten 5A hele veien gjennom serien. All din tapte kraft går INN I 50W+ eller slik at dioden din spiser.

Det er derfor jeg liker isolatorreleer. Selv ved svært høye strømmer får du opplading av en 200ah bank som er drenert helt ned, jeg kan få en kontinuerlig drift magnet som håndterer strømmen for $ 40 topper. Jeg vil mye heller bruke de ekstra pengene du vil betale for en diodeisolator (ca $35 ekstra minimum for denne dynamostørrelsen) mot en mye bedre generator i stedet.

så hva skjer egentlig her?

Ingenting i systemet vet virkelig hvordan man distribuerer strømmen, hvert stykke har bare sine egne ytelsesegenskaper, og systemet vil “balansere ut” naturlig til hvilken spenning som gjør tilgjengelig forsyning (fra generatoren) møte etterspørselen (fra bilelektronikken og de to batteribankene).

i tillegg er diodeisolatorer djevelen! (Kjørelengde kan variere)