Калькулятор емкости аккумулятора: Онлайн-калькулятор времени разряда и работы аккумулятора

Содержание

Калькулятор емкости аккумулятора — расчет, состояние аккумулятора и стоимость-battery-knowledge

Емкость батареи является одним из наиболее важных факторов, которые учитываются, когда потребитель покупает батарею для своих конкретных нужд. Независимо от того, почему вы покупаете аккумулятор, емкость играет важную роль.

Емкость батареи, выраженная в ампер-часах или ватт-часах, является мерой заряда, хранящегося внутри батареи. Это продукт тока, который может быть получен, не вызывая падения напряжения в химическом составе. Вы, должно быть, слышали о термине «емкость аккумулятора» в своем смартфоне, поскольку именно от спецификации зависит, как долго будет работать ваше устройство. Покупки аккумулятора емкостью до 5000 мАч хватит, чтобы телефон проработал 24 часа при одновременном выполнении нескольких задач.

Но здесь мы обсудим емкость аккумуляторной батареи в широком смысле. Начнем сейчас.

Как рассчитать емкость аккумуляторной батареи?

Если вы помните, формула емкости батареи дается делением энергии на напряжение батареи.

Q (емкость аккумулятора) = E (энергия) / V (напряжение)

Расчет очень прост. Теперь предположим, что мы хотим найти емкость батареи, напряжение и энергия которой известны. Напряжение составляет 12 В, а количество энергии, хранящейся в аккумуляторной батарее, составляет 26,4 Втч. Подставьте значения в формулу, и мы получим значение емкости аккумулятора.

Q = E / V = 26,4 / 12 = 2,2 А · ч

Следовательно, емкость аккумулятора составит 2,2 Ач.

Низкотемпературный большой ток 24 В аварийный пусковой источник питания Характеристики батареи: 25,2 В 28 Ач (литиевая батарея), 27 В 300 F (блок суперконденсаторов) Температура зарядки : -40 ℃ ~ + 50 ℃ Температура разряда: -40 ℃ ~ + 50 ℃ Пусковой ток: 3000 A

Если вам интересно, зачем нужен расчет емкости аккумулятора, то вы должны знать, что он используется и в других расчетах. Только зная емкость аккумулятора, вы сможете определить C-rate, ток разряда и время работы до полной емкости аккумулятора. Многие компоненты, которые используются для определения общего жизненного цикла батареи, определяются после учета ее емкости. И только зная стоимость, производители могут достичь идеального уровня заряда аккумуляторной батареи.

Как вы следите за состоянием заряда аккумулятора?

Прежде чем мы перейдем к уходу и техническому обслуживанию, мы должны осветить фундаментальные аспекты состояния зарядки. По определению, SOC — это уровень заряда батареи, соответствующий ее емкости. Он представлен в процентах, где 0% — пусто, а 100% — полное состояние заряда.

Измерение уровня заряда по напряжению достаточно просто, но результаты могут быть неточными, так как на него влияет несколько факторов, таких как материалы элементов и температура. Следовательно, владелец батареи должен заботиться о состоянии заряда батареи.

Большинство аккумуляторов имеют индикатор SOC, который позволяет диагностировать состояние аккумулятора. Индикатор состояния заряда — очень полезный инструмент, который помогает владельцу распознать, когда аккумуляторную батарею необходимо зарядить или заменить.

Во многих случаях батарея продолжает функционировать, даже если индикатор состояния зарядки говорит о том, что пора заменить батарею. Однако не стоит ошибочно полагать, что батарея находится в оптимальном состоянии. Это просто признак того, что аккумуляторная батарея находится на грани разряда и может выйти из строя в любой момент. Вместо того, чтобы игнорировать световые индикаторы, когда подсвечивается значок «Заменить», как можно скорее замените аккумуляторную батарею. Продолжение использования аккумулятора может увеличить риск для устройства, с которым он работает. А когда выйдет из строя аккумулятор, он заберет девайс с собой.

Прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с низкой температурой и высокой плотностью энергии Характеристики аккумулятора: 11,1 В, 7800 мАч, -40 ℃, 0,2 ° C, разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемость, устойчивость к падению, защита от коррозии и электромагнитных помех

Следовательно, самая важная часть заботы о состоянии зарядки — это обращать внимание на индикатор SOC. Если вы сомневаетесь, что SOC может работать неправильно, вы также можете проверить напряжение аккумуляторной батареи.

Когда падение напряжения выходит за пределы минимального предела напряжения, это признак того, что аккумуляторная батарея серьезно повреждена и теперь не может работать идеально. Однако падение напряжения можно исправить с помощью кик-старта, тогда как сделать то же самое после окончания SOC будет невозможно.

Наконец, если вы все еще сомневаетесь, отнесите аккумулятор торговому посреднику или дистрибьютору, чтобы он проверил его. Они скажут, подошла ли батарея к концу своего жизненного цикла или ее можно восстановить.

Сколько стоит калькулятор емкости аккумулятора?

Если вы думаете, что калькулятор емкости аккумуляторного блока будет вам дорого стоить, то ошибаетесь. Большинство производителей и дистрибьюторов аккумуляторов предоставляют такую информацию на своих веб-сайтах вместе с онлайн-калькулятором. Эти онлайн-калькуляторы совершенно бесплатны для использования.

Однако, если вы производитель и хотите внедрить систему калькулятора на своем веб-сайте, этот процесс будет стоить вам. Формула, используемая для расчета емкости аккумулятора, стандартная. Следовательно, встроить формулу не составит особого труда. Кроме того, он предоставит потребителям достаточно информации, чтобы узнать о состоянии их батарей.

Некоторые производители батарей даже предоставляют калькуляторы для энергопотребления всего здания. Вы можете просто предоставить информацию об устройствах и оборудовании, с которым будет работать аккумулятор, и калькулятор предоставит вам точные результаты. Вы можете реализовать результаты напрямую, но все же мы рекомендуем вам приобрести аккумулятор с большей емкостью, чем рекомендуется. Это позволит вам эффективно управлять нагрузкой, и даже во время колебаний напряжения аккумуляторная батарея будет продолжать работать без особых повреждений.

Числа, используемые в расчетах, т. Е. Напряжение и ток, играют важную роль в определении общей емкости. Если затронут один элемент, то будет повреждена аккумуляторная система. Если вы будете помнить об этом, вы сможете эффективно заботиться о своем аккумуляторном блоке и предотвращать его внезапные отказы.

Расчёт емкости аккумуляторов

Независимо от типа или варианта соединения, аккумуляторы имеют способность накапливать определённое количество электрической энергии, которая называется ёмкость аккумулятора. Расчёт потребляемой мощности обычно считаем в ваттах, а количество потребляемой энергии в киловатт-часах. Попробуем рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторов на конкретном примере.

Предположим, что расход электрической энергии согласно показаниям счётчика равен 100 кВт.ч. Если, при использовании альтернативного источника энергии мы хотим иметь запас энергии, например, на 3 дня, то аккумуляторы должны будут обеспечить энергией в количестве 10 кВт.ч. Но, ёмкость аккумуляторов обозначается в ампер-часах. Необходимо перевести ампер-часы в киловатт-часы. Количество запасённой аккумулятором энергии зависит не только от ёмкости в ампер-часах, но и от напряжения аккумулятора. Для пересчёта умножаем суммарную ёмкость всех работающих аккумуляторов в ампер-часах, на рабочее напряжение аккумулятора (не путать с напряжением холостого хода заряженного аккумулятора).

Предположим, что у нас имеется аккумулятор на рабочее напряжение 12 В и ёмкостью 100 А.ч. Тогда количество запасённой энергии у заряженного аккумулятора будет равно:

P = Q · V = 100 · 12 = 1200 Вт.ч = 1,2 кВт.ч

Такое количество энергии можно получить при полном разряде полностью заряженного аккумулятора. Но, аккумуляторы могут быть и не полностью заряженными. Кроме того, глубокий полный разряд после небольшого количества циклов заряд-разряд, быстро выведет аккумуляторы из строя. Например, обычный хороший аккумулятор при разряде на 30% его ёмкости и последующей сразу после разряда зарядке способен выдержать 1000 таких циклов. Если при разряде отбирать 70% ёмкости, то количество циклов уменьшится примерно до 200. Поэтому, при расчётах нужно вводить коэффициент, который учитывает глубину разряда. Тогда формула определения необходимой ёмкости будет иметь такой вид:

Где E – необходимая общая ёмкость аккумуляторов в А.ч.;

Q – количество энергии, которое можно получить от аккумуляторов в Вт. ч.;

V – напряжение каждого из аккумуляторов;

k – коэффициент использования ёмкости, учитывающий, какую часть энергии всех используемых аккумуляторов, можно реально использовать потребителям.

Коэффициент использования ёмкости, кроме того, что учитывает, какую часть ёмкости от аккумулятора мы намерены использовать, должен учитывать потери в преобразователе напряжения, если такой имеется, а также учитывать снижение ёмкости аккумулятора со временем и выбирается также с учётом режима работы. Если аккумулятор работает как резервный источник, например, в пожарной сигнализации или подобных устройствах, где очень редко могут быть циклы разряда, то такой аккумулятор можно разряжать практически полностью. У него потери ёмкости увеличиваются со временем по мере старения аккумулятора, а не от большого количества разрядов. Такой аккумулятор рекомендуется менять, когда его ёмкость уменьшится на 20%. Тогда для этого режима работы в формулу подставляем коэффициент 0,8.

Если аккумулятор работает в паре с ветряком, где часто применяются режимы разряда, то рекомендую при расчёте использовать меньшее значение этого коэффициента. При значении этого коэффициента 0,4., с учётом старения аккумулятора и небольших потерь, которые имеет импульсный преобразователь, разряд аккумуляторов составит примерно 50% от паспортной номинальной ёмкости.

При использовании нескольких аккумуляторов количество запасённой в них энергии не зависит от того, какое используется соединение аккумуляторов, последовательное, параллельное или смешанное. Поэтому в формулу определения необходимой ёмкости аккумуляторов, подставляем напряжение одного аккумулятора с учётом того, что в батарее необходимо использовать одинаковые по характеристикам аккумуляторы.

Разобравшись с теорией, можно определить необходимую ёмкость аккумуляторов по заданным параметрам. Для того, чтобы определить, какую ёмкость можно отобрать от аккумуляторов, чтобы получить электрическую энергию в количестве 10 кВт.ч. (10000 Вт.ч.), делим это количество энергии на рабочее напряжение каждого аккумулятора равное 12 В. В результате получаем, что надо отобрать 833 А.ч. от имеющейся ёмкости аккумуляторов. Если применить коэффициент использования ёмкости равный 0,4., учитывающий то обстоятельство, что недопустимо часто полностью разряжать кислотные аккумуляторы, то получаем значение необходимой установленной ёмкости аккумуляторов равное 2 083 А.ч.

Если нагрузка подключена непосредственно (без преобразователя) к одиночному аккумулятору и величина потребляемого тока не меняется, то время работы от аккумулятора можно определить в часах, разделив значение отбираемой ёмкости на потребляемый от аккумуляторов ток. При больших потребляемых токах реальная ёмкость аккумулятора будет меньше паспортной. Для ответственных потребителей необходима периодическая проверка емкости аккумуляторов.

Расчет реальной емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки

Для указания номинальной емкости производители используют расчет выдаваемого аккумулятором тока в течении стандартного времени (если не указано значение этого времени в спецификациях, то оно обычно равно 20 часам для больших аккумуляторов). То есть, если в маркировке аккумулятора указано, что его емкость равна 100А*ч, то это означает, что он может питать нагрузку током 5А в течение 20 часов.

Все бы было хорошо, но имеется одна не очень приятная закономерность: чем больше нагрузка на аккумулятор, тем меньше процент отдаваемой емкости (аккумулятор 100А*ч может выдавать ток 100А не в течении 1 часа, а в течение намного меньшего времени – очень может быть, и 30 минут).

Причина этого явления связана с тем, что внутри аккумулятора ток течет благодаря ионной проводимости. Если ионная проводимость электролита достаточно высока и не несет особого значения, то процесс переноса ионов внутри пластин аккумулятора и преодоление ими фазового раздела поверхность электрода/электролит происходит достаточно медленно. То есть при быстром разряде какая-то часть ионов не успевает выйти из электрода в электролит (или войти из электролита в электрод) за время разряда, что ограничивает выдаваемую аккумулятором емкость.

Математическая модель этого процесса была описана в 1897 году Пекертом (Peukert). Он эмпирически установил, что отношение между разрядным током I и временем разряда аккумулятора T (от полностью заряженного к полностью разряженному) представляет собой константное отношение, и может быть описано формулой:

Cp = In * T

где Cp – емкость Пекерта (константное отношение для данного аккумулятора), а n – экспонента Пекерта. Экспонента Пекерта всегда больше единицы, чем больше n, тем меньше способность аккумулятора отдавать полную емкость при повышенной нагрузке. Наименьшее значение экспоненты Пекерта имеют литий-железные, литий-марганцевые, литий-полимерные и свинцово-кислотные аккумуляторы с электродами рулонного типа. Одно из самых больших значений n у недорогих тяговых свинцово-кислотных батарей.

Экспонента Пекерта обычно расчитывается на основании измерения времени полного разряда (T1 и T2) для двух разных токов(I1 и I2). Для приблизительных расчетов можно использовать таблицы или графики разрядки, предоставляемые производителем аккумулятора. Так как Cp – константа, мы можем записать такое уравнение:

Cp = I1n * T1 = I2n * T2

преобразуя выражение, получаем формулу расчета экспоненты Пекерта:

n = log(T2/T1)/log(I1/I2)

Основываясь на знании значений экспоненты Пекерта и емкости Пекерта можно рассчитывать время работы аккумулятора при определенной нагрузке:

T = Cp/In

Существующие продвинутые мониторы состояния батарей (в составе системы управления батареей, BMS) в своих расчетах, скорее всего, используют данные уравнения. Однако, все не так просто: обычно потребляемый ток меняется во времени, бывают длительные перерывы в работе аккумулятора, а также константные значения емкости и экспоненты Пекерта меняются в процессе работы аккумулятора (и их приходится время от времени пересчитывать для получения реальных показаний монитора). Это особенно ярко видно на примере «цифрового эффекта памяти» в литий-ионных батареях для ноутбуков – при эксплуатации в условиях частичного заряда/разряда отмечается постепенное уменьшение времени работы от аккумуляторной батареи, из-за несоответствия оставшейся емкости, рассчитанной системой управления батареей, реальной. Эффект «цифровой памяти» нивелируется полным зарядом с последующим полным разрядом аккумулятора раз в 30-50 циклов (ноутбуки необходимо разряжать при входе в настройки BIOS, после отключения из-за разряда аккумулятора сразу же зарядить).

Описанная выше система мониторинга достаточно сложна, и многие производители BMS, возможно, довольствуются измерением скорости падения вольтажа на аккумуляторе в процессе разряда. Для систем с примерно постоянной во времени нагрузкой эти BMS должны давать достаточно точные результаты, и, в то же время, могут усиливать эффект «цифровой памяти» при неравномерном потреблении тока.

Я так много описывал феномен уменьшения емкости батареи при разряде большими токами, что чуть было не упустил вопрос, который задал бы мне пытливый читатель: «А куда девается та емкость, которая не была отдана аккумулятором?» Ответ простой: «Остается в аккумуляторе. ..» То есть, если батарея 100А*ч полностью разрядилась под нагрузкой 50А за час, то и при заряде она потребит около 50А*ч. Если батарея 100А*ч, полностью разряженная током 50А за час, постоит несколько часов, то постепенно восстановится утраченная емкость (за счет диффузии ионов в электродах аккумулятора), и из нее можно будет извлечь еще немного ампер-часов.

Этот эффект обычно используют владельцы электромобилей с недорогими тяговыми свинцово-кислотными аккумуляторами – когда аккумулятор сильно разряжен, а надо проехать еще приличное расстояние, электромобиль останавливают на обочине и ждут какое-то количество времени, пока не восстановится емкость батареи (время достаточно приличное, чтобы на практике усвоить основы философии дзен-буддизма). После совмещения приятного с полезным, можно двигаться дальше до следующей вынужденной стоянки, пока не исчерпается реальная емкость батареи. Эта же причина стоит во главе того факта, что гольф-кары, с их низкой скоростью, могут проехать намного большее расстояние, чем электромобиль с аккумулятором подобной емкости, но едущий с большей скоростью (при езде в реальных условиях также сильно влияет возрастание сопротивления воздуха движению при больших скоростях). То есть, если хочется осваивать дзен-буддизм во время езды в электромобиле на дальние расстояния, то ехать придеться тихо, чтобы дальше быть.

Надеюсь, эта информация была полезной читателю, и будет полезной в будущем. Знание закономерности зависимости емкости аккумулятора от тока разряда позволяет планировать необходимую емкость и тип аккумуляторов на борту электромобиля (или другого автономного мощного потребителя электричества). В настоящее время штудитую JavaScript, и, надеюсь, скоро на нашем горячо любимом сайте появится калькулятор батарей, благо в программировании я не новичок… Да, пора прощаться… Заходите еще!!!

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007.

Калькулятор: сколько времени заряжать аккумулятор авто?

Результат:

В данный момент аккумулятор номинальной ёмкостью А*ч:

заряжен на %

разряжен полностью

полностью заряжен

Текущая ёмкость А*ч

До полной зарядки потребуется ч. мин.

Если поставить аккумулятор на зарядку прямо сейчас, то время, когда он будет заряжен, это:

Зарядка не требуется!

Расчетные данные справедливы для зарядки при температуре окружающей среды +20 … +25 °C. В среднем считается, что падение температуры на 1 °C от комнатной снижает ёмкость примерно на 1 %, таким образом при −30 °C ёмкость автомобильной АКБ будет равна примерно половине от ёмкости при +20 °C.

Новый рассчет

Как определяется время зарядки аккумулятора?

Существует классическая формула времени зарядки аккумулятора:

Т=C/I+10%

где:

  • Т – время зарядки
  • С – емкость аккумулятора
  • I – мощность зарядного устройства
  • 10% – потеря энергии в качестве тепла

Аккумулятор считается полностью заряженным, если электролит начинает закипать. В среднем, аккумулятор можно зарядить за 9 — 11 часов.

Как определить текущий уровень зарядки?

Предыдущая формула справедлива для полностью пустого аккумулятора. Но как определить уровень заряда предположительно не пустого аккумулятора? В этом случае ориентируются на два показателя — либо напряжение, либо плотность. Напряжение без нагрузки (напряжение при снятых клеммах) аккумулятора можно связать с примерным уровнем заряда. Если аккумулятор находится на транспортном средстве, «напряжение без нагрузки» измеряется, когда двигатель остановлен, а нагрузка полностью отключена (сняты клеммы).

Степень заряженности оценивают на отключенном от нагрузки аккумуляторе, не менее, чем через 6 часов покоя, и при комнатной температуре. В случае температуры, отличной от комнатной, вносится температурная поправка. В среднем считается, что падение температуры на 1 °C от комнатной снижает ёмкость примерно на 1 %, таким образом при −30 °C ёмкость автомобильной АКБ будет равна примерно половине от ёмкости при +20 °C.

В случае определения заряда по плотности используют специальный инструмент, так называемый «ареометр». Это устройство, имеющее вид поплавка. С помощью него измеряют плотность электролита. Для этого необходимо слить немного электролита в и емкостей аккумулятора в стеклянную колбу и поместить туда ареометр. В среднем показатель заряженного аккумулятора должен быть в пределах 1,27-1,29 единиц. Но, стоит учесть, что для разных моделей этот показатель может быть разным, в зависимости от производителя.

Зависимость плотности или напряжения от заряда аккумулятора отображена в таблице:

Напряжение без нагрузки
при T = 26,7 °C
Примерный
заряд
Плотность электролита
при T = 26,7 °C
12 В 6 В
12,70 В 6,32 В 100 % 1,265 г/см³
12,35 В 6,22 В 75 % 1,225 г/см³
12,10 В 6,12 В 50 % 1,190 г/см³
11,95 В 6,03 В 25 % 1,155 г/см³
11,70 В 6,00 В 0 % 1,120 г/см³

Советы по зарядке аккумулятора

  • Крайне не рекомендуется заряжать аккумулятор дома, лучше использовать гараж или иное проветриваемое помещение.
  • Желательная температура в помещении, в котором будет производиться зарядка, это 20-25 градусов.
  • При зарядке выделяются газы, они не должны скапливаться в одном месте.
  • Запрещается курить или или использовать элементы огня рядом с заряжаемым аккумулятором, т.к. это может привести к взрыву
  • Сначала подключаем клеммы к аккумулятору, затем вставляем вилку зарядного устройства в розетку

Какой выбрать ток?

Оптимальный ток для заряда должен составлять 1/10 от полной емкость АКБ. То есть, иными словами, если ваша батарея имеет емкость в 55 Ампер*час, значит необходимый ток нужен 5,5 Ампер. Это рекомендации производителей как самих устройств, так и приборов ЗУ. Но идеальным вариантом будет пуск меньшего тока на клеммы аккумулятора. То есть, при аналогичном случае подавать ток не 5,5, а уже 2,75 Ампер. Конечно процесс будет происходить немного медленнее (в два раза), но качество от этого только повысится.

Расчет емкости аккумуляторной батареи

Какая емкость АБ Вам нужна?

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 1 февраля, 2020

Опубликовано