Как рассчитать мощность аккумуляторной батареи?

Как рассчитать емкость батареи

Использование батареи сопровождается проверкой ее емкости. Перед тем как рассчитать емкость аккумулятора, требуется изучить методику подсчета. Это позволит быстро и правильно получить результат.

Понятие емкости АКБ

Показатель влияет на несколько других характеристик батарейки:

  • стоимость,
  • сферу использования,
  • допустимый срок эксплуатации.

Значение выражает временной период, на протяжении которого комплектующая способна поддерживать автономное функционирование аппарата, полноценно обеспечивая его энергией.

Измеряется показатель в ампер-часах (А · ч), для аккумуляторов небольшой мощности — в миллиампер- часах (мА · ч).

Зависимость изменения значения емкости

На емкость АКБ влияет несколько показателей. Если подключить аккумулятор к защищенной нагрузке, то величина тока останется неизменной. Расчет емкости производится умножением значения времени, требуемого на разрядку батарейки, на постоянный ток разряда.

Между энергией и напряжением аккумулятора существует прямая зависимость. Увеличение одного показателя автоматически активирует рост второго. Расчет электроэнергии заключается в умножении напряжения, постоянного тока и времени разряда между собой.

Показатели энергетической и резервной емкостей также оказывают влияние на изменение объема. Они позволяют применять элементарные формулы для расчета емкости АКБ. Зная эти данные, достаточно разделить значение энергетической – на 4, а резервной – на 2.

Часто возникают трудности с поиском подобной информации. По этой причине определять емкость батареи приходится более сложными методами. Предварительно ознакомьтесь с причинами, позволяющими удостовериться в необходимости проведения процедуры.

Причины расчета емкости батарейки

Существует несколько оснований для такого расчета.

Знать емкость необходимо:

  • при замене АКБ,
  • починке неисправной батареи,
  • покупке и смене элементов аккумуляторов,
  • использовании старой комплектующей для установки на новый аппарат,
  • заимствовании запчастей для монтажа неработающей батарейки,
  • проверке соответствия всех установленных элементов.

Допустимы и другие причины определения емкости батареи. Избежать ошибок при подсчете поможет тщательное изучение нескольких методов. Есть стандартные и специальные способы. Выбор зависит не только от вашего желания и удобства.

Чтобы получить точный результат, потребуется провести тщательный анализ, но в дальнейшем это поможет быстро применять знания в любой ситуации и безошибочно определять емкость батареек.

Способы получения информации о емкости батарейки

Расчет емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки и разновидности аппарата возможен в разных вариантах. Изучив их, вы сможете самостоятельно определять емкость источников питания электромобилей, пожарных сигнализаций охранного поста, конденсаторов и прочих инверторов.

Стандартная формула расчета для АКБ

Вариант используют для любой разновидности батарейки.

Расчет производят по формуле

Q = (P t) / V k,,

где P — мощность нагрузки;

t — время резервирования;

V — напряжение батарейки;

k — коэффициент использования АКБ (часть).

В случае неполного заряда батареи используют значение k.

Для ноутбука, используя командную строку

Требуется выполнить ряд последовательных действий для расчета емкости аккумулятора модели 18650 на 220 В:

  • отключить аппарат от электропитания;
  • перейти в меню «Пуск»;
  • в командной строке ввести запрос cmd;
  • кликнуть на появившемся запросе правой кнопкой мыши;
  • в выпадавшем меню выбрать команду «Запустить от имени администратора»;
  • ввести следующее: powercfg.exe-energy-output c:report.html;
  • кликнуть по кнопке Enter.

После запустится программа-тестировщик, определяющая состояние батареи. На процедуру уйдет около 2 минут. На экране появится информация с основными данными о состоянии АКБ.

При помощи утилиты Battery Care

Программа бесплатная, воспользоваться ею вы можете в любое время. Резервная версия организовывает соединение с системой и позволяет узнать практически все данные о батарейке. Сильной нагрузки не происходит, что помогает быстро получить информацию в свободном доступе.

Процесс осуществляется в несколько действий:

  1. скачать и установить утилиту на ноутбук, планшет или смартфон;
  2. кликнуть по ярлыку для запуска программы;
  3. в появившемся окне перейти во вкладку «Дополнительно».

Вам станет доступно наименование батареи, текущее состояние, емкость и ряд других показателей.

Для аппаратов производства компании Apple

Ранее получить информацию о емкости АКБ было возможно только у сотрудников Genius Bar. Недавно реальным стало использование утилиты CoconutBattery. Бесплатная программа быстро и беспроблемно решает проблему расчета данных.

Приложение проверяет общее состояние аккумулятора и фазы его перезарядки. Утилита поддерживается на моделях смартфонов разных производителей, но чаще используется на iPhone и iPad.

После активации программы на экране появятся данные:

  1. об общем состоянии аккумулятора,
  2. емкости АКБ,
  3. уровне заряда,
  4. циклах перезаряда батареи.

Используя онлайн-калькулятор

На аккумуляторе указано значение показателя, но оно только помогает рассчитать реальное значение (ток разряда). Каждому присваивается рейтинг. Для подсчета применяют стандартную формулу, носящую название «Пекрета»:

Ср=R(C/R)n,

где C —емкость, указанная на батарейке;

R — присвоенный рейтинг, выраженный в часах;

По этому принципу калькулятор производит расчет емкости АКБ. Наименьшее потребление тока обеспечивает наибольшее время работы батарейки. Но вечную работу не сможет обеспечить ни один аккумулятор.

На каких устройствах можно узнать емкость АКБ представленными способами

Получить информацию о емкости батареи при помощи рассмотренных вариантов можно на различных устройствах. Методы помогают рассчитать емкость аккумулятора планшета, телефона, ноутбука, автомобиля, электровелосипеда, ИБП и прочих аппаратов.

Пример расчета емкости батареи представлен на видео.

Емкость аккумулятора может рассчитываться в любое время эксплуатации. Использование одного из методов должно зависеть от разновидности аппарата и источника его питания. На выбор оказывает влияние и необходимое напряжение, время зарядки и разряда. Подробное изучение методологии позволит определять значения быстро и точно, не допуская ошибок и отклонений.

Расчет емкости АКБ и основные понятия

Аккумуляторная батарея представляет собой источник тока многоразового использования. Ее особенность заключается в цикличности: зарядив батарею, ее можно использовать установленное производителем количество часов. Разряженную батарею легко зарядить с помощью специального зарядного устройства. Время заряда связано с параметрами источника, а количество циклов “заряд-разряд” напрямую зависит от типа и особенностей АКБ.

Что такое емкость и зачем нужен этот показатель?

Емкость аккумуляторной батареи — ее ключевая характеристика. Она влияет на стоимость устройства, область применения (от бытовых нужд до медицинских), срок службы.

Эта характеристика отображает длительность временного промежутка, на время которого батарея будет полноценно питать соответствующее устройство (пульт, телефон и т.д.) и обеспечивать его автономную работу. Иными словами, емкость АКБ — это максимальное количество электрической энергии, которое батарея способна накапливать за 1 полный цикл заряда.

Единица измерения емкости АКБ — амперы в час (А*ч), а для батарей высокой мощности — миллиамперы в час (мА*ч).

Основные понятия, которые связаны с расчетом емкости АКБ

С определением емкости АКБ связаны несколько терминов, среди них ток разряда аккумулятора, энергетическая и резервная емкость и прочие. Рассмотрим основные из них.

1.Зависимость емкости АКБ от тока разряда

При подключении к аккумулятору защищенной нагрузки без преобразователя, величина тока не меняется. При этом время работы АКБ будет выглядеть как соотношение емкости к току. В виде формулы эта зависимость выглядит следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч или мА*ч);

I – постоянный ток разряда аккумулятора (А);

T – время разряда батареи (ч).

2. Зависимость емкости АКБ от энергии

Способность к накоплению энергии батареей связана с напряжением: чем оно больше, тем больше энергии накопит АКБ. Таким образом, электрическая энергия определяется как произведение тока, напряжения и времени:

W= I*U*T,

где W – энергия накопленная батареей (Дж);

U – напряжение аккумулятора (В);

I – постоянный ток (А);

T – время разряда (ч).

3. Энергетическая емкость

Под этим понятием подразумевается энергия, которую отдает полностью заряженный аккумулятор при разряде до минимального напряжения. Для расчета энергетической емкости используют формулу:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч);

W – энергетическая емкость аккумулятора (Вт/элемент).

4. Резервная емкость

Этот термин используется при расчете емкости автомобильных аккумуляторов. Он описывает способность АКБ питать электрооборудование автомобиля, когда встроенный генератор не функционирует. Резервная емкость рассчитывается следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч);

T – резервная емкость аккумулятора (мин).

Расчет емкости аккумуляторной батареи

Измерение объема батареи необходимо в случае определения количества энергии для продолжительной автономной работы любых устройств (к примеру, для ноутбука, смартфона и т.д.);

Для того чтобы определить емкость АКБ, необходимо применить стандартную формулу:

где Q — рассчитываемая емкость АКБ (А*ч или мА*ч);

P – нагрузочная мощность (Вт);

t — временной промежуток резервирования (ч);

V — напряжение батареи (В);

k — коэффициент, отображающий какая часть емкости АКБ используется.

Значение k компенсирует ситуацию неполного заряда батареи. К слову, полный разряд после нескольких полных циклом работы существенно увеличивает работоспособность устройства.

Расчет заряда АКБ на конкретном примере

Для того чтобы провести подсчет емкость батареи смог даже новичок, рассмотрим следующую задачу.

Мы имеем критическую нагрузку 500 Вт, которая требует резервирования на протяжении 3 часов, а также стандартное напряжение 12 В. Сперва посчитаем емкость для батареи, которая разряжается на 70 процентов, а потом заряжается. Это будет выглядеть следующим образом:

Читайте также  Мигает светодиодная лента при выключенном свете

Q = 500*3/12*0,7 = 178,6 А*ч.

Так рассчитывается минимальная емкость. Чаще всего следует считать объем АКБ с небольшим запасом (например, 20%). В таком случае батарея проработает максимальное количество времени. Расчет будет выглядеть так:

Q = 178,6*1,2 = 214,3 А*ч.

В любом случае, вы сможете самостоятельно рассчитать емкость необходимой батареи, просто подставим свои значения в вышеуказанную формулу.

Власть и техника, деньги и товары имеют ценность и полезны лишь постольку, поскольку они дают человеку свободу.

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.

Расчет автономной работы потребителя от аккумуляторов. Калькуляторы

Как правильно и корректно рассчитать время автономии, которое необходимо получить для вашего потребителя?

Для простоты мы сделали калькуляторы расчета:

А теперь представим алгоритм расчета:

1) Определяем совокупную мощность нагрузки и постоянный ток разряда.

2) Вычисляем необходимую емкость аккумулятора для заданной автономии.

3) Определяем тип аккумулятора

Пример

Дано: две светодиодные ленты мощностью по 10Вт и работающие от 12В. Необходимая автономия: 10ч. Срок службы: год при ежедневной эксплуатации. Условия эксплуатации: постоянная комнатная температура 20 градусов.

Найти: минимально допустимые и оптимальные аккумуляторы для решения задачи.

Решение

1) Совокупная мощность W=10Вт*2=20Вт. Постоянный ток разряда: I=20/12=1.67A. Для точных расчетов желательно померить ток потребления при помощи мультимера.

2) Для определения необходимой емкости следует пройти по пунктам:

а) Для того, чтобы продержать нагрузку на таком токе разряда необходимо определить минимальную расчетную емкость АКБ: 1,67*10=16,7Ач.

б) Нужно иметь ввиду, что емкость аккумуляторных батарей указывается производителями исходя из определенного времени разряда. Обычно это 10 часов. Но некоторые производители указывают 20 часов. Тут нам поможет спецификация по АКБ, которую можно взять на нашем сайте. Посмотрим спецификацию Delta DTM 1226:

Разрядные характеристики ближайшего планируемого АКБ

В нашем случае, время работы от АКБ 10 часов, значит мы можем считать емкость равной номинальной. Однако, если в задаче стоит 5 часов, то нужно делать поправку на то, что при таком времени разряда емкость АКБ будет ниже (умножаем ток разряда на часы – 4,8А*5ч=24Ач вместо 28).

в) Далее, нужно учитывать кол-во циклов заряда-разряда, на который мы проектируем систему (из спецификации):

Расчётное количество циклов

В задаче мы можем видеть, что планируемое кол-во циклов у нас 365. Ориентировочная предельная глубина разряда в нашем случае – около 57%. Желательно взять с запасом, будем рассчитывать на 50% разряд (реальные условия эксплуатации отличны от идеальных лабораторных условий).

Таким образом, вводим поправку 0,5: 16,7/0,8=33,4Ач.

г) В случае, если мы имеем дело с отличной от оптимальной температурой эксплуатации (25градусов), необходимо водить поправочный коэффициент, который тоже можем взять из спецификации:

Влияние температуры на емкость аккумулятора

Так при температуре 10 градусов следует ввести коэффициент 0.9, т.е. ещё +10% к расчётной емкости.

3) В случае, если нам необходимы долгие режимы разряда – следует обратить внимание на серии AGM аккумуляторов популярных на российском рынке производителей:

  • У АКБ Delta – серия DTM
  • У CSB – GP
  • У BB Battery – BC

В случае, если разряд производится высокими токами, но короткое время:

  • Delta – серии HR, HRL, FTS
  • CSB – HR, HRL
  • BB Battery – HR, HRL

Это АКБ оптимизированы на высокую энергоотдачу, хотя и для долгих разрядов они подходят не хуже (они просто дороже). Аккумуляторы по технологии GEL не совсем оптимальны для данной задачи, т.к. заметно дороже, а глубокий разряд хоть и допустим, но резко снижает срок службы.

Ответ: минимально: Delta DTM 1233 (33Ач), оптимально: Delta DTM 1240 (40Ач), либо аналоги.

Похожая статья про способы расчета в нашем блоге: https://tok-shop.ru/tok-blog/time-ups-akb/

Читайте также:

  • Лучшие ИБП для газовых котлов отопления
  • Можно ли экономить на электричестве при помощи…
  • ИБП для сервера на длительное время автономной…
  • ИБП для дома. Как выбрать?
  • Стабилизаторы напряжения: какой выбрать? Обзор типов…
  • Трехфазные ИБП для дома: примеры решений на 10кВт,…

Об авторе

Сергей Леднёв

Руководитель комплексных проектов по стабильному и бесперебойному электропитанию. 220@tok-shop.ru

А почему вы взяли для расчетов спецификацию 26а/ч батареии, когда в итоге требуется аккумулятор на 33а/ч?

Дело в том, что из графиков мы взяли коэффициенты расчета, а не абсолютные значения. У аккумуляторов близкой емкости эти коэффициенты будут практически идентичными, так что для расчёта можно брать спецификацию предполагаемой батареи

На сколько по времени хватит аккумулятора Delta agm 12100 l если разряжать током в 14,5А до 10,5 В? Заранее спасибо!

Для этого необходимо посмотреть разрядные характеристики АКБ в pdf – http://tok-shop.ru/newpdf/dtm-12100-l-pdf_1_90.pdf. Около 4,5 часов.

привет. у меня вопрос. датчик потребляет 12 вольтов на 2 ампера. мне надо рассчитать какой аккумулятор подойдет на 4 месяца автономной работы.

Если брать линейный расчет… 4 месяца – это порядка 2880 часов. В час вы тратите

2Ач. Как минимум 5760Ач, т.е. нужно

Здравствуйте. Подскажите пожалуйста. Какой АКБ выбрать для работы автономного отопителя в течении 10 часов, известно что он потребляет 60ватт.спасибо.

Здравствуйте! Расчет по АКБ вы можете посмотреть в нашем калькуляторе: https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80

Здравствуйте, у меня ариаднино нано потребляет 40МА максимально 50МА с датчиком движения сколько мне надо аккумуляторов 18650 и с какой емкостью чтобы 1 год и 2 месяца работало без зарядки? Заранее спасибо!

Читайте также  Датчик проходов на arduino

Здравствуйте! Химия литиевых аккумуляторов заметно отличается от свинцово-кислотных и поэтому там действуют несколько другие формулы расчёта. Но, приблизительно расчет такой: 40мА*24ч.*(365+60дн.)=408000mAh. Далее поправки на саморазряд (сильно зависит от температуры), при комнатной около 40% за год с заряда в 100%. 408000*1,4=571200mAh. В среднем в одной 18650 около 2500mAh, 571200/2500=285шт. При такой сборке следует делать поправки на работу BMS, перетоки, сопротивление сборки и т.п., а это может очень серьезно скорректировать необходимый объем в сторону его увеличения…

Здравствуйте,скажите время разряда аккумулятора 60 Ач от тока нагрузки 0,2 А

Здравствуйте! Как правило, следует оперировать не током разряда, а мощностью, т.к. ток с просадкой батареи при фиксированной мощности будет нарастать. Тем не менее, 0,2А – это 2,4Вт, следовательно: https://tok-shop.ru/calcvr/?kolak=1&emak=60&mng=2.4&kpd=100&grzd=80

Воспользовался вашим калькулятором, получил данные по необходимой батарее, завышенные примерно вдвое. Только сейчас испытал вновь купленную батарею для ИБП, она проработала столько, сколько согласно вашему калькулятору должны были проработать 2 таких батареи. Неплохой способ удвоить продажи!

Александр, скорее всего вы некорректно провели замеры. Вы можете привезти свой ИБП с АКБ к нам в офис и я вам докажу, что калькулятор считает с запасом около 20% для недопуска глубоко разряда АКБ.

В замерах невозможно ошибиться. Чудес не бывает тут. После первой зарядки ИБП с новой батареей Sven SV 1290 (9 Ач, 12 В) проработал ровно 55 мин. В качестве нагрузки использованы две лампы накаливания общей мощностью 85 Вт. Ваш калькулятор показывает, что для работы в течение 1 часа с такой мощностью нужны две батареи 12 Ач или 3 батареи 7 Ач. Это даже больше, чем в 2 раза завышены требуемые параметры!

Давайте посмотрим внимательно. Во-первых, вот расчеты по вашим условиям – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=90&grzd=100. На резистивной нагрузке КП выше и разряд вы допускаете глубокий. Калькулятор показывает необходимо 12Ач. А это как раз около 20% запаса, о котором я писал выше. Во-вторых, при допусках на низкий КПД и неглубокий разряд мы получаем такой расчет – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=80&grzd=80, т.е. 15Ач. Вполне релевантное значения для решения задачи. В-третьих, вы можете посмотреть таблицу характеристик вашего АКБ – https://tok-shop.ru/newpdf/sven-sv-1290-instr-pdf_0_6015.pdf. Смотрим, что при 1 часовом разряде до 1,75В на ячейку мы получим мощность 10,76Вт. А это 65Вт отдачи энергии со всего АКБ за час. Смотрим калькулятор – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=65&tavt=1&kpd=100&grzd=100. Всё точно, если допуски по глубине и КПД убираем. А у вас получается 85Вт*0,9=76,5Вт, что на 15 процентов выше, чем в документации. Это значит одно – некорректные данные замеров. Номинальной мощностью лампы накаливания для точных расчетов оперировать нельзя. В-четвертых, надо понимать и брать в расчет деградацию аккумулятора со временем и делать корректировку на это. Таким образом, если вы хотите получить гарантированную расчетную емкость батарейного банка с учетом возможного низкого КПД инвертора и неглубокого разряда АКБ с учетом деградации АКБ значения калькулятора можно считать достоверными. И, кстати, количество необходимых АКБ калькулятор округляет до целых значений.

Здравствуйте, подскажите пожалуйста какой ёмкостью резервного аккумулятора воспользоваться для автономной работы автохолодильника мощностью 60 Вт для 10 часовой работы ночью, когда двигатель автомобиля не работает ? Я водитель фуры и несколько раз холодильник сажал аккумы, что не смог запустить мотор, и теперь вот думаю о резервном аккумуляторе для холодильника.

Здравствуйте! Нужно разобраться, сколько энергии в итоге потребляет холодильник за ночь, т.к. он может не потреблять постоянно 60Вт, но если это постоянная нагрузка, то вам будет достаточно одного АКБ на 80Ач – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80

Здравствуйте, подскажите какой ёмкостью нужен аккумулятор для Двигатель 75 кВт, макс. 22500 об / мин, 300 В, 250 А, чтобы он мог работать 10 часов.

Здравствуйте! Ваша задача не имеет решения) Слишком большой батарейный банк требуется. Только своя генерация решит задачу

Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники

Содержание

Содержание

Как может показаться на первый взгляд, с емкостью аккумуляторов мобильных устройств все предельно просто и понятно — грубо говоря, чем больше миллиампер-часов (мА·ч) в батарее, тем лучше, и тем дольше проработает девайс. Но подобный показатель, к которому привыкли все или почти все, не всегда отражает реальное положение дел, а значит, что сравнивать данные по емкости аккумуляторов у различных устройств не всегда корректно. Какие же секреты таят современные аккумуляторы, и какие дополнительные показатели могут пролить свет на их реальную емкость? Обо всем этом и пойдет речь в нашей статье, а также будут рассмотрены популярные методы измерения емкости аккумуляторов в домашних условиях.

Параметры аккумуляторов

Самую подробную информацию об аккумуляторе стоит искать на его корпусе или в специальных документах с детальным техническим описанием, именуемых «даташитами» (datasheet), а вот в обычных технических характеристиках устройства едва ли будут указаны все нюансы.

Тип аккумулятора — в современных устройствах обычно используется так называемые литий-полимерные аккумуляторы, которые являются слегка усовершенствованной версией литий-ионных аккумуляторов, а иногда на самом деле отличий никаких и нет, и это не более чем маркетинговая уловка. В бытовом понимании литий-полимерные батареи выделяются лишь тем, что имеют мягкий пластиковый мешочек вместо твердого корпуса.

Limited charge voltage — максимально возможное напряжение аккумулятора, повышение которого вызовет различные проблемы с батареей, вплоть до взрыва. Впрочем, бояться перезаряда не стоит, так как при зарядке должна сработать защита.

Nominal Voltage — среднее или рабочее напряжение аккумулятора, при котором он работает большую часть времени. Показатель стоит воспринимать как усредненное значение.

Typical Capacity — типичное, среднестатистическое значение емкости для используемого аккумулятора. Показатель указывается в мА·ч и/или Вт·ч.

Rated Capacity — минимальная емкость батареи, и тут нужно пояснить, что даже в рамках одной партии емкость аккумуляторов может немного отличаться, что вполне допустимо, а показатель Rated Capacity как раз и дает понять в каких пределах могут быть отклонения. Есть и случаи, когда фактическая емкость оказывается выше заявленной производителем.

В каких значениях измеряется емкость аккумулятора

Так сложилось, что почти все ориентируются на показатель в миллиампер-часах при указании емкости, что удобно как производителям, так и на самом деле и пользователям. Посудите сами, какая цифра выглядит более красивой, 5000 мА·ч или, к примеру, 19.25 Вт·ч? Очевидно, что второй показатель кажется маленьким и неудобным для того, чтобы прижиться у массового пользователя. Но давайте более подробно вникнет в суть терминов.

А·ч (ампер-час) — правильнее ампер-часы называть не единицей измерения емкости, а электрическим зарядом, показывающим, какой ток аккумулятор может выдать за один час. При этом важно знать номинальное напряжение аккумулятора, чтобы получить представление о его возможностях, так как 4000 мА·ч при 3.85 вольтах при переводе в Вт·ч, дадут меньшую емкость, чем 4000 мА·ч, скажем, с 7.4 вольта. Для мобильных устройств стандартным остается номинальное напряжение аккумулятора в 3.7, 3.8 или 3.85 В.

Вт·ч (Ватт-час) — является мерой энергии, показывающей то, сколько энергии будет получено или отдано в течение часа при приеме или отдаче энергии в 1 Вт. Считается, что ватт-часы наиболее точно отражают емкость аккумулятора.

И все-таки не на всех аккумуляторах обозначено значение в ватт-часах, либо оно по каким-то причинам дано неправильно. Но мы и сами можем рассчитать показатель, зная емкость в миллиампер-часах и номинальное напряжение. Достаточно перемножить известные числа, затем поделить их на 1000:

3700 мА·ч («емкость» в миллиампер-часах) x 3.85 В (номинальное напряжение) : 1000 = 14.245 Вт·ч

Бывают случаи, когда производители, вместо номинального напряжения, показатель в мА·ч умножают на максимальное напряжение, что дает более солидную, но неправильную цифру в Вт·ч. По каким причинам это делают непонятно — возможно это ошибка, а может попытка ввести пользователя в заблуждение.

Впрочем, с подсчетом в любом случае не все так просто — ниже приведен график разрядки аккумулятора, по которому видно, что напряжение постепенно падает, а поэтому при умножении на номинальное напряжение получается лишь приблизительная цифра, которая, тем менее, обычно оказывается довольно близка к реальной. Погрешность может составлять около 1 Вт·ч (часто меньше), и почти всегда именно в ватт-часах реальная емкость оказывается меньше заявленной, даже если получится полное соответствие в миллиампер-часах.

Как самостоятельно измерить емкость аккумулятора

Реальную емкость аккумуляторов можно измерить самостоятельно, и самым популярным методом является использование USB-тестера. Обычно такие устройства действительно могут отобразить приблизительную, сравнительно точную емкость, но вариаций тестеров столько, что каких-то однозначных выводов делать не стоит.

Читайте также  Адаптер usb k-l-line

Проблема в том, что тестеры подсчитывают только ту емкость аккумулятора, которая используется устройством, тогда как даже после полной разрядки всегда остается некий запас, необходимый для предотвращения глубокого разряда, очень вредного для аккумуляторов. В зависимости от модели мобильного устройства такой запас может составлять несколько сотен мА·ч или около 0.4–1 Вт·ч. Еще одна особенность USB-тестеров заключается в том, что не все они подсчитывают емкость в Вт·ч, а если и делают это, то на достоверность показателей рассчитывать не стоит.

Кроме того, более точные результаты получаются при разрядке, а не при зарядке батареи. И, наконец, в тестерах подсчет в мА·ч обычно происходит при 5 В напряжения, тогда как многие современные смартфоны поддерживают быструю зарядку при более высоком напряжении, в результате чего тестер выдаст низкие показатели емкости. Здесь придется либо использовать при зарядке блок питания, выдающий напряжение не более 5 В, либо самостоятельно пересчитывать результаты с учетом фактического напряжения.

В связи с этим возникает вопрос, есть ли более достоверные методы измерения емкости? Да, есть, правда самое точное оборудование недоступно простым пользователям, так как оно используется на производстве, стоит немалых денег и может иметь огромные размеры. Но есть и бюджетные аналоги в виде электронных нагрузок, которые доступны каждому.

Рассмотрим подобное оборудование на примере EBC-A10, которое способно как заряжать даже глубоко разряженные аккумуляторы, так и разряжать их, что нам и нужно для получения достоверных данных.

Стоит отметить, что правильнее всего измерять емкость батареи, когда она извлечена из устройства или когда отсоединен шлейф, соединяющий ее с основной платой девайса.

Проще всего тестировать съемные батареи, для извлечения которых не нужно разбирать устройство. Вначале добиваемся полной разрядки девайса, так, чтобы он автоматически выключился. После подключаем аккумулятор к электронной нагрузке и дополнительно разряжаем его примерно 30–60 секунд током 0.2 C (20% от заявленной емкости аккумулятора), в результате чего получим напряжение, которое нам пригодится для того, чтобы узнать используемую мобильным устройством емкость батареи.

В аккумуляторах смартфонов напряжение при отключении устройства варьируется примерно от 3.2 до 3.5 вольта.

Затем полностью заряжаем аккумулятор через мобильный девайс и вновь ставим его на разрядку через электронную нагрузку, снова тем же током 0.2 C. В настройках программы EB Tester Software, которая нужна для проведения подсчетов и построения графиков, выставляем разрядку сначала до напряжения, полученного в предыдущем тесте, а затем до значения 2.8 вольта. Меньше уже ставить опасно для аккумулятора — он может перестать заряжаться даже через электронную нагрузку (а именно через нее потом придется заряжаться для получения более высокого напряжения), не говоря уже о смартфонах и планшетах, да и на общее значение емкости это почти никак не повлияет, так как после разрядки примерно до 3 вольт напряжение уменьшается очень быстро.

В итоге получаем емкость как в привычных для многих мА·ч, так и в более правильных Вт·ч, причем программное обеспечение ведет непрерывный подсчет с учетом снижающегося напряжения, и по итогу получаются более точные цифры, чем в том случае, если бы просто умножили номинальное напряжение на заявленные производителем миллиампер-часы.

Итоги

У производителей давно существуют различные маркетинговые хитрости, благодаря которым удается добиться красивых цифр в спецификации под названием «емкость аккумулятора», и лишь изредка в технических характеристиках устройств указывается емкость в Вт·ч, по которой было бы правильнее делать сравнения с другими моделями. Но даже это значение является приблизительным.

Впрочем, явным обманом это трудно назвать, ведь миллиампер-часы (мА·ч) обычному пользователю удобнее для восприятия, а сильно завышенная информация о емкости встречается обычно только в некоторых девайсах от не слишком известных производителей. Правда многое зависит и от вида устройства, и если смартфоны с завышенной в характеристиках емкостью батареи встречаются все реже, то у портативных аккумуляторов реальные показатели пока не всегда соответствует ожиданиям.

Не стоит забывать и том, что большая емкость батареи, насколько бы честной она не была, еще не гарантирует продолжительное время работы устройства, так как многое зависит от оптимизации операционной системы и софта, а также от максимальной яркости дисплея, дополнительных функций и от используемого железа, которое не всегда может быть энергоэффективным.

Kostram › Блог › Расчёт аккумулятора для инфо…

Стандартные генераторы, устанавливаемые на серийной продукции, обеспечивают нормальное электропитание бортовой сети с небольшим запасом. Желая облегчить пуск двигателя в зимнее время, многие стараются поставить АКБ максимальной ёмкости, которую можно установить в предусмотренное на авто место. Обычно реально вместо батареи 55 ач, поставить 72 или 75 ач батарею. А для новых батарей и до 80 ач. Что же мы получаем? Всё зависит от состояния электропроводки: если она в хорошем состоянии, потери на контактах минимальны, генератор выдаёт положенный ему ток, причём без просадки напряжения под нагрузкой, то всё будет нормально. Но если машина в возрасте, имеются прослабленные соединители, окисленные массовые контакты, то вместо улучшения можно получить только ухудшение.
Например: в зимнее время, ночью, в снегопад — посмотрим, что же получается:

— габариты и подсветка номеров, приборов и салона 6х5вт+5х2вт= 40вт
— фары+противотуманки сзади и спереди 2х65вт+2х45вт+2х21вт= 250вт
— вентилятор отопителя на максимальном режиме ток до 18 ампер или 200вт.
— вентилятор радиатора кратковременно (2-3 минуты) примерно 250 вт.
— обогрев заднего стекла порядка 150 вт.
— бензонасос и система управления двигателя порядка 70-100 вт.
— магнитола в среднем режиме громкости 100 вт.

Получается суммарно 1100-1200 ватт, это порядка 70-100 ампер, т.е. генератор будет работать на пределе, особенно когда будет включаться вентилятор радиатора. А что сказать насчёт усилителя на 400-1000 ватт, о галогенках по 100 ватт? Тут впору задуматься о втором генераторе.
Конечно, я сгустил краски, и можно немного ограничить потребление, задние противотуманки не включать, печку включить на 2 или 3, ну и вентилятор радиатора работает кратковременно (на это время можно выключать обогрев заднего стекла). Вот в этом случае было бы полезно иметь на панели приборов цифровой вольтметр, подключенный непосредственно к выводам АКБ. Если напряжение на нём начинает снижаться, то есть смысл, что-то отключить. Не забывайте, ведь АКБ тоже потребляет какой-то ток, причём, чем больше батарея отдала при пуске и во время стоянки, тем больше она возьмёт на себя после запуска двигателя, и чем больше её ёмкость, тем больше аппетит. Поэтому меломанам имеет смысл заменить штатный генератор (здесь и далее я размышляю, имея в виду, по умолчанию ВАЗы всех видов и моделей), с паспортным током 80 ампер, на более мощный хотя бы 100-120, а лучше 150 ампер. Но не забывайте о том, что 120 ампер отдачи, — это уже почти 2 лошадиных силы в минус от тяги двигателя. За всё приходится платить!
Владельцам иномарок эти расчёты тоже имеет смысл прикинуть, в идеале взять токоизмерительные клеши DC и посмотреть, что же притекает от генератора на АКБ, и сколько утекает по второму проводу с батареи. Обычно такие замеры никто не делает.
А для расширения кругозора и для осознания реальной картины энергетического баланса очень полезно сделать! Но технически грамотных владельцев, способных понять картину и проанализировав, сделать правильные выводы, еди-ни-цы.(!)
Конечно, прочитав всё вышеизложенное, и прикинув к своему опыту и ощущениям, можно сделать более осмысленные выводы. Стоит ли ставить в фары дешёвые галогенки на 100/110 ватт, и греть оптику фары и контакты реле в МБ, вместо того, чтобы купить дорогие фирменные лампы с хорошей светоотдачей и мощностью 65/50ватт, и иметь даже лучшую освещённость дороги при меньшей мощности. Или поставить более экономичные, но дорогие ксеноновые лампы?
В завершение по первому вопросу, замечание по усилителям и мощной музыке. Устанавливая мощную аудиосистему, помните о том, что она будет съедать средний ток 20-40 ампер (и до 50-80 ампер в пиках мощности) при 400 ваттах мощности. Расчёт прост:

14вольт Х 50 ампер = 700 ватт при КПД=65% (для усилителя это близко к идеалу)

будем иметь полезной мощности около 400 ватт. Конечно, слушать музыку при таком уровне громкости опасно для слуха, но объяснять это бесполезно. Каждый должен наступить на персональные грабли сам!