Емкость батареи в чем

Что такое энергоемкость аккумулятора

Емкость – основная характеристика аккумулятора. От нее зависит объем энергии, которую способен накопить и отдать источник питания, и время автономной работы питающегося от него оборудования. В случае с электровелосипедами и другими видами персонального электротранспорта от емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит расстояние пробега на 1 заряде.

В чем измеряется емкость АКБ?

В вопросе, что такое энергоемкость аккумулятора, рассматривается несколько характеристик – от удельных до абсолютных величин. В технических характеристиках емкость АКБ указывается в ампер-часах (А·ч) и/или ватт-часах (Вт·ч). Более точно возможности источника питания отражает значение в ватт-часах. Это абсолютная емкость. Ее значение показывает, какую мощность может выдавать данная АКБ на протяжении 1 часа, независимо от разрядных токов и напряжения.

Например, батарея энергоемкостью 450 Вт·ч может выдавать мощность 450 Вт на протяжении 1 часа. Удельная энергоемкость измеряется в Вт·ч/кг и показывает, какую мощность может предоставлять данная АКБ массой 1 кг на протяжении 1 часа. Чем больше удельная энергоемкость (другими словами – энергетическая плотность) элементов питания, тем меньше их масса при равной величине накапливаемой энергии.

Емкость в ампер-часах – это уже относительная величина, зависящая от номинального напряжения батареи. Например, литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,7 В на элемент, а литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – 3,2 В. Для набора необходимого напряжения – 36 В, 48 В и т.д. – элементы питания соединяются в батарею последовательно. Для суммирования емкости ячеек они соединяются параллельно.

Перевод емкости из А·ч в Вт·ч

Чтобы рассчитать абсолютную постоянную энергоемкость в Вт·ч, зная значение в А·ч, нужно умножить его на номинальное напряжение АКБ:

Вт·ч (Wh) = В (V) х А·ч (Ah).

Например, для батареи емкостью 13 А·ч и вольтажом 36 В абсолютная энергоемкость составит 13 А·ч х36 В = 468 Вт·ч.

Аналогично, зная абсолютную постоянную энергоемкость батареи в Вт·ч, можно рассчитать ее реальную емкость при определенном рабочем напряжении оборудования. Для этого достаточно разделить абсолютную емкость в ватт-часах на рабочее напряжение нагрузки в вольтах:

А·ч (Ah) = Вт·ч (Wh) : В (V).

Например: 468 Вт·ч :36 В =13 А·ч, а 468 Вт·ч :24 В =19,5 А·ч.

О напряжении

Чаще всего АКБ электровелосипедов имеют рабочее напряжение 24, 36 или 48 В. С его возрастанием обычно увеличивается и максимально развиваемая скорость е-байка. Конечно, на мощность и скорость электровелосипеда влияют и другие факторы, такие как мощность мотора и эффективность трансмиссии. Но все же мощные и скоростные е-байки обычно оснащаются АКБ с напряжением 48 В и выше.

Выводы: на что влияет энергоемкость АКБ электровелосипеда

От этой характеристики зависит дальность поездок на 1 заряде батареи. Ориентировочно при езде в наиболее экономичном режиме – по ровному асфальту, без резких разгонов и торможений, встречного ветра и других препятствий – на каждый километр пути тратится 8–10 Вт·ч энергии литиевой аккумуляторной батареи (без кручения педалей). При вращении педалей велосипедист уменьшает потребляемый мотором ток, поэтому и запас энергии батареи расходуется экономнее.

Наиболее точно и наглядно емкость характеризует ее абсолютная постоянная величина, измеряемая в ватт-часах. Зная ее, легко определить и ориентировочную дальность хода на 1 заряде, и относительную емкость в ампер-часах, которая зависит от номинального напряжения питаемого оборудования.

Источник

В чём и как измеряется емкость аккумулятора?

Аккумулятор — источник тока многоразового действия, работающий за счет обратимых внутренних химических процессов. Аккумуляторные батареи используются для автономного электропитания разнообразного оборудования. При выборе аккумулятора для автомобиля, другой техники или электроники, в первую очередь обращают внимание на емкость аккумулятора — ключевой параметр устройства. Важно не путать его с зарядом или заряженностью.

Что такое емкость аккумулятора и как ее измеряют

Выражаемая в ампер-часах (А·ч), емкость батареи говорит о времени, которое она может питать автономной энергией подключенное к ней оборудование в рамках одного заряда. Для маленьких аккумуляторов, от которых работает электроника, используется другая единица для отображения емкости — мА·ч (миллиампер-час). Иначе говоря, аккумуляторная емкость — это тот максимальный объем энергии, который он может накопить за один полный цикл зарядки.

Емкость аккумулятора — это то, в чем измеряется ее потенциал, но не заряд. Можно произвести сравнение с бутылкой для воды — независимо от того, наполнена она жидкостью или нет, ее объем не меняется. В данном случае емкость правильно сравнивать с объемом: она не меняется независимо от того, полностью заряжен или разряжен аккумулятор. Эта цифра в большинстве случаев указана на батарее, например, на наклейке автомобильного аккумулятора пишется рядом с величиной пускового тока.

Пример: автомобильный аккумулятор емкостью 60 А·ч говорит о том, что он может работать в течение часа с нагрузкой 60 Ампер и номинальным напряжением 12,7 Вольт (классическое напряжение для большинства батарей, устанавливаемых в машины).

Если вам необходим источник автономной энергии для некоторого оборудования, то как точно рассчитать емкость аккумулятора, подходящего для этой задачи, самостоятельно? Для этого вам необходимо знать несколько переменных:

Буквой Q обозначается необходимая емкость. Чтобы ее рассчитать, используйте формулу:

Наглядно: при использовании стандартного аккумулятора 12 В, необходимой работы в течение 5 часов, критичной нагрузке 500 Вт и максимальном разряде батареи до 80%

Q= (500·5) / (12·0,8) = 260,4 А·ч

Это минимальная емкость аккумулятора для поставленной задачи, а также суммарная емкость 12-вольтовых аккумуляторов. Но, в любом случае, лучше приобретать источник энергии с небольшим запасом емкости, например, на 20% больше. Тогда он реже будет разряжаться в ноль и аккумулятор дольше «проживет».

Мы разобрались, что такое емкость аккумулятора и как ее рассчитать, но иногда, надпись на нем может врать или отсутствовать. Или нужно сравнить паспортные данные и реальную картину. Как измерить емкость батарейки в таком случае? В идеале для этого нужно провести процедуру контрольного разряда. Суть проста: нужно пополнить заряд батареи на 100%, используя зарядное устройство с подходящими характеристиками, а после полностью разрядить постоянным током, замерив потраченное на разрядку время. Далее, используется формула:

где I – это постоянный ток разряда, измеряемый в Амперах, а T – время разряда в часах. Например, измерение емкости полностью заряженного аккумулятора, проработавшего 22 с половиной часа с постоянным током 3,6 А дает цифру 81 А·ч. Но это не значит, что та же батарея проработает больше 2 часов с током 36 А: увеличение тока ведет к уменьшению времени разряда. На него влияют и другие факторы, например, температура электролита.

Источник

Емкость аккумулятора — что это такое

Сегодня много портативных электроприборов, работающих независимо от электросети. И для их питания нужен аккумулятор – многоразовый источник тока, в корпусе которого происходят обратимые внутренние химические процессы. Аккумуляторные батареи стоят в автомобилях, смартфонах, колонках и другом оборудовании. Емкость аккумулятора – ключевой параметр, на который смотрят при выборе. От значения зависит, сколько энергии сможет отдавать источник тока за отрезок времени.

Емкость АКБ — это параметр, показывающий сколько энергии сможет отдавать источник тока за отрезок времени.

Что такое емкость аккумулятора

АКБ – устройство, способное многоразово накапливать и расходовать электрическую энергию. Общий объем накопленной энергии – это емкость. Зависеть параметр может от разных факторов, но немалую роль играет площадь гальванической пары.

Каждая аккумуляторная батарея в своей конструкции имеет пластины (катод и анод), посредством которых создается электрический потенциал. Пластины именуют гальванической парой, а сам аккумулятор – гальванической батареей. Энергоемкость элемента питания напрямую зависит от площади пластин.

Технологии на месте не стоят, и сейчас есть небольшие по размерам аккумуляторы, с емкостью выше, чем несколько лет назад. Удельный вес электролита тоже падает. Этого удалось добиться, в том числе, изменив толщину пластин в парах. В структуру катода и анода добавляются компоненты, повышающие прочность и устойчивость. Именно поэтому в свинцово-кислотных батареях чаще встречается кальций, а не сурьма.

Пластины тоже делают по новой технологии. Раньше были плоские, сейчас – сепараторные. Это разделители, заполняемые пастами и смазками. Составы вспомогательных средств обновляются, а вместе с ними повышается энергоемкость и срок службы АКБ.

Гальванические пары по-разному накапливают энергию. Доступно больше 30 типов аккумуляторных батарей, где у каждой свои материалы. От значения потенциала пары зависит емкость. Так, наиболее выносливые литий-полимерные и литий-ионные элементы.

Для появления потенциала между анодом и катодом должна образоваться химическая реакция. А на ее интенсивность во многом влияет температура. И тут второй момент – емкость АКБ зависит также от значения температуры. 100% энергоемкость обеспечивается при +25°. Когда температура меняется на 1°, вместе с нею на 1% и емкость. При нагреве – повышается, на морозе – падает. Именно поэтому зимой, когда ставят автомобиль на стоянку, батарея извлекается и уносится в теплое место.

Единицы измерения

Если отталкиваться от физики, электроемкость определяется в Кулонах (1 Кл = 1 Ампер в секунду). А измеряется в Фарадах, т.к. при отдаче тока напряжение на контактах батареи падает. Большая часть аккумуляторов не терпят, когда их доводят до глубокого разряда. Есть порог, ниже которого опускать напряжение не стоит, что позволяет продлить срок службы устройства.

В жизни емкость источников питания указывается в ампер-часах, чтобы потребителям было проще подобрать необходимую батарею. Так принято для автомобильных устройств. Если емкость невысокая, измеряемая миллиамперами, то обозначаться она будет как миллиампер-часы (мАч).

Впрочем, встречаются измерения в виде Ватт часы.

Как проверить емкость

От уровня емкости зависит плотность электролитов, определяемая таким прибором, как ареометр. На только что купленных элементах питания на корпусе пишутся основные параметры, но их реально вычислить и самому.

Наиболее простой способ проверить емкость аккумулятора – воспользоваться тестером типа Кулон. Это прибор, с помощью которого можно определить энергоемкость и параметр напряжения батареи. Тестер в работе не сложен, на манипуляции уходит немного времени и сил, а полученные в домашних условиях результаты близки к реальным. Кулон просто подсоединяют к клеммам АКБ.

Тестер Кулон для проверки емкости.

Измерить эти параметры можно и другими способами, которых достаточно. Чаще всего используют прибор – мультиметр. Способ хоть не дает 100% информации, она приближена к действительности. Перед началом проверки полностью заряжают аккумулятор, соединенный с потребителем (хватит лампы 60 Вт). Далее на цепь подают напряжение. Если в течение двух минут лампочка не гаснет, то смотрят на показания тестера. Когда показания упадут ниже стандартного напряжения АКБ, значит, она разряжается. После замеряют время, за которое полностью израсходовалась энергия, берут значение тока нагрузки потребителя, и перемножают. Число, которое получится – энергоемкость аккумулятора.

С помощью мультиметра можно узнать емкость любой АКБ, но этот способ требует свободного времени.

Резервную

Ранее пометка RC на корпусе была больше маркетинговым трюком. Производитель понимал, что его устройство имеет меньшие пусковые токи, чем у стартерных аналогов, зато отличается тяговыми характеристиками. Впоследствии параметр резервной емкости стали указывать все компании.

Померить можно подав нагрузку в 25 А. Отрезок времени, за который АКБ будет подпитывать нагрузку до уровня в 10.5 В, засекают в минутах. Достаточно посмотреть на результат – это и будет резервная емкость.

Остаточную

Батарея в ходе эксплуатации постоянно получает и теряет заряд. Но выезжая в короткие поездки, она недополучает заряд, а в длинные – перезаряжается. Зимой, при минусовой температуре, она и вовсе может уйти в глубокий разряд. У автомобилистов редко имеются интеллектуальные зарядные устройства, которые бы отслеживали рабочие параметры элемента питания. Реальный уровень емкости, который еще называют остаточным, напрямую зависит от условий эксплуатации батареи. И чем она старше, тем ближе время замены. Принято, что если остаточная энергоемкость меньше 50% от изначального уровня – пора менять.

Замерить можно разными способами и методиками, воспользоваться формулами, таблицами, тестерами. В быту удобно сделать так – разрядить аккумулятор нагрузкой с током в 1/20 от изначальной энергоемкости, как в методе выше. Результат и будет означать остаточную емкость.

Емкость при последовательном и параллельном соединении АКБ

Есть устройства, требующие повышенных значений тока и напряжения, которые не обеспечивают стандартные элементы питания. В таких ситуациях соединяют аккумуляторы, и связки бывают разные.

Доступно три схемы:

В сборке используют батареи, изготовленные по одной технологии. Например, не получится «связать» Li-Ion и Ni-Mh АКБ.

Если при последовательном соединении использовать батареи разной емкости, то у той, которая менее емкая, повысится внутреннее сопротивление. Напряжение начнет сильнее падать на других «банках», и наиболее слабый элемент быстро потеряет заряд.

При параллельном соединении требуется, чтобы элементы питания были одинаковы по напряжению. Допустим, если объединить батарею с высоким напряжением и малой энергоемкостью с батареей более емкой, но меньшим напряжением – «слабая» АКБ замкнет.

Взяв внешний элемент питания в количестве нескольких штук, причем одной фирмы, нельзя быть уверенным, что сборка окажется сбалансированной. Номинальный параметр емкости и напряжения при последовательном и параллельном соединении меняется, а значит «слабые» батареи быстрее износятся.

Энергоемкость АКБ – важная характеристика, на которую смотрят, подыскивая замену. На корпусах устройств написаны все рабочие параметры, но это номинальные значения. Измерить текущие, то есть реальные, можно и самому, для чего в большинстве случаев достаточно вооружиться мультиметром. Но если тестирования выполняются регулярно, стоит потратиться на специальный тестер, с которым на проверку будет уходить несколько секунд.

Источник

Все о емкости батареи

Первичные источники – батарейки, как и вторичные — аккумуляторы, характеризуются несколькими основными параметрами, которые определяют длительность и качество их работы в технических устройствах. Одним из определяющих параметров является емкость. Это величина количественная, которая показывает сколько электрической энергии можно получить от работы элемента под током разряда в течении некоторого времени.

В чем измеряется емкость батареи?

В Международной системе единиц (СИ) единица измерения принята в кулонах. 1 Кл = 1А*с – количество электрической энергии при токе 1 А за 1 с.

Практически используют внесистемную единицу 1А*ч = 3600Кл, т. е мы имеем не емкость, а электрический заряд или количество электричества.

Как обозначается емкость батареи?

При расчетах принято буквенное обозначение – C _б, мА*ч. Физически это означает электрический заряд при токе 1 А в течение часа.

Как рассчитать емкость батареи?

(Определить, узнать)

Для расчета используем простую формулу:

На вторичных источниках эта величина указана на корпусе или упаковке в виде числового значения. Например: 900 мА*ч или 550 мА*ч. Чем больше величина этого значения, тем дольше будет работать прибор с данным источником питания от зарядки до зарядки.

Для первичных источников питания, которые не подлежат повторной зарядке, это значение считается принятым:

Из таблицы наглядно видно, какая емкость у обычных батареек, это значение не указывается на корпусе или упаковке, как у аккумуляторов. Но показатель очень важен с точки зрения длительности работы элемента в техническом приборе или устройстве.

Как измерить емкость?

Для примера можно взять любую аккумуляторную батарею либо прибор, хорошо подойдет сотовый телефон. При помощи тестера проведем замер тока нагрузки. Далее нужно полностью разрядить аккумулятор и поставить на зарядку. Замерить время до его полной зарядки, посчитать по формуле:

Если ток потребления 1,15 А или 1150 мА, время зарядки составило 3 часа, то в итоге получаем:

C _б = 1150*3 = 3450 мА*ч.

Как измерить емкость батарейки мультиметром?

Величину C _б в числовом выражении измерить мультиметром фактически не получится. Однако можно измерить один показатель, в данном случае, ток нагрузки I _н и подставляя в формулу – I _{н *} t, после проведения зарядки батареи за определенный промежуток времени — t, произвести расчеты значения C _б.

Как увеличить емкость батареи?

Для того, чтобы увеличить это значение, нужно знать от чего зависит емкость батареи:

Существует способ, как повысить емкость батареи, например аккумуляторной. Для этого ее нужно «раскачать», т. е разрядить полностью и снова зарядить. Так проделать несколько раз.

Можно воспользоваться «народным» методом, однако не имеющим подтверждений с научной точки зрения. Требуется положить батарейку в морозильную камеру холодильника на ночное время. Показатель C _б немного вырастет, но существенного увеличения, к сожалению, не получится.

Если в приборе (планшете, телефоне) есть возможность включения экономичного режима или экономии энергопотребления, то его можно включить, тем самым мы снижаем нагрузку, увеличиваем время работы, и как бы увеличиваем емкость источника питания.

Как соединить батарейки чтобы увеличить суммарную емкость?

Для достижения поставленной цели по увеличению технических характеристик источника питания при работе прибора либо устройства есть варианты различного соединения элементов электрической цепи.

Существует два метода или схемы подключения:

Емкость батареи при последовательном и параллельном соединении будет разная. Первый способ даст увеличение только суммарного напряжения, а второй — увеличит суммарную C _б во столько раз, сколько будет взято элементов в схеме:

Прежде чем приступить к эксперименту, нужно взять два аккумуляторных источника питания с одинаковой степенью износа и зарядки, два диода. Для параллельного соединения минусы батарей нужно соединить вместе, а плюс одной к аноду одного диода, плюс другой к аноду другого. Катоды диодов также надо соединить между собой. Включить нагрузку минусом в точку соединения отрицательных клемм элементов, плюсом в месте соединения диодных катодов. Такая схема соединения увеличит C _б в два раза. Собирать такую цепь без диодов нельзя, т. к. элементы питания разрядятся один через другого.

Источник

Немного о портативных аккумуляторах

Немного предыстории

Я как любитель гаджетов и современных технологий обладаю смартфоном и прочим добром. И на определенном пути столкнулся с одной, на мой взгляд, серьезной проблемой передовых устройств — они обладают относительно небольшим временем автономной работы от аккумулятора. Да, спорить не буду, есть «монстры» телефоностроения, обладающие аккумуляторами по 4000 мАч и более. Но, зачастую, такие устройства крайне редки и обладают другими минусами. В любом случае, даже если ваш гаджет способен продержаться до вечера (а мой Nexus 5 c 2300 мАч не из этого списка), рано или поздно встает вопрос о покупке портативного аккумулятора.

Коротко об этом самом девайсе

Арифметика расчета ёмкости

Максимально возможный полезный заряд аккумулятора называется зарядной ёмкостью, или просто ёмкостью. Ёмкость аккумулятора — это заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ ёмкость аккумуляторов измеряют в кулонах, на практике часто используется внесистемная единица — ампер-час. 1 А⋅ч = 3600 Кл. Ёмкость аккумулятора указывается производителем. Не путать с электрической ёмкостью конденсатора.

В настоящее время всё чаще на аккумуляторах указывается энергетическая ёмкость — энергия, отдаваемая полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ она измеряется в джоулях, на практике используется внесистемная единица — ватт-час. 1 Вт⋅ч = 3600 Дж.

На упаковке имеем гордую надпись: «13000 мАч». Это наша зарядная ёмкость.
Внимательно посмотрев на наклеечку с обратной стороны видим следующее.

Напряжение: 3.7 В.
Зарядная ёмкость: 13000 мАч.
Энергетическая ёмкость: 48.1 Вт⋅ч.

Оказывается, многие производители указывают запасаемый заряд в мАч (mAh), но также важно напряжение работы данного устройства. В самой полной мере «ёмкость» характеризует запасаемая энергия.

Часто люди путают понятия запасаемый заряд и запасаемая энергия называя это «ёмкостью». Если не нужна большАя точность, то можно считать, что запасаемая энергия (в Вт·ч) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в А·ч) на среднее напряжение (в Вольтах).

Теперь, разобравшись в понятиях, перейдем к нашему примеру: 48.1 Вт⋅ч аккумулятора это и есть 13 Ач (13000 мАч) умноженные на 3.7 В. Пока всё сходится. Но, наше устройство заряжается от выхода в 5 В. Поэтому заряд, который способно выдать наше устройство находится как частное от запасаемой энергии и выходного напряжения.
48.1 Вт⋅ч / 5 В = 9.62 Ач (9620 мАч).

Анализируем

Теперь можно легко посчитать «сколько раз я могу зарядить своё устройство». Так, тот же Nexus 5 можно зарядить:
9620 мАч/ 2300 мАч = 4.18
Или, иначе говоря, немногим более 4 раз. Что против 5,5

Делаем выводы

Рассчитанный запасаемый заряд 9620 мАч оказался на 26% меньше, чем 13000 мАч, которые мы видим на коробке. И на 26% меньше чем ожидает неискушенный расчетами пользователь. Хотя, фактически производитель нас совершенно не обманывал. Просто такой маркетинговый ход.

Источник