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Ley de Peukert

1897
  • Wilhelm Peukert
Laboratorio de época con equipo de prueba de baterías que ilustra la Ley de Peukert en ingeniería eléctrica.

(generate image for illustration only)

Fórmula empírica que describe cómo disminuye la capacidad disponible de una batería a medida que aumenta la velocidad de descarga. La ley se expresa como [latex]C_p = I^k t[/latex], donde [latex]C_p[/latex] es la capacidad a una velocidad de descarga de un amperio, [latex]I[/latex] es la corriente de descarga, [latex]t[/latex] es el tiempo de descarga y [latex]k[/latex] es la constante de Peukert, específica del tipo de batería. Cuantifica la ineficacia con cargas elevadas.

Peukert’s law provides a more accurate picture of battery capacity than the simple amp-hour rating, which is typically specified at a low, constant discharge rate. The law accounts for the fact that at high discharge rates, the battery becomes less efficient. This inefficiency stems from several factors. Firstly, the internal resistance of the battery causes energy to be lost as heat, a loss that increases with the square of the current ([latex]P_{loss} = I^2R[/latex]). This wasted energy is unavailable to the load.

Secondly, the electrochemical processes within the battery have finite speeds. At high discharge rates, the chemical reactions cannot keep pace, and the diffusion of ions within the electrolyte becomes a bottleneck. This leads to a depletion of reactants near the electrodes’ surfaces, causing the voltage to drop prematurely and cutting off the discharge before all the active material has been utilized. The unused material means the effective capacity delivered is lower.

The Peukert constant, [latex]k[/latex], is determined empirically and reflects how much a battery is affected by high discharge rates. A value of [latex]k[/latex] close to 1 indicates an ideal battery that is not significantly affected by the discharge rate. Lead-acid batteries have a relatively high [latex]k[/latex] (typically 1.1 to 1.3), while modern lithium-ion batteries have a [latex]k[/latex] much closer to 1 (e.g., 1.05), indicating their superior performance under heavy loads.

UNESCO Nomenclature: 3305
– Electrical engineering

Tipo

Sistema abstracto

Disrupción

Sustancial

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • Ohm’s Law and the concept of internal resistance
  • Desarrollo de baterías prácticas y de alta capacidad como la celda de plomo-ácido
  • La necesidad de un rendimiento predecible en aplicaciones industriales como la tracción eléctrica y la iluminación.
  • Trabajo experimental sobre curvas de descarga de baterías

Aplicaciones

  • sistemas de gestión de baterías (BMS) para una estimación precisa del estado de carga
  • Diseño y dimensionamiento de bancos de baterías para sistemas solares fuera de la red
  • Predecir la autonomía de los vehículos eléctricos en diferentes condiciones de conducción
  • Modelado del rendimiento de la batería en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI)

Patentes:

NA

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