Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи. Как посчитать емкость аккумуляторной батареи? В чем измеряется мощность батареи

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи

Емкостью аккумулятора называют количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения. По ГОСТ 959.0-71 номинальная емкость С20 стартерных батарей гарантируется при непрерывном 20-часовом разряде батареи силой тока, равной 0,05Сзо, до напряжения 1,75 В на отстающем аккумуляторе, средней температуре электролита 25 °С и его начальной плотности 1,285 г/см.

Для определения емкости батареи ее сначала полностью заряжают силой тока I - 0,1 С20 и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3, а затем разряжают силой тока I = 0,05 С20 до тех пор, пока на одном из отстающих аккумуляторов напряжение не понизится до 1,75 В.

При стартерном режиме разряда батарею разряжают силой тока 1 - 3 С20. Если начальная температура электролита была +25 °С, разряд батареи прерывают, когда на одном из аккумуляторов напряжение понизится до 1,5 В; при начальной температуре электролита -18 °С эта величина должна составлять 1В.

Емкость батареи при 20-часовом режиме разряда больше емкости при Ю-часовом режиме разряда в 1,13 - 1,14 раза.

Емкость батареи при последовательном соединении одинаковых по емкости аккумуляторов равна емкости одного аккумулятора, а э. д. с. батареи равна сумме э. д. с. аккумуляторов, входящих в батарею.

При параллельном соединении аккумуляторов в батарею ее емкость равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а э. д. с. батареи равна э. д. с. одного аккумулятора.

В практике обычно параллельно соединяют 12-вольтные батареи с целью увеличения емкости для пуска двигателя стартером, потребляющим большую силу тока.

При эксплуатации батарей разрядная емкость аккумуляторов зависит от следующих основных факторов: массы и пористости активной массы положительных и отрицательных пластин; силы разрядного тока; температуры электролита; плотности электролита; химической чистоты серной кислоты, воды и материалов, из которых изготовлены решетки и активная масса пластин; чистоты поверхности крышек аккумуляторов батареи; длительности работы пластин и др.

Увеличить емкость аккумулятора при одной и той же массе пластин можно путем увеличения количества пластин за счет уменьшения их толщины и увеличения пористости активной массы. При большем количестве пластин, меньшей их толщине и большей пористости активной массы увеличивается площадь соприкосновения активной массы с электролитом, облегчается проникновение электролита в глубокие слои активной массы, а следовательно, увеличивается количество активной массы, участвующей в химических реакциях, что повышает емкость аккумулятора.

Сила разрядного тока оказывает значительное влияние на емкость аккумуляторной батареи. При увеличении силы разрядного тока, особенно при включении стартера, внутри пор активной массы положительных пластин быстро образуется большое количество воды, поэтому плотность электролита в порах значительно снижается. Следовательно, поверхностные слои активной массы пластин будут омываться более плотным электролитом и вследствие более интенсивного участия их в химических процессах разряжаются быстрее, а образующийся при этом сернокислый свинец закупоривает поры активной массы, уменьшая поступление свежего электролита внутрь пластин. Кроме того, кристаллы PbS04 покрывают стенки пор активной массы. Вследствие этого затрудняется использование химической энергии, запасенной во внутренних слоях активной массы пластик, и ее преобразование в электрическую энергию, что приводит к уменьшению разрядной емкости батареи. Этот фактор нужно учитывать при пуске двигателя стартером, особенно в зимнее время.

При 10-часовом режиме разряда работает около 50% активной массы пластин, а при стартерном режиме-не более 15%.

В соответствии с ГОСТ 959.0-71 при непрерывном разряде батареи ЗСТ -80 силой тока / = 0,05 С20, равной 4А, она отдает 80 А ч, т. е. 100% номинальной емкости; при силе тока десятичасового режима, равной 7А, батарея отдает 70 А ч, или 87,5%, а при силе тока / = 3 С20, равной 240 А, она отдает только 20 А ч, или 25% емкости (рис. 8 и 9). Приведенные величины емкости получены при средней температуре электролита +25 °С для батареи с одинарными сепараторами.

С увеличением силы разрядного тока значительно уменьшается плотность электролита в порах активной массы положительных пластин, вследствие чего понижается э.д.с. и напряжение аккумулятора. Кроме того, напряжение понизится в результате увеличения падения напряжения внутри аккумулятора. Из-за быстрого снижения напряжения приходится преждевременно прекращать разряд батареи, и значительная часть разрядной емкости останется неиспользованной.

Во избежание образования крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца разряд аккумулятора при 10-часовом режиме разряда прекращают при конечном напряжении 1,7 В; при 20-часовом режиме - 1,75 В, а при стартерном режиме разряда силой тока 3 Сго и начальной температуре электролита + 25 °С - при конечном напряжении 1,5 В и при стартерном режиме разряда силой тока 3С20 и начальной температуре электролита -18 °С - при конечном напряжении 1В.

При двойных сепараторах повышается внутреннее сопротивление батареи, вследствие чего при ее разряде быстрее снижается напряжение до допустимого предела, что вызывает необходимость более раннего прекращения разряда батареи. Применение двойных сепараторов снижает продолжительность стартер-ного разряда примерно на 10%, а следовательно, и емкость батареи уменьшается на 10%.

Большое влияние на разрядную емкость оказывает температура электролита. Номинальная емкость гарантируется при температуре электролита +25 °С.

Рис. 1. Разрядные характеристики аккумулятора емкостью 80 А-ч при различной силе разрядного тока и температуре электролита +25 °С ЗСТ -80 от силы разрядного тока при температуре электролита +25 °С

Рис. 2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи

Рис. 3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи ЗСТ -80 от температуры электролита при силе разрядного тока 240 А

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин; при этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется, а разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05. уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока - на большую величину.

При увеличении температуры электролита с +25 до +45 °С емкость аккумуляторной батареи будет на 10 - 14% выше номинальной. Однако при этом возможно сильное коробление пластин, оползание активной массы и разрушение решеток положительных пластин.

Влияние понижения температуры электролита на емкость аккумуляторной батареи сильно сказывается в зимнее время при пуске двигателя стартером. Так, при разряде батареи ЗСТ -80 силой тока 240 А (3 С20) при температуре электролита +25 °С разрядная емкость батареи раьна 20 А ч, что соответствует приблизительно 25% номинальной, а при той же силе разрядного тока, но при температуре электролита -18 °С, разрядная емкость будет равна 12 А-ч, что составляет около 15% номинальной емкости батареи.

Для получения большей величины разрядной емкости в зимнее время батарею утепляют, особенно со стороны крышек аккумуляторов, так как около 80% тепла излучается от межаккумуляторных перемычек.

К атегория: - Электрооборудование автомобилей 07.12.2015 12:37

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:

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:

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.

Генри Форд

Самый важный параметр практически любого аккумулятора – это его емкость! Ведь от нее зависит то — сколько он будет отдавать энергии в течение определенного времени. И это не обязательно аккумуляторная батарея автомобиля этим параметром обладают все АКБ, начиная от «пальчиковых» которые вы вставляете в свой фотоаппарат или плеер, заканчивая сотовыми телефонами. В общем, знать и правильно понимать этот параметр, это очень важно! Особенно для авто, ведь если взять не ту емкость – то возможны проблемы с запуском двигателя в холодное время, а также его может банально не хватать для вашей бортовой сети. В общем будем разбираться …

Для начала определение.

Емкость аккумулятора – это количество энергии, которую может отдавать батарея, при определенном напряжении, в определенный отрезок времени (зачастую берется обычный час). Измеряется в Амперах или Миллиамперах в час.

По этой характеристики вы выбираете батарею для своего автомобиля, ведь зачастую производитель рекомендует то или иное значение, для нормального функционирования машины. Если занизить этот параметр, то скорее всего холодные пуски будут осложнены.

Как определятся емкость аккумулятора?

НА многих автомобильных батареях (да и на простых бытовых тоже), мы зачастую видим такой параметр — 55, 60, 75 Ам*ч (англ. Ah).

На обычных телефонных — 700, 1000, 1500, 2000 mAh (тысячные доли Ампера). Этот параметр как раз и обозначает емкость АКБ. Не стоит его путать с другим параметром как напряжение, как нам известно – 12,7В

ИТАК — что же обозначают эти 60 Ам*ч ( Ah)?

Все очень просто – эта аббревиатура говорит нам о том, что аккумулятор может работать целый час с нагрузкой в 60 Ампер и номинальным напряжение в 12,7В. Это и является емкостью, то есть он способен накопить в себя такой запас энергии.

Однако это максимальные значения, 60 Ампер это очень большой ток, если перевести его на Ватты, то получается – 60 Х 12,7 = 762 Ватта. Хватит согреть несколько раз электрический чайник, или освещать весь дом несколько суток, с условием, что у вас светодиодные лампы, которые зачастую берут всего 3 – 5 Ватт в час.

Надеюсь это понятно, сразу хочется сказать — что если нагрузка не 60 Ампер, а скажем 30, то АКБ будет работать два часа, если 15 – 4 часа, если 7,5 – 8 часов. Думаю это понятно.

Но вот почему на одних авто емкость в 45 Ампер, у других 60, а третьи вообще должны комплектоваться 75А вариантами?

Все автомобили разные, существуют как класс «A» самый малый, до скажем класса «E» или «D» — представительские седаны. Характеристики машин различные, начиная от пуска до последующего потребления бортовой сетью. Ведь объемы двигателей будут различаться в разы.

Так для маленьких и «легких» малолитражек хватит за глаза аккумулятора в 40 – 45 Ампер – час, а вот для больших и мощных седанов нужно 60 – 75 Ам*ч.

Но почему так?

Все дело в — чем больше аккумулятор, тем больше в нем свинца, электролита и т.д. Что позволяет накопить больше энергии и больше одномоментно его отдать. Так скажем в варианта в 40А пусковой ток будет около 200 – 250А, которые, он сможет отдавать 10 секунд – для малого двигателя, этого достаточно скажем до объема в 1,0 – 1,2 литра. Но этого может быть недостаточно для больших моторов в 2,0 – 3,5 литра, тут пусковой ток должен быть в 300 – 400А, что в два раза больше. Также стоит учитывать, что зимний пуск, еще более сложный – нужно крутить не только поршни, но и густое моторное масло.

Поэтому на малолитражки можно ставить большие АКБ, а вот малые на большие авто нежелательно.

Корпус и емкость

Емкость напрямую зависит от количества – и электролита в конструкции. Понятно, что чем больше этих материалов использовано, тем больше может накопить энергии батарея. Вот почему варианты на 40 и 75А будут отличаться почти в два раза, как по габаритам, так и по весу. То есть здесь прямопропорциональная зависимость.

Малолитражки сами по себе маленькие машинки, подкапотное пространство у них скудное, а поэтому ставить «огромную» батарею просто не рационально! Да и зачем? Если малый вариант прекрасно справляется – запускает мотор.

Падение емкости

Со временем батарея деградирует, то есть емкость начинает падать. Для обычных кислотных АКБ срок службы примерно равен 3 – 5 годам (есть, конечно исключения, работают по 7 лет, но это редко).

Емкость падает, и АКБ уже не может отдать нужный пусковой ток, скажем в 200 – 300А за 10 секунд. Соответственно приходит время его менять. Но почему происходит процесс деградации, причин тут масса:

• Сульфация плюсовых пластин. При глубоких разрядах на пластинах образовывается налет из солей серной кислоты, он очень плотный – полностью закрывает поверхность. Пятно контакта с электролитом падает, и емкость аккумулятора снижается.
• Осыпание пластин. Такое может происходить при перезарядах, особенно когда не хватает уровня электролита в банке. Пластины просто осыпаются вниз и емкость снижается иногда просто катастрофически.
• Замыкание банки. Если пластины перемкнут между собой, плюсовая и минусовая, тол банка выйдет из строя. Упадет не только емкость, но и напряжение. Однако такую .

Сейчас полезное видео, смотрим.

НА этом собственно заканчиваю, думаю информация для вас была полезна. Читайте наш АВТОБЛОГ.

Как часто случается в нашем несовершенном мире, общепринятой единицей измерения ёмкости аккумуляторов стала единица, не способная точно отразить ёмкость - миллиампер-часы (mAh, мАч, мА·ч). Многие производители пытались "привить" населению "правильную" единицу измерения - ватт-часы (Wh, Втч, Вт⋅ч), но почему-то она до сих пор не прижилась.

Объясню, почему ватт-часы "правильная единица", а миллиампер-часы (или ампер-часы) "неправильная". Аккумуляторы и аккумуляторные сборки бывают на разное номинальное напряжение, например 1.2, 3.6, 3.7, 7,4, 11.1, 14.8 V. При этом аккумулятор 7.4 V 2000 mAh имеет вдвое большую ёмкость, чем 3.7 V 2000 mAh, с ватт-часами такой путаницы не будет - первый аккумулятор имеет ёмкость 14.8 Wh, второй 7.4 Wh. В данном случае, чтобы получить ватт-часы я просто умножил номинальное напряжение аккумулятора на заряд в ампер-часах (1Ah=1000mAh).

Но это ещё не всё. Давайте посмотрим, как разряжается Li-ion аккумулятор от смартфона Cubot S200.

В процессе разряда напряжение на аккумуляторе меняется. У нашего литий-ионного аккумулятора оно падает от 4.291 V до 3.0 V.

При этом в характеристиках аккумулятора указывается среднее напряжение 3.7 V и заряд в миллиампер-часах для этого напряжения. Реальное количество энергии, которое выдаст аккумулятор, можно посчитать лишь в ватт-часах, умножая текущее напряжение на текущий ток в каждый момент времени и получая итоговое значение ёмкости из суммы этих значений, разделив её на количество таких подсчётов в час.

Анализатор разряжал аккумулятор 36694 секунды, поддерживая постоянный ток разряда 301 mA. Если просто умножить 301 на 36694 и разделить на 3600 (количество секунд в часе) получим 3068 mAh. Умножим это значение на номинальное напряжение аккумулятора 3.7 V и разделим на 1000. Получится 11.35 Wh.

А что же на самом деле?

Анализатор замеряет значения напряжения 10 раз в секунду. Умножив каждое значение напряжения на ток разряда получим мощность во время каждого замера. Сложим значения мощностей всех 366913 замеров и разделим на количество замеров в час (36000).

C вашего позволения, скриншоты 366893 промежуточных строк я приводить не буду. :)

Получается значение 11.78 Wh - реальное количество энергии, которое выдал аккумулятор. Если разделить это значение на 3.7V получим расчётный заряд 3184 mAh.

Расхождение реального количества энергии, которую выдал аккумулятор, отличается от расчётного на 3.8%, именно такая ошибка получится, если измерять не ватт-часы, а миллиампер-часы, выданные аккумулятором.

Справедливости ради надо сказать, что у обычных аккумуляторов это расхождение обычно составляет около одного процента.

Именно поэтому все устройства, измеряющие ёмкость аккумуляторов в миллиампер-часах дают лишь приблизительные результаты, ведь напряжение в процессе разряда меняется, а это не учитывается.

Точные результаты могут быть только в ватт-часах при условии, что в процессе разряда делается множество измерений.

Понятие емкости АКБ

Емкость аккумуляторной батареи является одной из ее важнейших технических характеристик. Под этим термином понимают количество времени, которое способен питать источник автономной энергии подключенных к нему электропотребителей. Другими словами – это максимальное количество электроэнергии, накапливаемое АКБ за полный цикл зарядки. Единицей измерения емкости является А·ч (ампер-час), для небольших батарей – мА·ч (миллиампер-час).

Пример расчета необходимой емкости

Как известно расчет потребленной мощности производится в Вт, а емкость батареи для ИБП – в А·ч. Чтобы рассчитать требуемую емкость аккумуляторов для питания той или иной техники необходимо произвести некоторый пересчет. Для лучшего понимания рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется критичная нагрузка 500 Вт, требующая резервирования в течение 3 часов. Так как величина накопленной энергии зависит не только от емкости батареи, но и ее напряжения, для расчета делим общую мощность резервируемого оборудования на их рабочее напряжение (часто путают с напряжением холостого хода полностью заряженной батареи). Для стандартного 12В аккумулятора, величина необходимой емкости батареи составит:

Q= (P· t) / V· k

где Q – необходимая емкость аккумулятора, А·ч;

V – напряжение каждой аккумуляторной батареи, В;

t – время резервирования, ч;

k – коэффициент использования емкости аккумуляторов (количества электрической энергии, допустимой к использованию потребителями).

Необходимость введения коэффициента обусловлена возможностью неполного заряда АКБ. Вдобавок к этому, сильный (глубокий) разряд, следующий после небольшого количества рабочих циклов заряда и разряда, ведет к преждевременному износу и выходу из строя батареи. К примеру, если новый аккумулятор разряжать на 30% от его общей емкости, после чего сразу производить его зарядку, способен выдержать около 1000 подобных циклов. В случае если величина разряда уменьшится до 70%, то количество данных циклов снизится примерно на 200.

Итого, получаем, что для питания данной нагрузки в течение указанного периода времени потребуется:

Q= 500·3/ 12·0,7 = 178,6 А·ч.

Это минимально необходимая емкость аккумуляторных батарей для рассматриваемого случая. В идеале лучше брать источник энергии с небольшим запасом (около 20%) для того, чтобы каждый раз не разряжать его полностью – это поможет сохранить рабочие характеристики батареи в течении как можно большего периода времени.

Q= 178,6·1,2 = 214,3 А·ч.

Значит для решения поставленной задачи необходимо приобрести аккумуляторы суммарной емкостью не менее 215 А·ч. При использовании ИБП в паре с генератором величину поправочного коэффициента емкости рекомендуется снизить до 0,4, поскольку в такой связке батареи чаще всего применяются для поддержания непрерывного электропитания, пока не включится электростанция и вся нагрузка не переключится на нее. При этом если в значение коэффициента 0,4 закладывать потери емкости аккумулятора при его старении, обусловленные особенностью импульсного преобразователя и другие, то в среднем разряд аккумулятора может достигать 50% от его номинальной емкости.

В том случае, когда для резервирования нагрузки используется несколько аккумуляторов, количество накопленной в них энергии абсолютно не зависит от типа их соединения – параллельного, последовательного, либо смешанного. Учитывая данную особенность необходимо подставлять в формулу определения суммарной емкости аккумуляторов напряжение одной батареи, но при этом допускается использование только АКБ с одинаковыми техническими характеристиками.

Показатели аккумуляторных батарей, с которыми неразрывно связано понятие емкости

1. Зависимость емкости аккумулятора от тока его разряда .

В основе данной зависимости лежит следующий факт: когда защищаемая нагрузка подключается к аккумулятору без использования преобразователя, то величина тока, потребляемого батареей неизменна. При этом время функционирования подключенных электропотребителей определится, как отношение отбираемой емкости к потребляемому току. В более привычном виде данная формула записывается следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора, А·ч (мА·ч);

T – время разряда батареи, ч.

Если имеем дело с большими величинами потребляемого тока, то реальные показатели мощности зачастую ниже номинальных, указанных в паспорте.

1. Зависимость емкости аккумулятора от энергии

Сегодня среди пользователей достаточно распространенным является мнение о том, что емкость аккумуляторной батареи является величиной, полностью характеризующей его электрическую энергию, накопленной АКБ заряженной на 100%. Это утверждение является не совсем корректным. Здесь еще необходимо сделать оговорку на то, что способность накапливать энергию у батареи напрямую зависит от ее напряжения и чем оно будет выше, беем большее количество энергии сможет накопить аккумулятор. На самом деле электрическая энергия определяется как произведение показателей тока заряда, напряжения батареи и времени протекания этого тока:

где W – энергия накопленная батареей, Дж;

U – напряжение аккумулятора, В;

I – постоянный ток разряда аккумулятора, А;

T – время разряда батареи, ч.

Исходя из того, что произведение тока и времени заряда дает нам емкость АКБ (как было рассмотрено выше), то получается, что электрическая энергия аккумулятора находится путем перемножения номинального напряжения батарее и ее емкости:

где W – энергия накопленная батареей, Вт·ч;

Q – емкость аккумулятора, А·ч;

U – напряжение аккумулятора, В.

При последовательном подключении нескольких аккумуляторов одинаковой емкости, общий показатель данной связки равен сумме емкостей всех АКБ, входящий в ее состав. В таком случае энергия полученного аккумуляторного блока определится, как произведение электроэнергии одной батареи на их количество.

1. Понятие энергетической емкости аккумулятора

Не менее полезным для потребителя показателем аккумуляторных батарей является их энергетическая емкость, измеряемая в таких единицах, как Вт/элемент. Данное понятие характеризует способность аккумулятора за определенный непродолжительный период времени, который чаще всего составляет не более 15 минут, в режиме постоянной мощности. Наибольшее распространение данный показатель получил в США, но в последнее время набирает популярность и среди потребителей многих других стран. Для приближенного расчета емкости аккумуляторной батареи, измеряемой в А·ч по величине его энергетической емкости в Вт/элемент для периода 15 минут, пользуются формулой:

W – энергетическая емкость аккумулятора, Вт/элемент.

1. Понятие резервной емкости аккумулятора

Для автомобильных аккумуляторов выделяют еще одну характеристику – резервную емкость, которая говорит о способности батареи питать электрооборудование движущегося авто, когда штатный генератор транспортного средства не работает. Данный параметр также больше известен в США и называется «reserve capacity». Он измеряется в минутах разряда батареи величиной тока в 25 А. Для приблизительной оценки номинальной емкости аккумулятора по его показателю резервной емкости, указной в минутах, необходимо воспользоваться формулой:

где Q – емкость аккумулятора, А·ч;

T – резервная емкость аккумулятора, мин.

Емкость аккумулятора и его заряд (заряженность)

Еще одним достаточно популярным заблуждением является отождествление понятий емкости батареи для и ее заряда (заряженности). Расставим все точки над «и». Под емкостью понимают максимальный потенциал аккумулятора, то есть количество энергии, которое он сможет накопить в полностью заряженном состоянии. Заряд же в свою очередь и представляет собой эту энергию, необходимую для питания нагрузки в автономном режиме. Отсюда вывод, что величина заряда одной и той же батареи может быть разной в зависимости от времени зарядки АКБ, а величина ее емкости в разряженном и заряженном состоянии одинакова. Здесь можно провести аналогию со стаканом, в который наливают воду. Объем прибора и будет представлять собой емкость – это величина не зависящая от того полный стакан или пустой, а самая наливаемая вода – это заряд.

От каких факторов еще зависит емкость аккумулятора?

Ток разряда

Те показатели емкости аккумуляторов, которые можно встретить в их технической документации и на корпусе изделия, производитель указывает исходя из результатов тестовых замеров, производимых по вышеуказанной формуле (Q = I·T) при стандартной длительности разряда (10, 20, 100 часов и т.д.). Соответственно обозначается и емкость – Q10, Q20 и Q100, а также ток разряда – I10, I20 I100. В таком случае величина тока, протекающего через нагрузку при времени разряда 20 часов определится по формуле:

Следуя данной логике можно предположить, что при разряде, длящемся четверть часа (15 мин) ток будет равен Q20 х 4. Однако это не так, как показывает практика, в случае 15-минутного разряда емкость стандартной свинцовой батареи составит не более половины его номинальной емкости. Соответственно величина параметра I0,25 будет чуть менее Q20 х 2. Отсюда можно сделать вывод, что такие характеристики, как время и ток разряда являются не пропорциональными друг другу.

Конечное напряжение разряда

Каждый раз при разряде аккумулятора напряжение на нем постепенно падает, а по достижению так называемого конечного напряжения разряда обязательно необходимо произвести отключение АКБ. При этом, чем ниже данная характеристика, тем соответственно выше будет фактическая емкость батареи. Как правило, производители указывают на собственных аккумуляторах минимальную величину конечного напряжения разряда, которая в свою очередь зависит от того каким током производится разряд. Случаются ситуации, когда напряжения источника энергии падает ниже этой величины (забыли вовремя отключить аккумулятор или этого нельзя было сделать, так как в течение длительного периода нельзя было обесточивать нагрузку). Тогда возникает явление, называемое глубоким разрядом АКБ. Если часто допускать глубокий разряд батареи, она может быстро выйти из строя.

Износ аккумулятора

Как принято считать, новый аккумулятор обладает номинальной емкостью (той, которую указывает производитель). Однако реальная величина данного показателя может немного отличаться – быть меньше заявленной по причине длительного хранения на складе, либо после нескольких полных циклов заряда и разряда и непродолжительной работы в буферном режиме немного увеличиться. Дальнейшая эксплуатация батареи, а также его хранение неизменно ведут к физическому изнашиванию источника энергии, его старению и постепенному выходу из строя.

Температура

Такой важный фактор, как окружающая температура в месте, где используется аккумулятор, очень сильно влияет на емкость последнего. В случае повышения температуры с 20°С до 40°С показатель емкости батареи возрастает на 5%, а при снижении до 0°С – уменьшается в среднем на 15%. Дальнейшее понижение температуры воздуха ведет к падению указанного параметра еще на 25% относительно номинальной величины.

Как проверить емкость аккумулятора?

Очень часто перед владельцем б/у аккумулятора встает задача определения его остаточной емкости. Классическим и нужно отдать должное самым надежным и эффективным способом проверки фактической емкости аккумулятора считается контрольный разряд. Под данным термином понимают следующую процедуру. Аккумуляторную батарею сперва полностью заряжают, после чего выполняют ее разряд постоянным током, при этом замеряют время, за которое она полностью разрядится. После этого рассчитывают емкость АКБ по уже известной формуле:

Величину постоянного тока разряда для большей точности расчета лучше подбирать таким образом, чтобы время разряда составляло около 10 или 20 часов (это зависит от времени разряда, при котором была рассчитана номинальная емкость батареи производителем). Затем полученные данные сравнивают с паспортными, и в случае если остаточная емкость будет меньше номинальной на 70-80%, АКБ подлежит замене, так как это явный признак сильного износа аккумулятора и его дальнейший износ будет протекать ускоренными темпами.

Основными недостатками данного метода являются сложность и трудоемкость в реализации, а также необходимость выведения аккумуляторов из эксплуатации на достаточно продолжительный период времени. Сегодня в большинстве устройств, использующих для своей работы аккумуляторные батареи, имеется функция самодиагностики – быстрой (всего за пару секунд) проверки состояния и работоспособности источников энергии, однако точность таких измерений не всегда высока.