Емкость аккумулятора чем измеряется: Как измерить ёмкость аккумулятора? Измерение емкости аккумуляторных батарей

Содержание

Как измерить ёмкость аккумулятора? Измерение емкости аккумуляторных батарей

Для того чтобы замерить емкость аккумулятора (A/Ч) нужно подсоединить стабильную нагрузку к выводам аккумулятора, (для удобства расчета емкости ток должен быть 0,1А; 0,5А; 1А; 5А) и, с момента подключения нагрузки, начать отсчет времени. Когда напряжение достигнет максимально допустимого уровня разряда аккумулятора отключить нагрузку и остановить отсчет времени.

За время H, аккумулятор передаст нагрузке электрическую энергию:
Pн = W*H [кВт*час].

Предлагаемое устройство было разработано для проверки емкости аккумуляторов. Схема устройства представлена на Рис.1. Основой устройства является микроконтроллер (U1) PIC16F628A. Он выполняет функцию счетчика времени разряда аккумулятора (в минутах), в связи с этим устройство получило название «Минутомер». Микропроцессор (U2) PIC12F675 выполняет функцию компаратора.

Компаратор следит за уровнем напряжения на аккумуляторе (порог срабатывания можно настроить переменными резисторами RV1, RV2).

В момент включения питания память U1 обнуляется и на индикаторе высвечи-вается “0000”. Проверяемый аккумулятор подключается к выводам  минутомера.  Кнопкой “ВКЛ.” на вывод 7 U1 подаётся сигнал запуска. На выводе 10 U2  появля-ется лог. “1”, открывается транзистор Q2, подключается нагрузка и начинается отсчёт времени.

Этой же “единичкой” включается индикатор запуска (светодиод) D1. В данной схеме, стабильная нагрузка — Устройство, автоматически поддержи-вающее заданную силу электрического тока в электрической цепи при изменении в ней напряжения. (Ток нагрузки должен быть номинальным для данного типа аккумулятора и температура окружающей среды + 20 ° С. – +25 ° С.). Замер напряжения производить непосредственно на выводах аккумулятора.

Вместо стабильной нагрузки можно подключить накальную лампу, но тогда подсчет емкости аккумулятора будет неточным т.к. при изменении напря-жения будет меняться ток текущий через лампу, к тому — же подобрать лампу с нужными параметрами сложно.

что же измеряется в ампер-часах

Что такое емкость автомобильного аккумулятора

Емкость автомобильного аккумулятора – это способность батареи хранить определенное количество энергии. За емкость аккумулятора отвечает количество активной массы на электродах аккумуляторной батареи. Емкость аккумулятора определяется количество активной массы (сульфата свинца) на электродах аккумулятора, поэтому емкость аккумулятора напрямую зависит от количестве пластин и их толщины. То есть чем больше активной массы, тем больше ампер часов аккумулятора и дольше времени аккумулятор способен выдавать напряжение для стартера. Так как карбюраторные автомобили заводились в мороз неохотно и перед запуском двигателя приходилось серьезно «поколдовать», приобретали аккумулятор увеличенной мощности. Это позволяло долго крутить коленчатый вал, а в случае, если залили свечи, можно было их просушить/прокалить и пытаться запустить двигатель снова.

Что такое ампер-час

Согласно ГОСТа 2008 года, Ампер/час – это способность аккумулятора выдавать ток в 200 ампер при температуре -18 градусов на протяжении определённого количества времени. Именно это количество часов является теми самыми «ампер-часами».

Сколько ампер часов в батарейке и телефоне

Мизинчиковый аккумулятор типа Ni-Mh класса AAA имеет емкость 0,8-1,2 Ампера, а пальчиковый аккумулятор AA – 2,7-3,2 А/ч.

Аккумулятор телефона Samsung A5 2017 имеет батарею 3 А/ч, а Iphone X – 2,9 А/ч

Как измерить емкость аккумулятора

Проверить номинальную емкость автомобильного аккумулятора в домашний условиях практически невозможно. Но самостоятельно вы можете измерить резервную емкость аккумулятора. Она равно времени в минутах, которое автомобиль без света фар и дополнительных потребителей может проехать с неисправным генератором. При чем, некоторые Кулибины утверждают, что емкость аккумулятора можно проверить с помощью мультиметра – это миф. Часто емкость аккумулятора прямо пропорциональна его массе.

Мифы о емкости аккумулятора

Можно ли сжечь электрооборудование, если поставить аккумулятор большой емкостью.

Нет, сжечь электрооборудование таким образом нельзя.

Измерение реальной емкости аккумулятора мультиметром

На каждой батарее указывают ее вместимость, но эти сведения не всегда правдивы. Для измерения емкости аккумулятора необходимо выполнить ряд действий. Для этого потребуются разные приборы и материалы.

Аккумуляторная батарея Nissan ёмкостью 60 Ач.

Что такое емкость батареи или аккумулятора

Некоторое количество электричества, передаваемое от АКБ при его разряжении, называют энергоемкостью аккумулятора. При проведении расчетов характеристику выражают в ампер-часах (Ач) или ватт-часах (Втч). Большая вместимость батареи позволяет устройству долго работать без подзарядки, что важно при выборе АКБ для машины.

В этом случае вместимость будет зависеть от мощности генератора. В некоторых случаях емкость обозначается по-английски A/hour, т. е. Ач по-русски. Ее не нужно путать с таким параметром, как напряжение, выражаемое в вольтах (В).

Простая проверка емкости АКБ тестером с последующим уточнением

Для измерения вместимости батареи часто используют USB-тестер. У приспособления есть много функций, позволяющих узнать емкость АКБ смартфона, планшета и внешнего пауэрбанка.

USB-тестер подключается к любому портативному устройству посредством провода или переходника.

Полученные показатели помогают определить изношенность аккумулятора. На тестере присутствует кнопка управления, предназначенная для измерения разных показателей. С ее помощью переключаются режимы работы и ячейки памяти устройства.

Когда подключаемый аппарат обладает необходимым напряжением, тестер начинает работать. Снизу в углу появляется значение вместимости батареи. Тестер не дает стопроцентно верного результата.

По этой причине можно воспользоваться математическими вычислениями по формуле: начальный показатель тока*3 = реальная вместимость АКБ. Некоторые производители указывают на устройстве номинальную емкость, превышающую фактический показатель. Эта информация неверная и является рекламой.

Как определить емкость батареек с помощью мультиметра

Мультиметр помогает определить показатель энергоемкости. Чтобы его узнать, потребуются умные зарядные приборы. У них высокая цена, поэтому приобретать устройства лишь для вычисления вместимости 2-3 аккумуляторов нет смысла.

Для измерения можно применить простой метод, предварительно воспользовавшись мультиметром, соблюдая некоторые тонкости. В процессе нужно определить значение тока любой батареи. При этом измеряется точное время, при котором элемент питания отдавал электрохимическую энергию.

Замеры не будут стопроцентно точными, но покажут максимально близкое число.

В литий-ионных АКБ присутствует своя шкала разрядов, показывающая зависимость напряжения от заряда. Чтобы она не отразилась на измерениях, собирают линейное приспособление в 2,7-3 В.

Измерение ёмкости батареек с помощью мультиметра (регулятор в положении “20V”).

Использование линейного стабилизатора

При использовании линейного устройства необходимо установить значение тока, которое рассчитывают из напряжения (U) батарейки 2,7 В. С помощью стабилизатора проводят подключение резистора, который можно изготовить своими руками или приобрести готовый прибор в магазине.

После этого измеряют ток в цепи и устанавливают секундомер. В дальнейшем нужно следить за показателями U на клеммах. Секундомер отключают при достижении уровня в 2,7 В и записывают показания.

Значение высчитывают, умножая начальное время на ток, передвигающийся по цепи с помощью сопротивления. Так можно более точно узнать объем емкости АКБ. Если нет возможности конструирования стабилизатора, то замеры и подсчеты проводить тяжелее.

Использование переменного резистора

Чтобы тестирование прошло хорошо, понадобится небольшая батарейка, например 14500 с емкостью 300 мАч. Для проверки потребуется переменный резистор в 100 Ом. Если берут устройство с постоянным током, то процесс осложнится. Результаты нужно будет фиксировать и проводить расчеты потраченной вместимости на отдельных участках шкалы.

Для определения значения высчитывают средний арифметический показатель тока.

Для измерения емкости батареи применяют резистор переменного тока, где сопротивление уменьшается постепенно, пока разряжается аккумулятор. В это время показатели тока должны находиться на одном уровне.

Измерение ёмкости аккумуляторной батареи с помощью мультиметра и переменного резистора.

На мультиметре устанавливают положение вольтметра для измерения напряжения и замеряют его показатели на клеммах. При неполном уровне заряженности устройство разряжают с помощью тока 450-500 мА. При этом периодически снижают сопротивление и контролируют напряжение.

Секундомер отключают, когда уровень достигнет 2,7 В. Для полного разряжения батарейки при токе в 500 мА потребуется 25-30 минут. Полученный показатель умножают на время в часах и получают реальное значение вместимости АКБ. Этот способ измерения емкости является наиболее точным благодаря математическим вычислениям.

Как сделать прибор собственными руками

Когда необходимая техника отсутствует, прибор можно сделать самому, посмотрев видео. Из готовых приборов необходимо взять вольтметр, а оставшиеся детали сооружают из подручных средств. Трудности возникнут при расчетах и создании внутреннего сопротивления, для которого потребуется ток.

Подходящим материалом является нихромовая проволока, используемая для создания нагревательных спиралей в электрических плитках. Нихромовые элементы можно заменить металлической полосой из прочих нагревательных устройств.

Для напряжения 12 В показатель тока должен находиться в рамках 80-120 Ампер, а сопротивление – 0,1-0,15 Ом. Прибор для измерения такого сопротивления сложно найти. По этой причине подбирают длину одного элемента и измеряют ток, который он пропускает. После этого совмещают несколько подобных деталей.

Самодельный аппарат делают последовательно:

  1. Подбирают нихромовую проволоку или нагревательную полосу и измеряют мультиметром до 15 А ток. Элемент должен пропускать 10-12 А.
  2. Соединяют 10 таких деталей, получая нагрузку в 100-120 А. Проволоку необходимо надежно скручивать.
  3. Полученный элемент помещают в подходящий корпус и фиксируют в нем. Если коробка небольшая, то проволоку несколько раз сгибают так, чтобы витки не касались друг друга. Параллельное соединение должно быть надежным, что обеспечивается изолирующими цилиндрами, которые устанавливают на изгибы.
  4. Концы скрутки припаивают к контактам на выходе, а снаружи – к соединительным проводам.
  5. Подключают вольтметр.
  6. Крепят на концы соединительного кабеля зажимы, которые потом подсоединяют к аккумулятору.

Когда устройство будет готово, можно проводить измерения в домашних условиях.

От чего зависит текущая емкость АКБ

В процессе эксплуатации удельная емкость АКБ меняется. Сначала пластины разрабатываются, поэтому показатели вместимости высокие. После этого прибор начинает работать стабильно, значение не отходит от одного уровня. Затем емкость начинает уменьшаться из-за изнашивания пластин.

На вместимость влияют активные материалы, конструкция электролитов, электродов, их температура и концентрация, амортизация батареи, величина разрядного и пускового тока, содержание налета в электролитах и прочие факторы.

Снижение начинается при увеличении разрядного тока. Если АКБ разряжают специально, то устройство теряет меньше вместимости, чем при плавном режиме с низким уровнем тока. Это позволяет зафиксировать на корпусе показатели для разного времени разряжения.

Емкость одинаковых аккумуляторов редко меняется. Низкие показатели характерны для небольших промежутков разрядки, а высокие – для больших временных отрезков.

Значение вместимости начинает меняться, когда повышается температура электролитов. Если из-за этого превышаются допустимые нормы, то срок службы снижается. Высокая температура электролитов понижает их вязкость, и они попадают в действующую массу. При этом сопротивление начинает расти.

По этой причине коэффициент использования активной массы при разряжении больше, чем при заряжении с низкой температурой. В связи с этим нужно проверять емкость АКБ на каждом этапе его эксплуатации.

Измерение ёмкости аккумулятора

Что такое ёмкость аккумулятора, и как её измеряют

Ёмкость — это заряд Q новой батарейки или полностью заряженного аккумулятора. Заряд (количество электричества) измеряется в Кулонах: 1 Кулон = 1 Ампер × 1 секунда . Обычно ёмкость измеряется в единицах ампер·час или ма·час . Типичная ёмкость аккумулятора типоразмера ААА 1000 ма·час, АА — 2000 ма·час. Аккумулятор ёмкостью 1000 ма·час может давать ток 1000ма в течение 1 часа или 100ма в течение 10 часов. Если учесть напряжение U , то можно оценить запасённую в аккумуляторе энергию E = Q × U

Для определения ёмкости аккумулятора его полностью заряжают, затем разряжают заданным током I , и измеряют время T , за которое он разрядился. Произведение тока I на время T и есть ёмкость аккумулятора Q = I × T . Так же измеряется ёмкость батарейки, но после полного разряда аккумулятор можно снова зарядить, а батарейку уже нельзя использовать. Смысл в том, что вы измерите ёмкость батареек данного типа . Кстати, ёмкость щелочных батареек примерно равна ёмкости современных NiMh аккумуляторов того же типоразмера — AA(2000 ма·час), AAA(1000 ма·час).

Схема для измерения ёмкости

Предлагаемая схема разряжает аккумулятор через резистор R до напряжения почти полного разряда NiCd или NiMh элемента — примерно 1 вольт. Ток разряда равен I = U / R . ( О выборе тока разряда ) Для измерения времени разряда T используются часы, работающие от напряжения 1.5-2.5V. Для защиты аккумулятора от полного разряда применено твёрдотельное реле PVN012 . Оно отключает аккумулятор при снижении напряжения U до минимально допустимого Ue = 1V .

 

Как это работает

Аккумулятор надо полностью зарядить и подключить к устройству. Часы надо установить на 0 и нажать кнопку Start . В этот момент реле замыкает контакты 4-5 и 5-6. Начинается разряд аккумулятора через резистор R и подаётся напряжение на часы. Напряжение на аккумуляторе и резисторе постепенно снижается. Когда напряжение на резисторе R снизится до 1V реле размыкает контакты. Разряд прекращается и часы останавливаются.

По мере разряда аккумулятора управляющий ток через контакты реле 1-2 уменьшается примерно от 8 до 2mA. При управляющем токе 3mA сопротивление контактов 4-5 и 5-6 менее 0.04 Ом. Это достаточно мало, чтобы не учитывать при расчёте тока — если нужен ток разряда 1A, берите резистор R=1.2 Ом.

После прекращения разряда напряжение на аккумуляторе возрастает до 1.1-1.2V из-за внутреннего сопротивления элемента.

Потери на контактах


Измеритель в корпусе зарядника

При повторении этой схемы примите меры для уменьшения сопротивления контактов аккумулятора и разъёмов. При токе 0.5-1A на контактах можно потерять 0.1V и более, что ухудшит точность измерения. Такие же потери вызывает стальная пружина, используемая в некоторых держателях аккумулятора. Пружину и другие стальные контакты надо шунтировать медным проводом. Я сделал один из вариантов измерителя ёмкости аккумуляторов АА и ААА в корпусе от простого зарядного устройства, у которого были хорошие медные контакты.

 

Дополнительные вопросы

Саморазряд

Обратите внимание, что ёмкость свежезаряженных аккумуляторов выше, так как со временем часть заряда теряется из-за саморазряда . Чтобы узнать величину саморазряда, нужно измерить емкость сразу после зарядки, и измерить ещё раз через неделю (месяц) после зарядки. Саморазряд NiMh аккумуляторов может достигать 10% в неделю и более.

 

С какой точностью измеряется ёмкость?

Точное количество электричества можно определить интегрированием по времени dQ = 1/R × U(t) × dt .

По экспериментальным графикам разряда видно, что по мере разряда напряжение уменьшается примерно от 1.4V до 1.0V. Ток разряда U/R тоже уменьшается. При использовании в качестве среднего напряжения номинальной величины 1.2V получается точность не хуже 10%. Это справедливо, если аккумулятор используется примерно при таком же токе разряда, как и при измерении ёмкости.

 

Пример графиков разряда

Если при измерении был ток 0.5A, а при использовании 5A, то аккумулятор разрядится в несколько раз быстрее, чем ожидается. При токе использования 0.05А ёмкость окажется больше, чем при измерении. При токе 0.005A ёмкость может оказаться меньше измеренной из-за саморазряда аккумулятора в течение большого времени эксплуатации. Значительное отличие тока измерения от тока эксплуатации вносит погрешность более 10%.

Использование в устройстве стальных контактов вместо медных может увеличить погрешность на 10% и более, особенно при большом токе разряда.

Некоторая погрешность величины напряжения отсечки 1.0V связана с зависимостью вольт-амперной характеристики твёрдотельного реле от температуры. В комнатных условиях это даёт погрешность в 1-2%.

Каким должен быть ток разряда?

Надо выбирать такой ток, при котором обычно используется этот аккумулятор. Если ток разряда слишком большой, то из-за внутреннего сопротивления напряжение на аккумуляторе быстро снизится ниже 1 вольта, и измеренное значение ёмкости будет низким. Если выбрать слишком малый ток разряда, то измеренная ёмкость получится больше, чем аккумулятор реально выдаст при работе в вашем приборе.

Зачем два диода?

Диоды используются для защиты твёрдотельного реле при случайном обрыве резистора R . Если вы уверены, что обрыв невозможен, или вы измеряете ёмкость аккумуляторов с напряжением менее 1.4V ( один элемент AA или AAA ), то диоды можно убрать. При этом схема помещается внутри будильника, как у меня было сделано раньше. Резистор 5 Ом защищает реле при нажатии кнопки Start. Его тоже можно убрать, если включить кнопку параллельно контактам 4-5, как на упрощённой схеме.

Как измерить ёмкость литий-ионного аккумулятора?

примеры
Um Ue I R r
1.2 1.0 0.2 6.0 0
1.2 1.0 0.5 2.4 0
3.3 3.0 0.5 2.2 4.4
8.4 7.0 0.1 12 72

В этом случае к батарее подключается делитель напряжения по образцу, показанному на схеме. Используя делитель напряжения, можно измерить ёмкость батареи из нескольких аккумуляторов или ёмкость литий-ионного аккумулятора.

Требуемый ток разряда I при среднем напряжении Um обеспечивает сумма двух резисторов: R + r = Um / I .

Резистор R рассчитывается так, чтобы при конечном напряжении на батарее Ue , напряжение на резисторе R стало равно 1V: R = (Um / I) × (1V / Ue) .

Как проверить ёмкость аккумулятора по напряжению?

По напряжению ёмкость определить нельзя. Для каждого типа батарей и аккумуляторов есть типичные кривые разряда. По ним можно оценить отношение заряда к ёмкости (  процент заряда  ). Я использую зарядное устройство Ansmann , которое для такой оценки измеряет напряжение при заданном токе разряда. Однако у NiMh аккумуляторов не только ёмкость, но и рабочее напряжение уменьшается с возрастом. В некоторых случаях Ansmann давал оценку 30% в то время, как измерение до полного разряда давало 80%.

Как измерить ёмкость аккумулятора без этой схемы?

Подключите к заряженному аккумулятору резистор R и вольтметр. Следите по часам. Через некоторое время T напряжение U снизится до минимально допустимого. В этот момент отключите резистор. Ёмкость равна Q = T × U / R

В чём отличие от схемы, которая была на сайте раньше?

0. Старая схема
1. Вместо 1.3-1.1V на часы подаётся 2.6-2.2V
2. Вместо выключателя для дополнительного элемента питания использован контакт реле, и теперь отключение обоих аккумуляторов происходит автоматически.
3. Добавлена защита реле от обрыва резистора R

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить?

Этот раздел перенесён на отдельную страницу «Внутреннее сопротивление»

Автомобильный аккумулятор (АКБ)

Автомобиль не заводится, хотя зарядное устройство работает нормально, и показывает, что аккумулятор полностью заряжен. Дело не в ёмкости. После нескольких слишком глубоких разрядов внутреннее сопротивление увеличилось, и аккумулятор больше не может выдать ток, необходимый для работы стартёра. Придётся купить новый аккумулятор, и больше не допускать глубокого разряда.

Как измерить ёмкость АКБ

Для оценки ёмкости можно использовать лампу от фары в качестве нагрузочного сопротивления. Это должна быть лампа накаливания, например, галогеновая, но не светодиодная. Лампа 60вт потребляет ток 5А. Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Следите по часам. Когда напряжение снизится до 11в — разряд закончился — отключите лампу. Если это не сделать, то аккумулятор испортится. Если до окончания разряда прошло 10 часов, то ёмкость вашего аккумулятора 50 а·час. Если 5 часов, то 25 а·час. Этот тест не гарантирует, что машина заведётся, так как стартёру нужно не 5А, а 100-150А.

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора

Лампу от фары можно использовать для оценки внутреннего сопротивления. При токе 100А на внутреннем сопротивлении не должно теряться более 1 вольта. Соответственно, при токе 5А не должно теряться более 0.05 вольта (1в * 5А / 100А). Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Запомните величину напряжения. Отключите лампу. Обратите внимание, насколько увеличилось напряжение. Если, допустим, напряжение возросло на 0.2 вольта, то аккумулятор испорчен, а если на 0.02 вольта, то он исправен. При токе 100А потеря напряжения будет всего 0.4в (0.02в * 100А / 5А).

Конденсатор вместо аккумулятора?

Ёмкость конденсатора определяется немного по другому: C = Q / U

Ёмкость зависит от геометрии конденсатора. Если увеличить расстояние L между пластинами конденсатора, то заряд Q и напряжённость электрического поля между пластинами E не изменятся, а разность потенциалов U = E × L увеличится. Поэтому ёмкость конденсатора C уменьшится.

Можно ли использовать конденсатор вместо аккумулятора или наоборот?

В некоторых случаях можно, и используют. Главное отличие конденсатора от аккумулятора при использовании в качестве источника тока в том, что по мере разряда напряжение на аккумуляторе долго остаётся стабильным, а на конденсаторе оно снижается пропорционально оставшемуся заряду.


capacitor 3000F 2.7V

Какой конденсатор мог бы заменить обычный аккумулятор ААА (1000 ма·час)?

Q = 1000 ма·час = 3600 А·сек = 3600 Кулон
C = Q / U = 3600 К / 1.2 В = 3000 Фарад

Такие конденсаторы «Ионисторы» по принципу устройства приближаются к аккумуляторам, так как обкладками конденсатора служит химический двойной электрический слой на границе электрода с электролитом.

 
Евгений Корниенко

2004

 

Что такое емкость аккумуляторной батареи. Как измерить емкость аккумулятора.

Емкость аккумуляторов— это количество электрической энергии, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при определенном режиме разряда и температуре от начального до конечного напряжения. Единицей СИ для электрического заряда является кулон (1Кл), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (Ач).

Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле:

C=Ip *tp,гдеС– емкость, Ач;

Ip– сила разрядного тока, А;

tp– время разряда, Ч.

Номинальная емкость— емкость, которую должен отдать новый полностью заряженный аккумулятор в нормальных условиях разряда, указанных в стандарте на этот аккумулятор. При этом напряжение не должно упасть ниже определенной величины.

Так как емкость зависит от разрядного тока и конечного разрядного напряжения, в условном обозначении аккумуляторов указывается емкость, соответствующая определенному режиму разряда. Для стартерных аккумуляторов за номинальную принимается емкость при 20-часовом, стационарных при 10-часовом, тяговых при 5-часовом режимах разряда.

Пример оценки ёмкости батареи 20-ти часовым режимом разряда током 0.05 С20 (током, равным 5% от номинальной ёмкости). Если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях.

Она зависит от полноты заряда. Часть же заряда теряется на газообразование, это уменьшает коэффициент отдачи.

Емкость остаточная– величина, соответствующая количеству электричества, которое может отдать частично разряженный аккумулятор при установленном режиме разряда до конечногонапряжения.

Резервная ёмкость аккумуляторной батареи— время, в течение которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями стартерных аккумуляторных батарей после значения тока холодного старта.

Емкость зарядная— количество электричества, сообщаемое аккумулятору во времязаряда.Зарядная емкость акб всегда больше разрядной из-за потерь энергии на побочные реакции и процессы.

При постоянном токе заряда l зарядная емкость С= I * t, где t — время заряда.

Измерение емкости ведется до падения напряженияхотя бы одного элемента аккумуляторной батареи до величины, регламентированной для конкретного режима разряда.

В течение срока службы емкость акб изменяется. В начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость некоторое время держится стабильной, а затем начинает постепенно уменьшаться из-за устаревания активной массы пластин.

Емкость батареи зависит от количества активного материала и конструкции электродов, количества и концентрации электролита, величины тока разряда, температуры электролита, степени изношенности аккумулятора, наличияпосторонних примесей в электролитеи других факторов.

При увеличении тока разряда емкость батареи уменьшается. АКБ при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока). Поэтому на аккумуляторах могут быть обозначения при 3,5,6,10,20 и 100 часах разряда. При этом емкости одной и той же батареи будут совершенно разные. Наименьшая будет при 3-х часовом разряде, наибольшая при 100 часовом.

С повышениемтемпературы электролитаемкость растет, но при излишне высоких температурах уменьшается срок их службы.Это происходит потому что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление.Поэтому в реакции разряда принимает участие больше активной массы, чем при заряде, производившемся при более низкой температуре.

При низкихже температурах емкость и полезное действиеАКБбыстро уменьшается.

Если увеличить концентрацию (плотность электролита), то емкость также увеличится, но аккумулятор быстро выйдет из строя из-за разрыхления активной массы батареи.

Измерение ёмкости аккумулятора — простой и точный способ

Для того, что бы измерить ёмкость какого-нибудь аккумулятора, обычно поступают так: подключают к этому аккумулятору резистор определённого номинала, который разряжает этот аккумулятор, и записывая величины тока, протекающего через резистор и напряжение на нём, дожидаются полной разрядки аккумулятора. По полученным данным строится график разряда, из которого и выясняют ёмкость. Проблема только в том, что по мере снижения напряжения на аккумуляторе ток через резистор так же будет уменьшаться, так что данные придётся интегрировать во времени, поэтому точность такого способа измерения ёмкости аккумулятора оставляет желать лучшего.

Если же разряжать аккумулятор не через резистор, а через источник стабильного тока, то это позволит определить ёмкость аккумулятора с очень большой точностью. Но здесь есть одна проблема — напряжение на аккумуляторе (1,2..3,7 В) недостаточно для работы источника стабильного тока. Но эту проблему можно обойти, добавив в схему измерения дополнительный источник напряжения.

Рис. 1. Схема для измерения ёмкости аккумулятора
V1 — исследуемый аккумулятор; V2 — вспомогательный источник напряжения; PV1 — вольтметр;
LM7805 и R1 — источник стабильного тока; VD1 — защитный диод.

На рисунке 1 изображена принципиальная схема установки для измерения ёмкости аккумулятора. Здесь видно, что измеряемый аккумулятор V1 включён последовательно с источником тока (его образуют интегральный стабилизатор LM7805 и резистор R1) и вспомогательным источником питания V2. Поскольку V1 и V2 соединены последовательно, то сумма их напряжений оказывается достаточной для работы источника тока. Так как минимальное напряжение, необходимое для работы источника тока составляет 7 В (из них 5 В — это напряжение на выходе микросхемы LM7805, т.е. в данном случае это падение напряжения на резисторе R1, и 2 В — это минимально допустимое падение напряжения между входом и выходом LM7805), то для работы источника тока суммы напряжений V1 и V2 хватает с некоторым запасом.

Вместо стабилизатора LM7805 можно использовать другой интегральный стабилизатор, например, LM317 с выходным напряжением 1,25 В и минимальным падением напряжения 3 В. Так как минимальное рабочее напряжение источника тока будет равно 4,25 В, то напряжение второго источника напряжения V2 можно снизить до 5 В. В случае использования стабилизатор LM317 величина тока стабилизации будет определяться по формуле I = 1,25/R1

Тогда для разрядного тока 100 мА величина сопротивления R1 должна быть примерно 12,5 Ом.

Как производить измерение ёмкости аккумулятора

Вначале подбором резистора R1 нужно установить разрядный ток — обычно величину разрядного тока выбирают равной рабочему току разряда аккумулятора. Следует так же иметь в виду, что некоторые модели интегральных стабилизаторов напряжения 7805 могут потреблять небольшой управляющий ток порядка 2…8 мА, так что величину тока в схеме рекомендуется проверять амперметром. Далее полностью заряженный аккумулятор V1 устанавливают в схему, и замкнув выключатель SA1 начинают отсчёт времени до того момента, когда напряжение на аккумуляторе снизится до минимальной величины — для разных типов аккумуляторных батарей эта величина различна, например, для никель-кадмиевых (NiCd) — 1,0 В, для никель-металлогидридных (NiMH) — 1,1 В, для литий-ионных (Li-ion) — 2,5…3 В, для каждой конкретной модели аккумулятора эти данные нужно смотреть в соответствующей документации.

После достижения минимального напряжения на аккумуляторе выключатель SA1 размыкают. Следует помнить, что разряд аккумулятора ниже минимального напряжения может вывести его из строя. Перемножив величину разрядного тока (в Амперах) на время разряда (в часах) получаем ёмкость аккумулятора (А*ч):

C = I * t

Рассмотрим практическое применение этого способа измерения ёмкости аккумулятора на конкретном примере.

Измерение ёмкости аккумулятора NB-11L

Аккумулятор NB-11L (рис. 2.) был приобретён в интернет-магазине DealeXtreme за 3,7 доллара (SKU: 169532). На корпусе аккумулятора указана его ёмкость — 750 мА*ч. На сайте его ёмкость указана уже скромнее — 650 мА*ч. Какая же реальная ёмкость этого аккумулятора?

Рис. 2. Li-ion аккумулятор NB-11L ёмкостью якобы 750 мА*ч
Fits CAN.NB-11L 3.7V 750mAh
Use specified charger only

Что бы подключить проводники к контактам аккумулятора потребуются две скрепки, которые следует изогнуть так, как показано на рисунке 3, и подключить их к «+» и «-» выводам аккумулятора (рис. 4.). Необходимо избегать замыкания контактов, лучше их заизолировать.

Рис. 3. Самодельные контакты для
подключения к аккумулятору

Рис. 4. Самодельные контакты,
подключённые к аккумулятору

Для измерения ёмкости аккумулятора NB-11L его разрядный ток был принят равным 100 мА. Для этого величина резистора R1 была выбрана чуть больше 50 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе R1 определяется по формуле P = V2/R1, где V — напряжение на резисторе R1. В данном случае P=52/50=0,5 Вт. Стабилизатор LM7805 следует установить на радиатор, если же под рукой нет подходящего радиатора, то микросхему можно частично погрузить в стакан с холодной водой, но так, что бы выводы остались сухими (в случае корпуса TO-220).

После установки полностью заряженного аккумулятора NB-11L в схему и замыкания выключателя SA1 начался отсчёт времени с периодическим контролем напряжения по вольтметру PV1. Данные заносились в таблицу, по которой был построен график разряда аккумулятора NB-11L (рис. 5).

Рис. 5. График напряжения на аккумуляторе NB-11L в процессе его разряда током 100 мА

Отсюда видно, что за 5 часов разряда током 0,1 А напряжение на аккумуляторе снизилось до 3 вольт и стало быстро падать дальше.

C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 А = 500 мА*ч.

Так что реальная же ёмкость аккумулятора NB-11L оказалась в 1,5 раза ниже указанной на нём.

BACK

Емкость аккумулятора: что измеряется в ампер-часах

Что такое емкость автомобильного аккумулятора

Емкость автомобильного аккумулятора – это способность батареи хранить определенное количество энергии. За емкость аккумулятора отвечает количество активной массы на электродах аккумуляторной батареи. Емкость аккумулятора определяется количество активной массы (сульфата свинца) на электродах аккумулятора, поэтому емкость аккумулятора напрямую зависит от количестве пластин и их толщины. То есть чем больше активной массы, тем больше ампер часов аккумулятора и дольше времени аккумулятор способен выдавать напряжение для стартера. Так как карбюраторные автомобили заводились в мороз неохотно и перед запуском двигателя приходилось серьезно «поколдовать», приобретали аккумулятор увеличенной мощности. Это позволяло долго крутить коленчатый вал, а в случае, если залили свечи, можно было их просушить/прокалить и пытаться запустить двигатель снова.

Что такое ампер-час

Согласно ГОСТа 2008 года, Ампер/час – это способность аккумулятора выдавать ток в 200 ампер при температуре -18 градусов на протяжении определённого количества времени. Именно это количество часов является теми самыми «ампер-часами».

Сколько ампер часов в батарейке и телефоне

Мизинчиковый аккумулятор типа Ni-Mh класса AAA имеет емкость 0,8-1,2 Ампера, а пальчиковый аккумулятор AA – 2,7-3,2 А/ч.

Аккумулятор телефона Samsung A5 2017 имеет батарею 3 А/ч, а Iphone X – 2,9 А/ч

Как измерить емкость аккумулятора

Проверить номинальную емкость автомобильного аккумулятора в домашний условиях практически невозможно. Но самостоятельно вы можете измерить резервную емкость аккумулятора. Она равно времени в минутах, которое автомобиль без света фар и дополнительных потребителей может проехать с неисправным генератором. При чем, некоторые Кулибины утверждают, что емкость аккумулятора можно проверить с помощью мультиметра – это миф. Часто емкость аккумулятора прямо пропорциональна его массе.

Мифы о емкости аккумулятора

Можно ли сжечь электрооборудование, если поставить аккумулятор большой емкостью

Нет, сжечь электрооборудование таким образом нельзя.

Сравнение химического состава аккумуляторных элементов

Вы можете ввести в заблуждение множество различных терминов, связанных с емкостью аккумулятора, например Wh, mAh, Ah … Вот несколько советов, которые могут помочь вам понять:

1. Wh означает ватт-час.

Батарея емкостью 100 Вт · ч может обеспечивать мощность 100 Вт в течение 1 часа, мощность 20 Вт в течение 5 часов.

Это устройство, которое BiXPower любит использовать, поскольку оно намного точнее и может сравнивать разные батареи. Аккумулятор на 200 Втч наверняка имеет больше емкости, чем аккумулятор на 100 Втч.

2. мАч или Ач означает миллиампер-час (мАч) или ампер-час (Ач).

Это очень вводящая в заблуждение единица. Когда аккумулятор рассчитан на мАч или Ач, он всегда должен быть связан с напряжением. Емкость аккумулятора 10 Ач при 12 В больше, чем у аккумулятора 10 Ач при 5 В.

Однако на рынке много литиевых батарей, в которых не указывается напряжение, когда указывается их емкость мАч (или Ач). В этих случаях, скорее всего, они измеряют напряжение элемента литиевой батареи, которое составляет 3.6 В или 3,7 В. К моменту времени 3,6 (или 3,7), разделенному на 1000, получится его точная мощность в ватт-часах. Например, фактическая емкость аккумулятора на 10000 мАч составляет 10000 x 3,6 / 1000 = 36 Вт-час.

Вы можете сравнить два емкость аккумуляторов по ампер-часам только при одинаковом напряжении. Если два батареи имеют разное напряжение, при использовании ватт-часов будет больше точный.

Батарея емкостью 1 ампер-час может обеспечивать ток в 1 ампер в течение 1 часа.
1 Ватт-час = 1 Ампер-час x 1 Вольт.

Мы рекомендуем сравнивать емкости батарей по ватт-часам, а не по ампер-часам. Ватт-час — более точная единица измерения показать емкость, чем ампер-час при сравнении батарей с разные выходные напряжения.

3. Емкость аккумулятора и максимальная выходная мощность — это два разных понятия. Батарея емкостью 300 Вт может выдавать только максимальную мощность 100 Вт.

Представьте себе автомобильный бензобак. Емкость — это сколько галлонов бензина может вместить бак. Выходная мощность — это скорость, на которой может двигаться автомобиль. Аккумулятор с большой емкостью Втч (или мАч) похож на машину с большим баком.Автомобиль с большим бензобаком может проезжать очень большие расстояния, но это не означает, что автомобиль может двигаться с очень высокой скоростью. Аккумулятор с большой емкостью в Ампер-часах может работать долго, но это не означает, что аккумулятор может выдавать большой ток в Ампер. .

4. Номинальная емкость и фактическая выходная мощность:

А аккумулятор Емкость в ватт-часах обычно рассчитывается на основе номинальной емкости аккумуляторных элементов. Например, если номинальная емкость аккумуляторных элементов составляет 3,7 В x 2350 мАч = 8,7 Вт · ч, а аккумуляторная батарея состоит из 18 элементов, то емкость аккумулятора оценивается как 8.7 x 18 = 156,6 Втч.

Емкость элемента батареи оценивается в стандартных условиях испытаний и позволяет сравнивать различные элементы батареи. Однако фактическая выходная мощность элемента батареи в реальных условиях обычно меньше номинальной выходной мощности. Условия никогда не бывают такими идеальными, как в лаборатории.

При использовании многих аккумуляторных элементов для изготовления аккумуляторной батареи может потребоваться добавить много дополнительных схем управления для обеспечения безопасности и некоторой функции зарядки / разрядки.Эти дополнительные схемы должны потреблять немного энергии от аккумуляторных элементов. Литий-ионный аккумулятор саморазрядится во время хранения. Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку литий-ионной батареи, схемы защиты литиево-ионной батареи отключают выход батареи до того, как батарея фактически полностью разрядится. Фактическая выходная мощность аккумуляторного блока будет меньше номинальной емкости аккумулятора из-за этих факторов.

Вт на имя? Почему мы используем ватт-часы для сравнения аккумуляторов

Если вы покупали аккумуляторную батарею USB, вы, вероятно, сталкивались с номинальными значениями емкости, указанными в миллиампер-часах (мАч) — мы сами использовали эти рейтинги в нашем гиды.Похоже, что они предоставляют удобный способ сравнить общее количество энергии, которое могут накапливать аналогичные типы аккумуляторов — что-то вроде сравнения емкости автомобильных бензобаков. Но поскольку в миллиампер-часах не учитывается напряжение и поскольку напряжение влияет на количество энергии, которое может выдать аккумулятор, номинальные значения мАч несовершенные для аналогичных аккумуляторов и просто плохи для сравнения разных типов аккумуляторов.

В дальнейшем мы будем сообщать емкость аккумулятора в милливатт-часах (мВтч) и ватт-часах (Втч), чтобы мы более согласованно выбирали руководства, которые полагаются на эти рейтинги, и чтобы было легче напрямую сравнивать емкость разных аккумуляторов.Например, в то время как аккумуляторные блоки USB-C могут заряжать ноутбуки, а аккумуляторные блоки AA могут заряжать смартфоны, сравнение их в миллиампер-часах означает яблоки с апельсинами; Милливатт-часы позволяют сравнить яблоки с яблоками. Чтобы сделать осознанный выбор, важно понимать фактическую полезную емкость аккумулятора, а мВтч — более точный показатель.

Когда вы сравниваете ватт-часы (Втч), вы можете сравнивать емкость разных типов батарей, независимо от напряжения. Иллюстрация: Сара МакРидинг

В прошлых статьях мы объясняли, как вольт (В, примерно мера электрического давления), умноженный на амперы (А, мера силы тока), равняется ваттам (Вт, мера мощности): В × А = W.Не пугайтесь математики. Это похоже на взаимосвязь между давлением воды (вольтами) и размером трубы (ампер), из-за которой из вашей насадки для душа выходит некоторое количество воды (ватты). Таким образом, даже без каких-либо других электрических знаний этой аксиомы достаточно, чтобы понять, почему ампер-часы (Ач) настолько проблематичны: например, автомобильный аккумулятор на 12 В, 10 Ач имеет фактическую емкость 120 Втч (12 В × 10 Ач = 120 Втч), но батарея ноутбука на 10 Ач при напряжении 3,6 В имеет емкость всего 36 Втч (3.6 В × 10 Ач = 36 Втч). Несмотря на то, что ампер-часы такие же, фактическая накопленная мощность в автомобильном аккумуляторе в три раза больше.

Снова подумайте об аналогии с водопроводом: если у вас есть 10-дюймовая труба, заполняющая бассейн, она заполнит этот бассейн намного быстрее при высоком давлении воды (например, батарея 12 В), чем при низком давлении воды (например, батарея 3,6 В). , даже если размер трубы такой же.

Сравнение аккумуляторов на основе ампер-часов похоже на сравнение расхода топлива двигателя поезда и 18-колесного автомобиля — транспортные средства выполняют совсем другую работу, поэтому сравнение количества миль на галлон не имеет смысла.

Напряжение аккумулятора меняется по мере его разряда, но литиевые аккумуляторы, которые питают большинство компактных портативных электронных устройств, имеют приблизительное напряжение 3,6 В. Таким образом, сравнение емкости аккумулятора аккумулятора Anker с емкостью аккумулятора смартфона Samsung или камеры GoPro — все в которых используются литиевые батареи с аналогичным напряжением — это так же просто, как сравнение емкости одной батареи с другой, измеряемой в мАч или мВтч. Но многие ноутбуки используют конфигурации с более высоким напряжением, а некоторые автономные аккумуляторные блоки основаны на свинцово-кислотных аккумуляторах на 12 В, поэтому часто сравнение аккумуляторов на основе ампер-часов похоже на сравнение расхода топлива двигателя поезда с расходом топлива 18-разрядного. Уиллер — автомобили выполняют совсем другую работу, поэтому сравнение миль на галлон не имеет смысла.

И это только отличия реальных аккумуляторов. Переменные напряжения в новых стандартах зарядки, таких как Quick Charge и USB-C, делают оценку емкости аккумулятора немного похожей на попытку измерить воду, поступающую из шланга, когда кто-то открывает и закрывает кран.

Проще говоря, мощность ампер-часа (или, таким образом, мАч) зависит от напряжения, тогда как ватт-час всегда равен ватт-часу. Другие переменные и термины, такие как срок службы и C-rate (PDF), также влияют на реальную доступную энергию в батарее, но использование ватт-часов, по крайней мере, устраняет двусмысленность ампер-часа.С этого момента мы будем сравнивать батареи и компоненты питания, которые мы тестируем, в ватт-часах, чтобы мы могли сосредоточиться на практических различиях, которые имеют для вас значение, оставляя технические придирки в сносках, к которым они относятся.

телефон — Какое измерение емкости является правильным способом измерения?

Что ж, самая большая проблема здесь — традиции.

В общем, когда мы говорим о емкости батареи, мы должны внутренне думать о количестве энергии, которое хранится внутри батареи, поскольку электрические устройства потребляют энергию для работы.

Количество энергии измеряется в джоулях. Единица измерения мощности — один джоуль в секунду. Следовательно, если мы умножим значение ватта на единицу измерения времени, мы получим энергию. Таким образом, один ватт * час равен 3,6 кДж.

С другой стороны, у нас есть единица измерения ампер * час, а для портативных устройств — ее производная миллиампер * час.
Как вы отметили в своем вопросе, нам нужно умножить значение ампер * час на напряжение батареи, чтобы получить значение ватт * час, и мы уже установили, что ватт * час является единицей измерения количества энергии.

Следовательно, чтобы правильно сравнивать время работы с разными типами батарей, вам необходимо использовать значения энергии, то есть значения ватт * час. Поскольку существуют разные «стандартные» напряжения аккумуляторов портативных компьютеров, вам необходимо сравнить их с использованием энергии, которую они хранят, что, по-видимому, и делает ваше программное обеспечение.

Это по-прежнему вызывает у нас некоторую путаницу по поводу известных значений «мАч», которые мы часто видим на батареях.

Идея его использования заключается в следующем: мое устройство использует номинальное напряжение батареи, и для работы ему требуется ток x мА.Следовательно, если я запитал его от батареи yy mAh, мое устройство будет работать yy / x часов.

Однако для того, чтобы это приближение работало, необходимо выполнить предположения. Практически во всех современных телефонах используется одноэлементный литиевый аккумулятор с номинальным напряжением около 3,8 В. Поэтому для сравнения таких аккумуляторов полезно использовать мАч. В автомобилях часто используются аккумуляторы с номинальным напряжением 12 В, и для их сравнения используется Ач. Однако, когда вы пытаетесь сравнить два разнородных типа батарей, вы не можете использовать значения ампер-часов, поскольку их напряжения различаются.

Наконец, чтобы ответить на ваш вопрос: если бы у вас был способ снизить напряжение батареи вашего ноутбука до напряжения, необходимого для работы вашего телефона, и вы могли бы сделать это, не теряя энергии, тогда батарея ноутбука прослужила бы дольше, так как она ~ В 3 раза больше энергии, чем аккумулятор вашего телефона.

В реальной жизни мы могли бы достичь эффективности в диапазоне от 80% до 90%, возможно, даже немного больше.
Но если бы вы просто превратили дополнительное напряжение батареи ноутбука в тепло, батарея телефона прослужила бы дольше.

Емкость аккумулятора

, полная по сравнению с чистой

  • Дальность действия электромобиля зависит от размера его батареи. Есть два показателя для описания емкости батареи, и производители не всегда понимают, что представляют их заявленные емкости.
  • Полная емкость — или общая емкость — это общее количество энергии, которое блок питания теоретически может удерживать.
  • Полезная емкость или полезная емкость — это количество энергии, которое автомобиль может фактически потреблять для движения.

    Проще говоря, емкость аккумулятора — это энергия, содержащаяся в аккумуляторной батарее электромобиля.Это так же важно, как мощность двигателя и крутящий момент, потому что запас хода автомобиля зависит от размера его аккумулятора и от того, насколько эффективно автомобиль использует эту энергию.

    Энергетическая емкость измеряется в киловатт-часах или способности батареи обеспечивать заданную выходную мощность (в киловаттах) в течение определенного периода времени (в часах). Даже на скоростях по шоссе большинству транспортных средств требуется всего 20–30 киловатт, чтобы двигаться с постоянной скоростью. Таким образом, в зависимости от автомобиля, батарея емкостью 60 кВтч может обеспечить до трех часов поездки.Такие факторы, как скорость и внешняя температура, также сильно влияют на скорость использования батареи.

    Сегодняшние батареи для электромобилей имеют диапазон от 28,9 кВтч (в Mini Cooper SE для диапазона EPA 110 миль) до примерно 200 кВтч в грядущем пикапе GMC Hummer EV 2022 года, который, как ожидается, будет иметь запас хода в 350 миль.

    Но не все характеристики аккумуляторов одинаковы, и не все производители объясняют, какова их емкость. Есть два разных показателя:

    • Полная или общая емкость — это общее количество энергии, которое блок может теоретически удерживать.
    • Полезная или полезная мощность — это количество энергии, которое автомобиль может фактически потреблять для движения.

      Разница необходима, потому что полная разрядка батареи до последнего электрона может повредить ее или сократить срок ее службы. Автопроизводители создают запасы, чтобы предотвратить полную разрядку аккумуляторов и зарядку до 100 процентов емкости. Эта маржа составляет всего несколько процентных пунктов, но она имеет значение.

      Путаница возникает, когда производители указывают емкость батареи, не указывая, является ли она брутто или нетто.Вы хотите знать полезную емкость, поскольку это энергия, доступная водителю. Мы указываем только полезную емкость, и если автопроизводитель не предоставит эту точную цифру, наши редакторы используют стандартные коэффициенты для оценки полезной энергии аккумулятора автомобиля.

      Например: Porsche Taycan, первый электромобиль марки. Первоначально компания указала только полную емкость батареи, которая составляет 93,4 кВтч, а затем 79,2 кВтч для меньшего из двух доступных блоков. Однако неоднократные вопросы журналистов убедили Porsche предоставить и полезные мощности: 83.7 кВтч и 71,0 кВтч. Эти более низкие показатели производительности объясняют некоторое раннее разочарование относительно скромными показателями диапазона Taycan, хотя при реальных испытаниях он показывает себя значительно лучше.

      В каждом случае Porsche резервирует около 10 процентов от общей емкости для защиты от полной разрядки или перезарядки. Кажется, это похоже на другие бренды, хотя автопроизводители, как правило, крайне неохотно сообщают подробности.

      Полезная емкость обычно совпадает с показателем заряженности автомобиля (0–100 процентов), который видит водитель.Хотя у разных автопроизводителей разные стратегии в отношении буфера низкого уровня, и некоторые обеспечивают дополнительные мили даже после того, как вы достигли указанного 0 процентов. Часто последним, что предшествует посадке на мель, является «режим улитки», несколько миль медленного путешествия с небольшой скоростью. Но даже в этом случае автомобиль не попадает в запретную часть брутто. Хорошая аналогия — сигнальная лампа низкого уровня топлива на бензиновых или дизельных автомобилях. Большинство современных автомобилей теперь предлагают приблизительный оставшийся запас хода при включении этого предупреждения, но даже если вы проехали на автомобиле до 0 миль, обычно в запасе остается небольшое количество топлива, которое вы можете использовать.

      Марк Урбано Автомобиль и водитель

      Тем не менее, даже с ограниченной частью емкости батареи, которую можно использовать для приведения в движение, многие автопроизводители рекомендуют не заряжать регулярно выше указанных 80–90 процентов. Это может помочь продлить срок службы батареи и предотвратить снижение ее емкости с течением времени.

      Как это часто бывает, Tesla поступает немного иначе. Все началось с определения емкости аккумулятора; Первые несколько лет производства Model S предлагали пакеты по 60, 85 и 100 кВтч в различных точках.Несколько лет назад, с появлением Model 3, она сменила тактику.

      Сейчас он обычно продает версии своих моделей Long Range и Performance без указания размера батареи. На форумах Tesla есть энергичные темы, пытающиеся вычислить общую и полезную емкость каждого варианта батареи. Поскольку рейтинги EPA для автомобилей Tesla часто меняются, дескрипторы могут упростить задачу для покупателей. Они также избавляют Tesla от необходимости менять номера хрома на задней части своих автомобилей.

      Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

      простой и точный способ

      Для измерения емкости аккумулятора необходимо разрядить аккумулятор с помощью резистора или любой другой нагрузки до тех пор, пока напряжение не упадет до минимального значения, и записать ток и напряжение на нагрузке во время процесса разрядки.Затем постройте график, используя собранные данные, и по этим данным можно рассчитать емкость аккумулятора. Но вот проблема — во время процесса разрядки ток через нагрузочный резистор падает, поэтому нам нужно будет интегрировать данные с течением времени, поэтому этот метод неточен.

      Но если разрядить аккумулятор через источник тока, то узнать емкость аккумулятора можно намного проще и точнее. Но вот другая проблема: напряжение на батарее (1.2 … 3,7 В) недостаточно для питания источника тока. Решить эту проблему можно, применив дополнительный источник напряжения.

      Рис. 1. Принципиальная схема, используемая для измерения емкости аккумулятора

      V1 — элемент или батарея, подлежащие испытанию;
      V2 — вторичный источник напряжения (например, источник питания на базе IC 7809 или аналогичный), он должен обеспечивать ток, превышающий ток разряда;
      ПВ1 — вольтметр;
      LM7805 и R1 — источник тока;
      VD1 — защитный диод 1N4004 (на токи менее 1 А).

      Принципиальная схема, используемая для измерения емкости аккумулятора, показана на рис. 1. Здесь мы видим, что тестируемая батарея V1 подключена последовательно с источником тока (источник тока основан на регуляторе напряжения LM7805 и резисторе R1) и с другим источником напряжения V2. Обратите внимание на полярность V1 и V2: поскольку они соединены последовательно, их суммарного напряжения достаточно для питания источника тока. Минимальное рабочее напряжение источника тока составляет 7 В (5 В — это напряжение на выходе LM7805, на резисторе R1, а 2 В — минимальное рабочее напряжение между входом и выходом LM7805).Суммарное напряжение V1 и V2 не менее 9 В, больше рабочего напряжения источника тока.

      Вместо LM7805 можно использовать любой другой стабилизатор напряжения, например, LM317 (его выходное напряжение 1,25 В, минимальное падение напряжения 3 В). В этом случае рабочее напряжение источника тока составляет 4,25 В, поэтому мы можем использовать источник питания V2 с напряжением 5 В. С LM317 ток можно рассчитать по следующей формуле: I = 1,25 / R1 .

      Тогда, например, для тока разряда 100 мА значение R1 будет около 12.5 Ом.

      Как измерить емкость аккумулятора

      Вначале сопоставьте сопротивление резистора R1, чтобы установить желаемый ток разряда. В большинстве случаев ток разряда равен рабочему току батареи. Учтите, что некоторые регуляторы напряжения LM7805 и другие могут потреблять дополнительный ток 2 … 8 мА, поэтому лучше проверять ток с помощью амперметра. После этого подключите полностью заряженный аккумулятор к плате, включите переключатель SA1 и отметьте время. Следите за показаниями вольтметра (PV1).Когда напряжение аккумулятора достигнет минимального значения, выключите переключатель SA1 и снова запишите время. Помните, что глубокая разрядка может сократить срок службы аккумулятора или повредить его!

      Умножив ток разряда (в амперах) на время разряда (в часах), мы можем рассчитать емкость аккумулятора (в амперах в час):

      C = I * t

      Минимальное напряжение аккумулятора разное для разных типов аккумуляторов. Например, для никель-кадмиевого аккумулятора (NiCd) минимальное напряжение равно 1.0 В, для никель-металлогидридного аккумулятора (NiMH) — 1,1 В, для литий-ионного аккумулятора Li-ion) — 2,5 … 3,0 В. Для каждой конкретной модели аккумулятора этот параметр может отличаться, поэтому проверьте документацию на аккумулятор. аккумулятор.

      Рассмотрим практический пример, как измерить емкость аккумулятора.

      Измерение емкости аккумулятора NB-11L

      Аккумулятор NB-11L (см. Рис. 2.) был приобретен у DealeXtreme за 3,7 доллара (артикул: 169532). Бренд неизвестен. Его маркированная емкость составляет 750 мАч.Но в описании товара на сайте указано всего 650 мАч. Какая реальная емкость этой батареи?

      Рис. 2. Литий-ионный аккумулятор неизвестной марки NB-11L с маркированной емкостью 750 мА * ч

      Подходит для CAN.NB-11L
      3,7 В 750 мАч
      Li-ion
      Используйте только указанное зарядное устройство

      • Не подключайте неправильно;
      • Не бросать в огонь и не подвергать чрезмерному нагреванию;
      • Не раздавливайте, не прокалывайте, не сжигайте и не замыкайте внешние контакты.
        А.Г.

      Нам понадобятся два контакта для подключения проводов к аккумулятору. Сделаем их из скрепок. Согните скрепки, как показано на рис. 3 и подключите к «+» и «-» клеммам аккумуляторной батареи (см. Рис. 4.). Вы должны быть очень осторожны, чтобы избежать короткого замыкания, так как это может повредить аккумулятор. Лучше изолировать зажимы и оставить открытыми только кончики.

      Рис. 3. Контакты для самостоятельного подключения
      к аккумулятору NB-11L

      Рис.4. Сделай сам контактами
      подключаем к АКБ NB-11L

      Для измерения емкости аккумулятора NB-11L ток разряда был установлен на уровне 100 мА. Это означает, что значение R1 чуть больше 50 Ом. Рассеиваемая мощность на резисторе R1 может быть рассчитана по следующей формуле: P = V 2 / R1 , где V — напряжение на R1. В нашем случае P = 5 2 /50=0,5 Вт. Регулятор напряжения LM7805 необходимо использовать с радиатором. Если поблизости нет подходящего радиатора, в качестве радиатора можно использовать стакан с холодной водой — просто окуните LM7805 в воду, но держите штыри выше уровня воды (в случае корпуса TO-220).

      После того, как полностью заряженная батарея NB-11L была установлена ​​на испытательной плате и выключатель SA1 был замкнут, напряжение на батарее регистрировалось каждые 30 минут с помощью вольтметра PV1. После этого был построен график разряда (см. Рис. 5).

      Рис. 5. Напряжение на аккумуляторе NB-11L в процессе разряда током 100 мА.

      Из графика на рис. 5. видно, что потребовалось почти 5 часов (при токе 0,1 А), чтобы напряжение на батарее упало до 3 вольт.В конце концов, напряжение разряда падает быстрее. Теперь можем рассчитать емкость аккумулятора:

      C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 A = 500 мА * ч.

      Так что реальная емкость аккумулятора NB-11L неизвестной марки в 1,5 раза меньше заявленной емкости.

      НАЗАД

      Уровнемеры батареи: точное измерение уровня заряда — Примечание по применению



      Аннотация: Измерители уровня заряда аккумулятора определяют количество оставшегося заряда аккумуляторной батареи и то, как долго (при определенных условиях эксплуатации) аккумулятор может продолжать обеспечивать питание.В этой заметке по применению обсуждаются проблемы, возникающие при измерении заряда, оставшегося в литий-ионной батарее, и различные методы использования топливомера для решения этих проблем.
      Введение
      С момента появления мобильных телефонов заряжаемые батареи и связанные с ними индикаторы уровня топлива стали неотъемлемой частью нашего информационного и коммуникационного общества. Они так же важны для нас сейчас, как автомобильные топливомеры за последние 100 лет.Тем не менее, в то время как водители не терпят неточных указателей уровня топлива, пользователи мобильных телефонов часто ожидают, что будут жить с очень неточными показателями с низким разрешением. В этой статье обсуждаются различные препятствия для точного измерения уровней заряда и описывается, как разработчики могут реализовать точный учет топлива в своих приложениях с батарейным питанием.
      Литий-ионные батареи
      Литий-ионные батареи начали массовое производство только с 1997 года, после решения различных технических проблем во время их разработки.Поскольку они обладают самой высокой плотностью энергии по отношению к объему и весу (, рис. 1, ), они используются в самых разных системах — от мобильных телефонов до электромобилей.


      Рис. 1. Плотность энергии различных типов батарей.

      Литиевые элементы также обладают определенными характеристиками, которые важны для определения уровня их заряда. Блок литиевых батарей должен включать в себя различные механизмы безопасности, чтобы предотвратить перезарядку, глубокую разрядку или обратное подключение батареи.Поскольку литий с высокой реакционной способностью может представлять опасность взрыва, литиевые батареи нельзя подвергать воздействию высоких температур.

      Анод литий-ионной батареи изготовлен из соединения графита, а катод — из оксидов металлов с добавлением лития таким образом, чтобы минимизировать нарушение структуры решетки. Этот процесс называется интеркаляцией. Поскольку литий сильно реагирует с водой, литиевые батареи сконструированы с нежидкими электролитами органических солей лития. При зарядке литиевой батареи атомы лития ионизируются в катоде и переносятся через электролит к аноду.

      Емкость аккумулятора
      Наиболее важной характеристикой батареи (помимо напряжения) является ее емкость (C), которая указывается в мА-часах и определяется как максимальное количество заряда, которое может обеспечить аккумулятор. Емкость указывается производителем для определенного набора условий, но она постоянно меняется после изготовления батареи.


      Рисунок 2. Влияние температуры на емкость аккумулятора.

      Как показано на рис. 2 , емкость пропорциональна температуре батареи.Верхняя кривая показывает литий-ионный аккумулятор, заряженный в процессе постоянного I и постоянного напряжения при различных температурах. Обратите внимание, что при высоких температурах аккумулятор может заряжаться примерно на 20% больше, чем при -20 ° C.

      Как показано нижними кривыми на Рисунке 2, температура имеет еще большее влияние на доступный заряд, пока батарея разряжается. На графике показана полностью заряженная батарея, разряженная двумя разными токами до точки отсечки 2,5 В. Обе кривые показывают сильную зависимость от температуры, а также от тока разряда.При заданной температуре и скорости разряда емкость литиевого элемента определяется разницей между верхней и нижней кривыми. Таким образом, емкость литиевых элементов значительно снижается при низких температурах или из-за большого тока разряда, либо из-за того и другого. После разряда при высоком токе и низкой температуре батарея все еще имеет значительный остаточный заряд, который затем может быть разряжен низким током при той же температуре.

      Саморазряд
      Батареи теряют заряд из-за нежелательных химических реакций, а также из-за примесей в электролите.Типичные скорости саморазряда при комнатной температуре для обычных типов аккумуляторов показаны в Таблица 1 .

      Таблица 1. Скорость саморазряда обычных типов батарей

      Химия Саморазряд / месяц
      Свинцово-кислотный от 4% до 6%
      NiCd от 15% до 30%
      NiMH 30%
      Литий от 2% до 3%

      Химические реакции происходят под воздействием тепла, поэтому саморазряд сильно зависит от температуры ( Рисунок 3 ).Саморазряд можно смоделировать для различных типов батарей, используя параллельное сопротивление для токов утечки.


      Рисунок 3. Саморазряд литий-ионных аккумуляторов.

      Старение
      Емкость аккумулятора уменьшается по мере увеличения количества циклов зарядки и разрядки (, рисунок 4, ). Это снижение количественно выражается сроком службы, определяемым как количество циклов зарядки / разрядки, которое батарея может обеспечить до того, как ее емкость упадет до 80% от первоначального значения. Срок службы типичной литиевой батареи составляет от 300 до 500 циклов зарядки / разрядки.Литиевые батареи

      также страдают от старения, связанного со временем, из-за чего их емкость падает с момента выпуска батареи с завода, независимо от использования. Этот эффект может привести к потере полностью заряженной литий-ионной батареи на 20% в год при 25 ° C и 35% при 40 ° C. Для частично заряженных аккумуляторов процесс старения более постепенный: для аккумулятора с остаточным зарядом 40% потери составляют около 4% от его емкости в год при 25 ° C.


      Рисунок 4. Старение батареи.

      Кривые нагнетания
      Характеристическая кривая разряда батареи указана в ее техническом паспорте для конкретных условий.Одним из факторов, влияющих на напряжение аккумулятора, является ток нагрузки (, рис. 5, ). К сожалению, ток нагрузки не может быть смоделирован в модели простым сопротивлением источника, поскольку это сопротивление зависит от других параметров, таких как возраст батареи и уровень заряда.


      Рисунок 5. Кривая разрядки аккумулятора.

      Вторичные литиевые элементы имеют относительно плоские кривые разряда по сравнению с первичными элементами. Разработчикам систем такое поведение нравится, потому что доступное напряжение относительно постоянно.Однако постепенная разрядка делает напряжение аккумулятора независимым от уровня остаточного заряда аккумулятора.

      Точное измерение уровня заряда
      Для определения доступного заряда батареи предпочтительны простые методы мониторинга. Они должны потреблять мало энергии и (в идеале) позволять определять уровень заряда по напряжению батареи. Однако такой метод измерения только напряжения может привести к ненадежным результатам, поскольку нет четкой корреляции между напряжением и имеющимся зарядом (рис. 5).Напряжение аккумулятора также зависит от температуры, и эффекты динамической релаксации могут вызвать медленное увеличение напряжения на клеммах после уменьшения тока нагрузки. Таким образом, мониторинг только на основе напряжения вряд ли обеспечит точность уровня заряда выше 25%.

      Относительный уровень заряда, часто называемый состоянием заряда (SOC), определяется как отношение остаточного заряда к зарядной емкости аккумулятора. Следовательно, расход заряда необходимо измерять и контролировать с помощью процедуры, называемой «подсчет кулонов».«На практике подсчет кулонов осуществляется путем интегрирования токов, протекающих в ячейку и выходящих из нее. Для измерения этих токов с помощью АЦП высокого разрешения обычно подключают небольшой резистор последовательно с анодом.

      Изучение топливного манометра
      Функциональная связь между SOC батареи и упомянутыми выше параметрами не может быть связана аналитически, поэтому емкость и заряд элемента должны определяться эмпирически. Отсутствуют обширные аналитические модели для расчета (с достаточной точностью) емкости аккумулятора в практических условиях эксплуатации, таких как температура, количество циклов зарядки, ток, возраст и т. Д.Теоретические модели применимы только к определенным «местным» условиям. Для определения относительных уровней заряда они применяются локально и калибруются глобально.

      Для достижения достаточной точности при использовании батареи параметры модели должны постоянно калиброваться в процессе, называемом «обучением» топливомера. В сочетании с подсчетом кулонов этот подход дает указатели уровня топлива с точностью до нескольких процентов.

      Выбор датчика уровня топлива
      Современные интегральные схемы могут определять SOC для всех типов вторичных ячеек, конфигураций ячеек и приложений.Несмотря на низкий ток питания (около 60 мкА в активном режиме и 1 мкА в спящем режиме), эти ИС обеспечивают высокую степень точности. Микросхемы топливомеров делятся на три категории (, таблица 2, ). Поскольку для многих приложений предпочтительны литиевые батареи, показанные примеры основаны на литий-ионных и литий-полимерных батареях.

      Таблица 2. Цепи указателя уровня топлива.

      Часть Тип датчика уровня топлива IC Функция в аккумуляторном блоке Функция в хост-системе
      DS2762 Счетчик кулонов Измерение Алгоритм + дисплей
      DS2780 Указатель уровня топлива Измерение + алгоритм Дисплей
      MAX1781 Программируемый указатель уровня топлива Измерение + гибкий алгоритм Дисплей

      Кулоновские счетчики, иногда называемые мониторами батареи, представляют собой ИС, которые измеряют, подсчитывают и преобразуют параметры батареи, упомянутые выше, включая заряд, температуру, напряжение, циклы нагрузки и время.Поскольку счетчики кулонов не обрабатывают измеряемые переменные, они не интеллектуальны. Одно из таких устройств, DS2762, уже включает встроенный высокоточный резистор 25 мОм для измерения тока. Он контролирует температуру, напряжение и ток аккумулятора и оснащен шиной 1-Wire®, которая позволяет считывать все показания микроконтроллером, находящимся в аккумуляторном блоке или хост-системе. Он также предлагает необходимую цепь безопасности, необходимую для вторичных литиевых ячеек. В результате получается гибкая и экономичная система, требующая значительных знаний и усилий по разработке (хотя затраты компенсируются программным обеспечением, моделями и поддержкой, предоставляемой поставщиком ИС).

      Альтернативный подход к счетчику кулонов — указатели уровня топлива. Эти многофункциональные устройства выполняют процедуры измерения уровня топлива с помощью алгоритма обучения, и они выполняют все необходимые измерения самостоятельно. Указатели уровня топлива обычно используются в интеллектуальных автономных батареях, называемых интеллектуальными батареями. Поскольку разработка встроенных датчиков уровня топлива требует значительно меньше усилий, этот подход хорошо подходит для приложений, требующих быстрого вывода на рынок. Один из таких указателей уровня топлива, DS2780, позволяет хосту считывать SOC, используя шину 1-Wire.

      Другой вариант — программируемые датчики уровня топлива, которые включают встроенные микроконтроллеры, обеспечивающие значительную гибкость. MAX1781, например, включает в себя интегрированное ядро ​​RISC, EEPROM и RAM. Это устройство позволяет разработчикам реализовывать модели батарей, процедуры измерения уровня топлива и измерения по мере необходимости. Встроенные драйверы светодиодов поддерживают простую, но точную индикацию SOC.

      Сводка
      Измерение уровня топлива заряжаемых аккумуляторных элементов — сложная задача из-за множества взаимозависимых параметров, которые влияют на емкость элемента.Поэтому простые методы измерения дают неточные результаты, подходящие только для некритических приложений. Однако, используя стандартные микросхемы топливомеров, можно реализовать высокоточные и надежные датчики уровня топлива.

      Аналогичная статья появилась в сентябрьском номере журнала Battery Power Products and Technology за сентябрь 2006 г.

      1-Wire является зарегистрированным товарным знаком компании Maxim Integrated Products, Inc.


      © Maxim Integrated Products, Inc., 22 декабря 2006 г.
      Содержимое этой веб-страницы защищено законами об авторских правах США и зарубежных стран. Для запросов на копирование этого контента свяжитесь с нами.
      APP 3958: 22 декабря 2006 г.
      ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ 3958, AN3958, AN 3958, APP3958, Appnote3958, Appnote 3958

      Об управлении состоянием батареи в ноутбуках Mac

      В ноутбуках Mac

      с микросхемой Apple используется система управления состоянием батареи — функция, разработанная для увеличения срока службы батареи вашего компьютера.

      О литий-ионной батарее в ноутбуке Mac

      В аккумуляторах для ноутбуков Mac

      используется литий-ионная технология. Литий-ионные аккумуляторы быстро заряжаются, долговечны и в настоящее время представляют собой лучшие технологии для питания вашего компьютера.

      Все аккумуляторные батареи являются расходными материалами, эффективность которых с возрастом снижается, а их возраст определяется не только временем. Срок службы батареи зависит от ее химического возраста, на который влияют такие факторы, как температурный режим и режим зарядки. По мере химического старения аккумулятора ноутбука его зарядная емкость уменьшается.

      С помощью этих советов по увеличению производительности аккумулятора вы сможете максимально эффективно использовать все свои устройства Apple. А благодаря управлению состоянием аккумулятора ваш ноутбук Mac может еще больше оптимизировать расход заряда аккумулятора.

      Максимальная емкость аккумулятора

      Максимальная емкость аккумулятора — это измерение емкости аккумулятора устройства по сравнению с тем, когда оно было новым. Батарея будет иметь меньшую емкость по мере химического старения, что может привести к меньшему количеству часов работы без подзарядки. В зависимости от того, сколько времени прошло между изготовлением компьютера и началом его использования, емкость аккумулятора может быть немного меньше 100%.

      Обычный аккумулятор рассчитан на сохранение до 80% своей первоначальной емкости при максимальном количестве циклов при работе в нормальных условиях. Годовая гарантия включает обслуживание неисправного аккумулятора. Если срок гарантии не истек, Apple предлагает платное обслуживание аккумулятора.

      Как управление состоянием батареи помогает

      Управление работоспособностью аккумулятора разработано для увеличения срока службы аккумулятора за счет снижения скорости его химического старения.Функция делает это, отслеживая историю температуры вашего аккумулятора и его режим зарядки.

      На основе собранных измерений система управления работоспособностью аккумулятора может временно снизить максимальный заряд аккумулятора. Это происходит по мере необходимости, чтобы гарантировать, что ваша батарея заряжается до уровня, оптимизированного для вашего использования, что снижает износ батареи и замедляет ее химическое старение.

      Дата публикации:

      .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *