Что обозначает емкость аккумулятора. Как посчитать емкость аккумуляторной батареи? Определение и расчет емкости аккумулятора

Ток разряда

О бычно производитель назначает номинальной емкость свинцового аккумулятора при длительных (10, 20 или 100 часов) разрядах. Емкость аккумулятора при таких разрядах обозначается как С 10 , С 20 или С 100 . Мы можем рассчитать ток, протекающий через нагрузку при 20-часовом (например) разряде - I 20:

I 20 [А] = Е 20 [А*час] / 20[час]

З начит ли это, что при 15-минутном (1/4 часа) разряде ток будет равен Е 20 х 4 ? Нет, это не так. При 15-минутном разряде емкость свинцового аккумулятора обычно составляет чуть менее половины номинальной емкости. Поэтому и ток I 0.25 не превышает Е 20 х 2. Т.е. ток разряда и время разряда свинцового аккумулятора не пропорциональны друг другу.

З ависимость времени разряда от тока разряда близка к степенной. Распространена, в частности, формула (закон) Пейкерта (Пекерта) - по имени немецкого ученого Peukert. Пейкерт установил, что:

I p * T = const

Здесь p - число Пейкерта - показатель степени, постоянный для данного аккумулятора или типа аккумуляторов. Формула Пейкерта действует и для современных герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов .

Д ля свинцовых аккумуляторов число Пейкерта обычно изменяется от 1.15 до 1.35. Величину константы в правой части уравнения можно определить по номинальной емкости аккумулятора. Тогда, после нескольких преобразований, получим формулу для емкости аккумулятора E при произвольном токе разряда I:

Е = E н * (I н / I)p-1

Здесь E н - номинальная емкость аккумулятора, а I н - ток разряда, при котором задана номинальная емкость (обычно ток 20-часового или 10-часового разряда).

Конечное напряжение разряда

П о мере разряда напряжение на аккумуляторе падает. При достижении конечного напряжения разряда аккумулятор отключают. Чем меньше конечное напряжение разряда, тем больше емкость аккумулятора. Производитель аккумулятора устанавливает минимальное допустимое конечное напряжение разряда (оно зависит от тока разряда). Если напряжение аккумулятора становится меньше этой величины (глубокий разряд), аккумулятор может выйти из строя.

Температура

П ри повышении температуры от 20 до 40 градусов Цельсия емкость свинцового аккумулятора возрастает примерно на 5%. При уменьшении температуры от 20 до 0 градусов Цельсия емкость аккумулятора уменьшается примерно на 15%. При уменьшении температуры еще на 20 градусов, емкость аккумулятора падает еще на 25%.

Износ аккумулятора

Е мкость свинцового аккумулятора в состоянии поставки может быть чуть больше или чуть меньше номинальной емкости. После нескольких циклов разряд-заряд или нескольких недель пребывания под "плавающим" зарядом (в буфере) емкость аккумулятора увеличивается. При дальнейшей эксплуатации или хранении аккумулятора емкость аккумулятора падает - аккумулятор изнашивается, стареет и в конце концов должен быть заменен новым аккумулятором. Чтобы заменить аккумулятор вовремя, за износом аккумулятора лучше следить с помощью современного тестера емкости аккумулятора -

7. Как проверить емкость свинцового аккумулятора?

К лассическим методом проверки аккумулятора является контрольный разряд. Аккумулятор заряжают, а затем разряжают постоянным током, регистрируя время до конечного напряжения разряда. Дальше определяют остаточную емкость аккумулятора по формуле:

Е [А*час]= I [А] * T [час]

Т ок разряда обычно выбирают таким, чтобы время разряда примерно соответствовало 10 или 20 часам (в зависимости от того, для какого времени разряда указана номинальная емкость аккумулятора). Теперь можно сравнить остаточную емкость аккумулятора с номинальной емкостью. Если остаточная емкость составляет менее 70-80% номинальной емкости, аккумулятор выводят из эксплуатации, потому что при таком износе, дальнейшее старение аккумулятора будет происходить очень быстро.

Н едостатки традиционного метода контроля емкости аккумулятора очевидны:

• сложность и трудоемкость;
• выведение аккумулятора из эксплуатации на длительный срок.

Для быстрого теста аккумуляторов сейчас существуют специальные приборы, которые позволяют проверить емкость аккумулятора за несколько секунд.

Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл

Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи - это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи - это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея. Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора. Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.

Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора - величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).

Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда

Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током. Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время. Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.

Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.

Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.

Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.

Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера

Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора. Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.

Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO .

Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.

Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.

После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.

Речь про емкость аккумуляторов и ее обозначение.
Так исторически сложилось, что емкость аккумуляторов чаще всего указывают в мАч (mAh) или Ач (Ah). В ряде случаев это может привести к серьезным заблуждениям. Например, может получиться так, что человек увидит два аккумулятора, скажем 800 мАч и 2400 мАч. И скорее всего решит, что второй запасает в три раза больше энергии. Но это может оказаться не так. Вполне может оказаться, что в аккумуляторе "800 мАч" энергии будет запасаться гораздо больше. И я сейчас говорю вовсе не о хитрых китайцах, пишущих что попало на этикетке, а о физике.

Давайте разберемся, что значит емкость аккумулятора скажем 4000 мАч. Все очень просто, это означает, что аккумулятор может отдавать ток 4000 мА в течение одного часа. Или 1000 мА в течение четырех часов. Или 2000 мА в течение двух часов и так далее. Но, потребляемый устройством/отдаваемый аккумулятором ток является только одной характеристикой, есть еще одна - напряжение. При одинаковом токе напряжение может быть разным. Вспоминая школьный курс физики - можно подсчитать, что например при токе 1 А и напряжении 10 В нагрузка потребляет 10 Вт. А при том же самом токе 1 А и напряжении 3 В, нагрузка потребляет уже всего лишь 3 Вт. Поэтому напряжение является важнейшей характеристикой и говорить о количестве энергии, который может запасать аккумулятор, зная только про ток нельзя.

Самой правильной характеристикой емкости аккумулятора является Вт*ч (Втч, Wh). Скажем емкость аккумулятора 10 Втч скажет нам о том, что он может питать нагрузку 10 Вт в течение одного часа. При этом какой там ток и напряжение нам уже совершенно не важно. Емкость в Втч подсчитать очень просто - достаточно перемножить емкость в Ач и номинальное напряжение аккумулятора в вольтах.

Почему все-таки прижилось обозначение в мАч?
Дело в том, что напряжения на аккумуляторах не случайные, а зависят от типа элемента. Сейчас чаще всего это литиевые элементы. Номинальное напряжение на одном литиевом элементе 3.7В. До тех пор пока мы говорим об одинаковом типе аккумуляторов и одинаковом количестве последовательных ячеек в аккумуляторе - мы можем "законно" сравнивать емкость в мАч. Но как только в одном аккумуляторе оказывается одна ячейка, а во втором две соединенные последовательно (7.4В), сравнивать емкости в мАч уже нельзя, ибо при одинаковых мАч, во втором энергии будет в два раза больше.

Когда стоит заморачиваться?
Когда нет уверенности, что аккумуляторы одного типа, с одним количеством ячеек. Скажем в телефонах всегда используются литиевые аккумуляторы в количестве одной ячейки(может исключения есть, но я не встречал). А значит их спокойно можно сравнивать в мАч. Также спокойно можно сравнивать аккумуляторы предназначенные для одного устройства, ибо крайне редко устройство поддерживает аккумуляторы с разным количеством последовательных ячеек. А вот сравнивать аккумуляторы разных устройств и типов так нельзя. Скажем у ноутбуков бывают аккумуляторы с двумя последовательными ячейками (7.4В) и с тремя (11.1В).

Так же, бывает люди удивляются, что на обычном АА аккумуляторе написано 2700 мАч, в то время как на примерно таком же по объему в телефоне - всего 800 мАч. Это как раз тот случай, когда сравнивать мАч неправильно, ибо
емкость АА аккумулятора составляет 1.2В*2.7Ач=3.24Втч, в то время как емкость литиевого аккумулятора 3.7В*0.8Ач=2.96Втч, то есть они почти одинаковы, а вовсе не отличаются в три раза.

Вывод: говорить о емкости аккумулятора в мАч можно только и исключительно в том случае, если также оговаривать тип аккумулятора(химия и количество последовательных ячеек) или его напряжение. В других случаях сравнение емкости по данному параметру является абсолютно бессмысленным.

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.

Автомобильная АКБ — это устройство, обладающее целым рядом характеристик, по которым его можно выбрать для определенного транспортного средства. Эта статья будет посвящена такому параметру батареи, как емкость. Ниже вы сможете узнать, как самостоятельно определить емкость аккумуляторной батареи, как проверяется этот параметр.

[ Скрыть ]

Что автовладельцу следует знать о емкости АКБ?

Как известно, в общей сложности любая автомобильная батарея обладает множеством параметров, среди которых вес, срок использования и хранения и т.д. Однако одним из наиболее важных и ключевых показателей является емкость аккумуляторной батареи. Для транспортных средств этот параметр измеряется в ампер-часах. Смотрите инструкцию по ТО своего авто, чтобы узнать емкость, которую рекомендует завод-изготовитель!

Расчет и определение

Как правильно произвести расчет, проверить и определить показатель емкости автомобильного аккумулятора? По этому показателю, отмеченному на этикетке АКБ, можно определить уровень величины силы тока, по которому осуществляется разряд устройства до минимального напряжения в 10.8 В. В среднем продолжительность традиционных циклов разряда должно составлять около 10-20 часов.

К примеру, если на автомобильном аккумуляторе отмечено значение 72 Ач, то это свидетельствует о том, что эта батарея может выдавать ток 3.6 ампер в течение 20 часов. Соответственно, когда цикл заканчивается, уровень напряжения на выводе должно быть 10.8 В. Однако, необходимо учитывать, что автомобильная батарея не в состоянии выдавать ток в 72 ампер на протяжении одного часа. Когда он увеличивается, показатель времени разряда снижается, эти параметры выражаются степенной зависимостью.

Ниже представлена формула зависимости:

Cp = I k * t, где

• C p - уровень емкости АКБ;
• k - число Пейкерта — ученого, который вывел формулу;
• t – время.

Что касается коэффициента Пейкера — то это постоянный параметр для определенного типа АКБ. При расчете характеристики для свинцовых устройств эта величина составляет от 1.15 до 1.35. Данный показатель определяется по уровню номинальной емкости батареи.

Определить можно и по другой формуле, выведенной для расчета данного показателя при произвольном параметре разрядного тока:

E =En(I n /I) {p-1} , где

• E n - уровень номинальной характеристики;
• Е – реальной;
• I n — уровень разрядного тока.

Выше мы рассказали, как произвести расчет и определить номинальную емкость устройства, но существует еще такой момент, как резервная характеристики. Если расчет номинального показателя выявляется путем разряда маленьким током, то параметр резервной характеристики позволяет произвести расчет величины времени. Речь идет о времени, на протяжении которого автомобильная батарея сможет функционировать при неработающем генераторе. В данном случае в качестве тока разряда применяется число в 25 ампер.

Расчет номинального параметра автомобильной батареи можно произвести путем анализа различных конструктивных, а также технологических особенностей. Следует отметить, что на эту величину достаточно сильно влияют условия использования АКБ. Из основных характеристик, которые определяют этот показатель, следует выделить состав электролита, объем активной массы, а также уровень толщины свинцовых пластин. На уровень разрядной емкости напрямую влияют величина тока разряда, а также температура электролита (автор видео — transistor815).

Проверка

Многих автовладельцев интересует вопрос, как осуществляется проверка измерения емкости эту величину самостоятельно. Кому-то это интересно просто из любопытства, а кто-то хочет проверить величину на соответствие тому, что заявил производитель. В принципе, произвести проверку своими руками не так сложно.

Любая проверка осуществляется на основе данных, приведенных выше. К примеру, для этого можно использовать измеритель, проведя контрольно-тренировочный цикл. Чтобы правильно соорудить измеритель, вам потребуется схема.

Схема для измерителя представлена ниже. Что касается сопротивления для измерителя, то он рассчитывается по следующей формуле:

• U в данном случае — это величина напряжения аккумулятора;
• I – величина тока разряда.

Для обустройства измерителя ток разряда следует выбирать в соответствии с емкостью АКБ, а также циклом разряда, который может составлять либо 10, либо 20 часов. По факту для разряда в большинстве случаев применяется автомобильная лампа с необходимой мощностью. Используя мультиметр, можно произвести замер точного показателя, который проходит по цепи, при этом важно засечь время, пока не упадет напряжение. В конечном итоге время, которое умножится на ток, будет соответствовать реальной емкости АКБ.

Восстановление

Итак, как осуществляется процедура восстановления:

1. Чтобы восстановить величину, берется свежий электролит, плотность которого должна составлять 1.28 к/см3, в котором растворяется специальная десульфатизирующая присадка. Для полного растворения присадке потребуется 48 часов. Для правильного восстановления учитывайте все рекомендации, описанные в инструкции.
2. В батарею автомобиля заливается электролит, с помощью ареометра измеряется плотность, эта величина должна составлять 1,28 г/см3.
3. Следующим этапом восстановления будет выкручивание пробок на приборе и подсоединение его к ЗУ. Чтобы восстановление прошло правильно, вам понадобится совершить несколько циклов заряда и разряда, для зарядки применяется минимальный ток, который должен быть не более 10% от максимального. При восстановлении аккумулятора не должна греться или кипеть. Если напряжение повысится до 13.8 вольт, нужно проверить плотность воды.
4. Затем осуществляется корректировка электролита. В банки АКБ добавляется дистиллят до того момента, пока плотность электролита не составит 1,28 г/см3.
5. Потом для восстановления осуществляется разрядка. К прибору следует подсоединить нагрузку в виде лампочки либо резистора, ток в этом случае должен быть ограничен до 1 ампера, если батарея шестивольтовая — до 0.5 ампер. Вам необходимо подождать до того момента, пока напряжение не повысится до 10.2 вольт, при этом надо засечь время с момента подключения нагрузки. Полученная характеристика разряда, необходимо умножить на время — в результате вы получите параметр необходимой характеристики. Если эта характеристика намного меньше стандартной, процедуру разряда-заряда необходимо повторить. Этот процесс повторяется до того момента, пока характеристика не будет номинальной или хотя бы не приблизится к ней.
6. На этом процедуру восстановления можно считать завершенной, в электролит еще можно добавить присадки. Если вы все сделали правильно, то устройство прослужит вам еще не один год.