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:
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:
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.
Мощность аккумулятора — как определить
Автомобильный аккумулятор – неотъемлемая часть транспортного средства, без которого невозможен запуск двигателя, работа бортовой сети и прочего электрооборудования. Мощность аккумулятора и показатель его емкости – ключевые параметры, на которые надо смотреть при выборе. Правильно подобранная «батарейка» способна долго проработать, не вызывая проблем.
Мощность аккумулятора — это важный параметр, необходимый для правильного выбора АКБ.
Что такое мощность аккумулятора
Пусковая мощность АКБ разных ТС.
Пусковая мощность аккумуляторной батареи – максимальная выходная мощность, которую выдает источник питания в течение 30 секунд в условиях температуры -18° C. От этого параметра зависит способность АКБ запускать холодный мотор. Производителей много, и надо учитывать, что параметр подгоняется под разные стандарты.
Спецификация, актуальная для российского ТУ и германского DIN – стартерный режим разряда (что еще называют коротким разрядом). Отталкиваясь от нее, следует: при температуре рабочего раствора (электролита) в -18° C и при разрядном токе 255 А напряжение на клеммах спустя 30 секунд после запуска должно быть от 9 В. Если имеет место дальнейший разряд, напряжение упадет до 6 В, но не раньше, чем через 150 секунд. Проверив АКБ таким образом, можно быть уверенным, что она даст 3 – 5 попыток запуска мотора. К слову, пуском считается 10 секунд работы аккумулятора с последующими 30 секундами «отдыха».
Есть и другие стандарты: американский – SAE и европейский – EN. В данном случае название спецификации – ток холодной прокрутки. Те, кто разрабатывал эти стандарты, полагают, что предельная нагрузка на батарею приходится в первые секунды после пуска мотора. Соответственно, для холодного пуска нужна нагрузка больше, чем по ТУ и DIN – порядка 440 А. Спустя 10 секунд под такой нагрузкой напряжение на клеммах не должно падать ниже отметки в 7.5 В, а спустя 30 секунд – ниже 7.2 В. Требования стандартов совпадают – в условиях мороза АКБ должна обеспечить минимум три пуска мотора.
Подытоживая, мощность аккумулятора, зависящая от времени стартерного разряда – параметр, влияющий на количество попыток запуска двигателя. И чем больше энергоемкость батареи, тем больше таких попыток будет доступно.
Единицы измерения
Потребляемая мощность рассчитывается в Ваттах, а энергоемкость – в Ампер часах (А*ч).
От чего зависит мощность АКБ
Мощность источника питания, устанавливаемого в автомобиль, зависит от значения разрядного тока и среднего показателя напряжения.
При запуске мотора и работе стартера номинальное напряжение падает, а ток заряда растет. То есть когда повышается потребляемая мощность батареи в ходе пуска, падает уровень напряжения на ее клеммах. И чем меньше напряжение, тем хуже стартер выполняет свою задачу и проворачивает коленвал. Обратная зависимость: чем более мощный стоит аккумулятор, тем больше оборотов сделает стартер в ходе пуска мотора. Как итог – двигатель заводится быстрее.
Как рассчитать мощность
Замерять показатели надо через идентичные промежутки времени. Рассчитать мощность можно используя формулу: P = I x U, где P – мощность (Ватт), I – разрядный ток при -18° C (Ампер), U – напряжение в ходе разрядки (Вольт).
Формула мощности.
Пример расчета
Допустим, имеется свинцово-кислотная АКБ для обычной легковой машины с двигателем внутреннего сгорания. На ее корпусе указано значение емкости – 60 А*ч, а также напряжения – 12 В. Чтобы узнать мощность в Ваттах, надо эти параметры перемножить: 12 х 60 = 720 Вт*ч.
Определить мощность можно и в кВт*ч, для этого полученную цифру делят на 1000: 720 / 1000 = 0.72 кВт*ч.
Надо понимать, что такой подсчет груб. Мощность батареи, измеряемая в А*ч или кВт*ч – значение, получаемое эмпирическим путем, и оно показывает не общее количество электричества, вырабатываемое аккумулятором, а его способность запитывать электроприбор.
Как подобрать аккумулятор подходящей мощности
Изначально это делается в условиях завода теми, кто разрабатывает пусковую систему конкретного мотора для конкретной модели транспортного средства. Делая расчеты, отталкиваются от зарядных параметров АКБ при 75% зарядки, причем с третьей попытки стартерного разряда. Разработчики автомобилей задают следующие условия температуры:
- для бензиновых моторов, или работающих на товарных маслах, температура -20° C;
- для дизельных это диапазон от -15° до -17° C.
Дизеля сложнее заводятся в условиях мороза, поэтому применяются различные присадки или технические средства, ускоряющие запуск. Впрочем, актуальны они и для карбюраторных двигателей автомобилей, эксплуатируемых в суровом климате. Определив мощность и пусковой ток батареи, ее тестируют в лаборатории, а затем вписывают в технический паспорт машины как рекомендуемую. И если «родной» аккумулятор со временем выходит из строя, владелец самостоятельно меняет его на новый, ориентируясь на указанные параметры.
Во многом возможности АКБ определяются ее емкостью. От этого значения зависит время работы батареи на одном заряде. Какие факторы надо учесть, чтобы подобрать нужную энергоемкость:
- габариты транспортного средства;
- тип двигателя;
- климатические условия, в которых эксплуатируется автомобиль.
Каждый параметр батареи взаимосвязан, при этом базовая емкость АКБ обычно в пределах 40 – 50 А*ч. Далее порядок таков:
- +20% если машина грузовая или коммерческая;
- +20% если она эксплуатируется в условиях мороза;
- -10% если двигатель малолитражный;
- +15 если мотор высокомощный.
Получив значение, его округляют до ближайшего номинала (60, 80, 100 А*ч и т.д.). Именно от емкости зависит правильность работы бортовой сети и бензонасоса машины.
Второе, не менее важное значение при подборе автомобильного аккумулятора – пусковой ток. От него зависит корректная и безопасная работа стартера, преимущественно в условиях мороза. Выше ток холодной прокрутки – стартер быстрее запустит двигатель.
Подбирая АКБ, учитывают все параметры электрической цепи, включая совместимость источника питания с генератором. Основной критерий – двигатель: объем, сколько подключено оборудования, которое в сумме определяет силу прокрутки стартера. Другой момент – генератор, загруженный энергопотребителями, в любом случае должен подзаряжать аккумулятор.
Емкость и пусковой ток, конечно, главенствующие факторы, но надо понимать, что источники питания постоянно модернизируются, изготавливаются с применением разных технологий, имеющих характерные плюсы и минусы. Так, есть несколько типов батарей: сурьмянистые, кальциевые, EFB, гибридные, гелевые, AGM и другие. Также АКБ различаются по типу клемм, и здесь необходимо отталкиваться от того, в какой стране собрана машина (Америка, Азия, Европа).
Мощность аккумулятора, определяемая временем стартерного разряда, влияет на количество возможностей полноценного пуска мотора. В теплую погоду двигатель заводится легко, а вот зимой могут возникнуть сложности. Как итог – чем выше мощность и энергоемкость источника питания, тем больше шансов у водителя завести машину.
Что такое ёмкость батареи: как просто, быстро и максимально точно определить мощность аккумулятора автомобиля
Аккумулятор — это то, без чего невозможно обойтись в современном мире, он есть везде, где нет электричества. Поэтому необходимо знать, что это такое, какова его ёмкость, в чём измеряется и ещё немало характеристик. Без этого устройства невозможно представить настоящую жизнь. Возможность работать без подзарядки нужна: автомобильной технике, компьютерной технике, смартфонам и гаджетам для него, инструментам, использующихся в строительстве.
Основные характеристики аккумулятора
Аккумуляторная батарея имеет общие характеристики главными среди них можно отметить:
- масса батареи;
- тип и размер;
- электрическая движущая сила батареи;
- полярность;
- срок использования батареи;
- время зарядки и разрядки.
При покупке обращать внимание на эти параметры, чтобы купить качественный и долговечный аккумулятор.
Можно допустить, что вместимость аккумуляторной батареи составляет 71 А-ч. Это говорит о том, что АКБ автомобиля в период 19-21 часа может выдать ток 3,6 А. После завершения всего цикла напряжение должно превышать 10,8 В. Формула степенной зависимости записывается так: Ср = I k × t, где «Ср» будет вместимостью АКБ, «k» — коэффициентом Пейкерта, а «t» — временем. Для того, чтобы сделать расчёт реальной вместимости, необходимо использовать формулу Е = Еn × (In / I) ×
. Еn — это ёмкость номинала, In значение рaзрядного тока.
Какой бывает ёмкость аккумулятора
Делится на три вида: резервная, остаточная и номинальная. Номинальная является более важной характеристикой в отличие от резервной и остаточной, тем не менее они тоже необходимы.
Номинальная, более распространена и является важным параметром. Направлена на определение общего количества электрической энергии батареи, которую может дать аккумулятор в течение периода заряженности. Соответственно, чем выше номинальное значение, тем дольше сможет проработать аккумуляторная батарея.
Резервная ёмкость батареи является параметром, который показывает период времени отдачи заряда. Параметр менее важен номинальной и указывается на аккумуляторах реже, но сейчас стал появляться все чаще. Предназначен для того, чтобы была возможность определить как долго проработает батарея, в случае возникновения поломки генератора.
Параметр батареи, указывающий на текущий износ аккумуляторной батареи при некотором времени использования. Существует немало способов выяснить какова ёмкость в данный период времени. Это делается как с помощью таблиц, так и с помощью специальных приборов, отслеживающих износ.
От чего зависит ёмкость аккумулятора
АКБ зависит от таких параметров как: ток разряда, конечное напряжение разряда, температура и износ.
На что влияет ёмкость аккумулятора
Вместимость указывает на потенциальность аккумуляторной батареи. Простыми словами, период времени в течение которого АКБ может питать нагрузку при заполненной зарядке. При любом цикле зарядки или разрядке номинальная ёмкость остаётся неизменной.
Методы измерения ёмкости АКБ
Чтобы измерить её существует несколько способов, метод длительного разряда и с помощью специального электронного тестера. Основным и популярным является первый, так как он более точнее.
Методом длительного разряда
С помощью специального электронного тестера
Самый известный и точный расчёт. Существует множество хороших тестеров, но среди них и немало плохих устройств, которые могут быть очень не точным, поэтому покупать лучше проверенные или известные тестеры. Чтобы результаты были более правильными, необходимо производить замеры при разрядке, а не при зарядке.
Проверка ёмкости различных видов аккумуляторов
Устройств много и для каждого разработана свой восстановитель энергии. Самая большая вместимость требуется автомобильной технике, из-за более сложных механических процессов. А самая маленькая вместимость батареи будет у небольших бытовых инструментов, например, шуруповёрт. Ёмкость от смартфонов и других гаджетов современности, имеет совсем другое устройство АКБ и сравнивать их с автомобильными не имеет никакого смысла.
Ёмкость аккумуляторной батареи ноутбука
Восстановитель энергии ноутбука измеряется в миллиампер-часах (мАч или mAh). В современном мире среднестатистический ноутбук имеет 10 000 мАч. Максимально возможную ёмкость можно найти в мощных, игровых лэптопах, которые оснащены свежими процессорами, видеокартами и системами охлаждения.
Ёмкость АКБ телефона
Современные смартфоны в средних цифрах получили вместимость батареи 4000 мАч. Иногда встречаются модели с огромной вместимостью до 10 000 мАч. Такие телефоны могут держать один заряд до полумесяца использования устройства.
Мощность аккумулятора шуруповёрта
Шуруповёрт имеет АКБ, которые уже отличаются от обычных гаджетов. Измеряется такая батарейка в ампер-часах. Мощность может изменяться в зависимости от того, какое даётся напряжение, в пределах от 400 до 700 Вт или от 3,5 до 17,5 В.
Ёмкость автомобильного аккумулятора
Измерение происходит в ампер-часах. Средней вместимостью можно считать 70 А/ч. Среди всех перечисленных батареи, наиболее мощная и используется в автомобильной технике. Тяжелее и сложнее из-за выполнения более тяжёлых задач. Такой аккумулятор всегда подпитывается генератором, чтобы быстро не выходить из строя.
В чём и как измеряется ёмкость аккумулятора?
Аккумулятор — источник тока многоразового действия, работающий за счет обратимых внутренних химических процессов. Аккумуляторные батареи используются для автономного электропитания разнообразного оборудования. При выборе аккумулятора для автомобиля, другой техники или электроники, в первую очередь обращают внимание на емкость аккумулятора — ключевой параметр устройства. Важно не путать его с зарядом или заряженностью.
Что такое емкость аккумулятора и как ее измеряют
Выражаемая в ампер-часах (А·ч), емкость батареи говорит о времени, которое она может питать автономной энергией подключенное к ней оборудование в рамках одного заряда. Для маленьких аккумуляторов, от которых работает электроника, используется другая единица для отображения емкости — мА·ч (миллиампер-час). Иначе говоря, аккумуляторная емкость — это тот максимальный объем энергии, который он может накопить за один полный цикл зарядки.
Емкость аккумулятора — это то, в чем измеряется ее потенциал, но не заряд. Можно произвести сравнение с бутылкой для воды — независимо от того, наполнена она жидкостью или нет, ее объем не меняется. В данном случае емкость правильно сравнивать с объемом: она не меняется независимо от того, полностью заряжен или разряжен аккумулятор. Эта цифра в большинстве случаев указана на батарее, например, на наклейке автомобильного аккумулятора пишется рядом с величиной пускового тока.
Пример: автомобильный аккумулятор емкостью 60 А·ч говорит о том, что он может работать в течение часа с нагрузкой 60 Ампер и номинальным напряжением 12,7 Вольт (классическое напряжение для большинства батарей, устанавливаемых в машины).
Если вам необходим источник автономной энергии для некоторого оборудования, то как точно рассчитать емкость аккумулятора, подходящего для этой задачи, самостоятельно? Для этого вам необходимо знать несколько переменных:
- критичная нагрузка, измеряемая в Ваттах (обозначение — P);
- время, которое батарея должна питать электрооборудование (t);
- напряжение каждого аккумулятора (V, измеряется в Вольтах)
- коэффициент использования емкости батареи: 1 — использование на 100%, 0,5 — на 50% и т. д. (обозначение — k).
Буквой Q обозначается необходимая емкость. Чтобы ее рассчитать, используйте формулу:
Наглядно: при использовании стандартного аккумулятора 12 В, необходимой работы в течение 5 часов, критичной нагрузке 500 Вт и максимальном разряде батареи до 80%
Q= (500·5) / (12·0,8) = 260,4 А·ч
Это минимальная емкость аккумулятора для поставленной задачи, а также суммарная емкость 12-вольтовых аккумуляторов. Но, в любом случае, лучше приобретать источник энергии с небольшим запасом емкости, например, на 20% больше. Тогда он реже будет разряжаться в ноль и аккумулятор дольше «проживет».
Мы разобрались, что такое емкость аккумулятора и как ее рассчитать, но иногда, надпись на нем может врать или отсутствовать. Или нужно сравнить паспортные данные и реальную картину. Как измерить емкость батарейки в таком случае? В идеале для этого нужно провести процедуру контрольного разряда. Суть проста: нужно пополнить заряд батареи на 100%, используя зарядное устройство с подходящими характеристиками, а после полностью разрядить постоянным током, замерив потраченное на разрядку время. Далее, используется формула:
где I – это постоянный ток разряда, измеряемый в Амперах, а T – время разряда в часах. Например, измерение емкости полностью заряженного аккумулятора, проработавшего 22 с половиной часа с постоянным током 3,6 А дает цифру 81 А·ч. Но это не значит, что та же батарея проработает больше 2 часов с током 36 А: увеличение тока ведет к уменьшению времени разряда. На него влияют и другие факторы, например, температура электролита.