Как рассчитать емкость аккумулятора
Перейти к содержимому

Как рассчитать емкость аккумулятора

  • автор:

Как рассчитать емкость аккумулятора — методики расчета

От емкости аккумуляторной батареи зависит время, в течение которого она способна отдавать энергию на полезную нагрузку. Единица измерения энергоемкости – Ампер-часы. Физически, емкость – это произведение тока разряда АКБ (А) на время разряда (ч). Аккумуляторы со временем «стареют», запас энергии уменьшается. Сами источники питания применяются в мобильных девайсах, автомобилях и т.д. У многих пользователей возникает необходимость рассчитать емкость аккумулятора. Есть несколько способов сделать это, причем в домашних условиях.

Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора — это параметр, показывающий время, в течение которого АКБ способна отдавать энергию на полезную нагрузку.

Зачем знать емкость аккумулятора

Энергоемкость – основная характеристика АКБ, на которую смотрят при покупке. От этого показателя зависят следующие факторы:

  • цена источника питания;
  • для какой сферы подходит;
  • сколько примерно прослужит.

Емкость – время, в течение которого батарея обеспечит автономную работу устройству, отдавая ему энергию. В крупных элементах, автомобильных, измеряется в Ач, в компактных, например, для смартфонов – в мАч.

Когда возникает необходимость узнать емкость аккумуляторной батареи:

  • при поиске замены;
  • при ремонте;
  • если в наличии есть старая АКБ, которую надо поставить в новый аппарат;
  • надо проверить соответствие элементов.

Есть и другие причины, когда возникает необходимость определить энергоемкость. Сделать подсчет можно несколькими способами, как стандартными, так и специальными. Кому как удобней.

От чего зависит емкость АКБ

Зависимость емкости АКБ от заряда

Зависимость емкости АКБ от заряда.

Есть несколько показателей, влияющих на емкость аккумуляторного элемента. Подключая АКБ к защищенной нагрузке – сила тока не меняется. Наиболее простой метод – расчет емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки. Для этого надо умножить время, за которое батарея полностью разрядится, на параметр постоянного тока разряда.

Энергоемкость напрямую зависит от напряжения источника питания. Если один показатель растет – автоматически повышается и второй. Электроэнергия в этом случае рассчитывается так: перемножают напряжение, постоянный ток и время разряда.

Стоит отметить, что бывает энергетическая и резервная емкости, от которых также зависит общий объем. Зная значения, несложно подсчитать энергоемкость: энергетическую делят на 4, резервную – на 2. Не всегда получается отыскать эти данные, поэтому существуют более сложные способы определения емкости. Для начала надо понять, какова цель проведения процедуры, а затем приступать к расчетам.

Расчет емкости

Аккумуляторные батареи устанавливаются в разные устройства и агрегаты. В зависимости от сферы применения и нагрузки реально самому определить энергоемкость.

Стандартная формула

Этот способ подходит для любых разновидностей АКБ. Формула определения емкости выглядит так: Q = (P x t) / V x k, где:

  • P – мощность нагрузки (Вт);
  • t – время резервирования (измеряется в часах);
  • V – напряжение отдельной аккумуляторной батареи (В);
  • k – коэффициент использования энергоемкости (кол-во энергии, доступной пользователю).

Коэффициент применяют по той причине, что батарея может быть заряжена не полностью. Не стоит исключать и глубокий разряд – из-за него источник питания изнашивается и выходит из строя быстрее.

Чтобы аккумулятор прослужил дольше, рекомендуется полностью его разряжать после зарядки на 100%.

Быстрый расчет емкости АКБ

Быстрый расчет емкости АКБ.

Через командную строку

Этот способ актуален для владельцев ноутбуков – портативных компьютеров, питающихся от аккумулятора. Обычно используется АКБ 18650 на 220 В. Как выполняется расчет:

  1. Ноутбук отключают от сети.
  2. Жмут «Пуск» – «Выполнить…».
  3. В командную строку вписывают команду «cmd» (без кавычек).
  4. Откроется окно, куда вводят: powercfg.exe-energy-output c: eport.html.
  5. Жмут «Enter».

После выполнения этих действий запустится утилита, которая спустя пару минут сообщит о состоянии батареи. Наряду с остальными техническими параметрами, будет показана и энергоемкость. Информация продублируется на Диск С – в файл с названием report (отчет).

С помощью онлайн-калькулятора

Если формулы воспринимаются как дремучий лес, рассчитать время работы аккумуляторной батареи можно воспользовавшись помощником – онлайн-калькулятором. Все что надо, правильно ввести требуемые данные.

На АКБ пишут показатель, но с ним получится определить только реальное значение, то есть ток разряда. У каждой – свой рейтинг. Формула, применяемая в калькуляторах, называется «Пекрета». Выглядит она так: Cp = R x (C/R) x n, где:

  • C – параметр энергоемкости, указанный на корпусе батареи;
  • R – рейтинг, выражаемый в часах;
  • n – экспонента.

Это и есть принцип, по которому работают калькуляторы, представленные в сети в большом количестве. К слову, чем меньше тока потребляет устройство, тем дольше работает батарейка. Но ни одна АКБ не способна работать вечно.

Использование специальных утилит

Battery Care

Использование Battery Care для проверки емкости.

Одна из таких программ, причем бесплатных, называется «Battery Care». Она синхронизуется с системой и показывает пользователю различные данные, включая состояние аккумуляторной батареи.

Как пользоваться утилитой «Battery Care»:

  1. Скачать и установить (есть версии для ноутбуков и смартфонов).
  2. Запустить.
  3. Перейти во вкладку «Дополнительно», где и будет информация.

Для устройств бренда Apple есть другая утилита, например, бесплатная «CoconutBattery». Какие сведения она открывает:

  • общее состояние АКБ;
  • энергоемкость;
  • уровень заряда;
  • циклы перезаряда.

Опираясь на предоставленные данные, можно судить об исправности источника питания.

Пример расчета

Есть критическая нагрузка в 500 Вт, которую требуется резервировать в течение 3 часов. Так как показатель накопленной энергии зависит не только от энергоемкости АКБ, но и от напряжения, надо разделить общую мощность резервируемого оборудования на их рабочее напряжение. В случае со стандартным аккумулятором на 12 В, используется формула Q = (P x t) / V x k.

Получается: Q = 500 x 3 / 12 x 0.7 = 178.6 Ач. Это минимальный уровень необходимой энергоемкости. Чтобы каждый раз не разряжать батарею, и чтобы она проработала дольше, берут источник питания с запасом в 20%. Тогда по формуле: Q = 178.6 x 1.2 = 214.3 Ач. То есть суммарная емкость должна быть не меньше 215 Ач.

Если, допустим, источник бесперебойного питания работает в паре с генератором, поправочный коэффициент емкости снижают до 0.4.

Энергоемкость можно рассчитать на каждом этапе эксплуатации батареи, независимо от устройства: смартфон, ноутбук, электровелосипед, автомобиль. Выбор конкретного метода зависит от самого аппарата, установленного источника питания, его параметров напряжения, времени зарядки и разрядки.

Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники

Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники

Как может показаться на первый взгляд, с емкостью аккумуляторов мобильных устройств все предельно просто и понятно — грубо говоря, чем больше миллиампер-часов (мА·ч) в батарее, тем лучше, и тем дольше проработает девайс. Но подобный показатель, к которому привыкли все или почти все, не всегда отражает реальное положение дел, а значит, что сравнивать данные по емкости аккумуляторов у различных устройств не всегда корректно. Какие же секреты таят современные аккумуляторы, и какие дополнительные показатели могут пролить свет на их реальную емкость? Обо всем этом и пойдет речь в нашей статье, а также будут рассмотрены популярные методы измерения емкости аккумуляторов в домашних условиях.

Параметры аккумуляторов

Самую подробную информацию об аккумуляторе стоит искать на его корпусе или в специальных документах с детальным техническим описанием, именуемых «даташитами» (datasheet), а вот в обычных технических характеристиках устройства едва ли будут указаны все нюансы.

Тип аккумулятора — в современных устройствах обычно используется так называемые литий-полимерные аккумуляторы, которые являются слегка усовершенствованной версией литий-ионных аккумуляторов, а иногда на самом деле отличий никаких и нет, и это не более чем маркетинговая уловка. В бытовом понимании литий-полимерные батареи выделяются лишь тем, что имеют мягкий пластиковый мешочек вместо твердого корпуса.

Limited charge voltage — максимально возможное напряжение аккумулятора, повышение которого вызовет различные проблемы с батареей, вплоть до взрыва. Впрочем, бояться перезаряда не стоит, так как при зарядке должна сработать защита.

Nominal Voltage — среднее или рабочее напряжение аккумулятора, при котором он работает большую часть времени. Показатель стоит воспринимать как усредненное значение.

Typical Capacity — типичное, среднестатистическое значение емкости для используемого аккумулятора. Показатель указывается в мА·ч и/или Вт·ч.

Rated Capacity — минимальная емкость батареи, и тут нужно пояснить, что даже в рамках одной партии емкость аккумуляторов может немного отличаться, что вполне допустимо, а показатель Rated Capacity как раз и дает понять в каких пределах могут быть отклонения. Есть и случаи, когда фактическая емкость оказывается выше заявленной производителем.

В каких значениях измеряется емкость аккумулятора

Так сложилось, что почти все ориентируются на показатель в миллиампер-часах при указании емкости, что удобно как производителям, так и на самом деле и пользователям. Посудите сами, какая цифра выглядит более красивой, 5000 мА·ч или, к примеру, 19.25 Вт·ч? Очевидно, что второй показатель кажется маленьким и неудобным для того, чтобы прижиться у массового пользователя. Но давайте более подробно вникнет в суть терминов.

А·ч (ампер-час) — правильнее ампер-часы называть не единицей измерения емкости, а электрическим зарядом, показывающим, какой ток аккумулятор может выдать за один час. При этом важно знать номинальное напряжение аккумулятора, чтобы получить представление о его возможностях, так как 4000 мА·ч при 3.85 вольтах при переводе в Вт·ч, дадут меньшую емкость, чем 4000 мА·ч, скажем, с 7.4 вольта. Для мобильных устройств стандартным остается номинальное напряжение аккумулятора в 3.7, 3.8 или 3.85 В.

Вт·ч (Ватт-час) — является мерой энергии, показывающей то, сколько энергии будет получено или отдано в течение часа при приеме или отдаче энергии в 1 Вт. Считается, что ватт-часы наиболее точно отражают емкость аккумулятора.

И все-таки не на всех аккумуляторах обозначено значение в ватт-часах, либо оно по каким-то причинам дано неправильно. Но мы и сами можем рассчитать показатель, зная емкость в миллиампер-часах и номинальное напряжение. Достаточно перемножить известные числа, затем поделить их на 1000:

3700 мА·ч («емкость» в миллиампер-часах) x 3.85 В (номинальное напряжение) : 1000 = 14.245 Вт·ч

Бывают случаи, когда производители, вместо номинального напряжения, показатель в мА·ч умножают на максимальное напряжение, что дает более солидную, но неправильную цифру в Вт·ч. По каким причинам это делают непонятно — возможно это ошибка, а может попытка ввести пользователя в заблуждение.

Впрочем, с подсчетом в любом случае не все так просто — ниже приведен график разрядки аккумулятора, по которому видно, что напряжение постепенно падает, а поэтому при умножении на номинальное напряжение получается лишь приблизительная цифра, которая, тем менее, обычно оказывается довольно близка к реальной. Погрешность может составлять около 1 Вт·ч (часто меньше), и почти всегда именно в ватт-часах реальная емкость оказывается меньше заявленной, даже если получится полное соответствие в миллиампер-часах.

Как самостоятельно измерить емкость аккумулятора

Реальную емкость аккумуляторов можно измерить самостоятельно, и самым популярным методом является использование USB-тестера. Обычно такие устройства действительно могут отобразить приблизительную, сравнительно точную емкость, но вариаций тестеров столько, что каких-то однозначных выводов делать не стоит.

Проблема в том, что тестеры подсчитывают только ту емкость аккумулятора, которая используется устройством, тогда как даже после полной разрядки всегда остается некий запас, необходимый для предотвращения глубокого разряда, очень вредного для аккумуляторов. В зависимости от модели мобильного устройства такой запас может составлять несколько сотен мА·ч или около 0.4–1 Вт·ч. Еще одна особенность USB-тестеров заключается в том, что не все они подсчитывают емкость в Вт·ч, а если и делают это, то на достоверность показателей рассчитывать не стоит.

Кроме того, более точные результаты получаются при разрядке, а не при зарядке батареи. И, наконец, в тестерах подсчет в мА·ч обычно происходит при 5 В напряжения, тогда как многие современные смартфоны поддерживают быструю зарядку при более высоком напряжении, в результате чего тестер выдаст низкие показатели емкости. Здесь придется либо использовать при зарядке блок питания, выдающий напряжение не более 5 В, либо самостоятельно пересчитывать результаты с учетом фактического напряжения.

В связи с этим возникает вопрос, есть ли более достоверные методы измерения емкости? Да, есть, правда самое точное оборудование недоступно простым пользователям, так как оно используется на производстве, стоит немалых денег и может иметь огромные размеры. Но есть и бюджетные аналоги в виде электронных нагрузок, которые доступны каждому.

Рассмотрим подобное оборудование на примере EBC-A10, которое способно как заряжать даже глубоко разряженные аккумуляторы, так и разряжать их, что нам и нужно для получения достоверных данных.

Стоит отметить, что правильнее всего измерять емкость батареи, когда она извлечена из устройства или когда отсоединен шлейф, соединяющий ее с основной платой девайса.

Проще всего тестировать съемные батареи, для извлечения которых не нужно разбирать устройство. Вначале добиваемся полной разрядки девайса, так, чтобы он автоматически выключился. После подключаем аккумулятор к электронной нагрузке и дополнительно разряжаем его примерно 30–60 секунд током 0.2 C (20% от заявленной емкости аккумулятора), в результате чего получим напряжение, которое нам пригодится для того, чтобы узнать используемую мобильным устройством емкость батареи.

В аккумуляторах смартфонов напряжение при отключении устройства варьируется примерно от 3.2 до 3.5 вольта.

Затем полностью заряжаем аккумулятор через мобильный девайс и вновь ставим его на разрядку через электронную нагрузку, снова тем же током 0.2 C. В настройках программы EB Tester Software, которая нужна для проведения подсчетов и построения графиков, выставляем разрядку сначала до напряжения, полученного в предыдущем тесте, а затем до значения 2.8 вольта. Меньше уже ставить опасно для аккумулятора — он может перестать заряжаться даже через электронную нагрузку (а именно через нее потом придется заряжаться для получения более высокого напряжения), не говоря уже о смартфонах и планшетах, да и на общее значение емкости это почти никак не повлияет, так как после разрядки примерно до 3 вольт напряжение уменьшается очень быстро.

В итоге получаем емкость как в привычных для многих мА·ч, так и в более правильных Вт·ч, причем программное обеспечение ведет непрерывный подсчет с учетом снижающегося напряжения, и по итогу получаются более точные цифры, чем в том случае, если бы просто умножили номинальное напряжение на заявленные производителем миллиампер-часы.

Итоги

У производителей давно существуют различные маркетинговые хитрости, благодаря которым удается добиться красивых цифр в спецификации под названием «емкость аккумулятора», и лишь изредка в технических характеристиках устройств указывается емкость в Вт·ч, по которой было бы правильнее делать сравнения с другими моделями. Но даже это значение является приблизительным.

Впрочем, явным обманом это трудно назвать, ведь миллиампер-часы (мА·ч) обычному пользователю удобнее для восприятия, а сильно завышенная информация о емкости встречается обычно только в некоторых девайсах от не слишком известных производителей. Правда многое зависит и от вида устройства, и если смартфоны с завышенной в характеристиках емкостью батареи встречаются все реже, то у портативных аккумуляторов реальные показатели пока не всегда соответствует ожиданиям.

Не стоит забывать и том, что большая емкость батареи, насколько бы честной она не была, еще не гарантирует продолжительное время работы устройства, так как многое зависит от оптимизации операционной системы и софта, а также от максимальной яркости дисплея, дополнительных функций и от используемого железа, которое не всегда может быть энергоэффективным.

Как рассчитать емкость батареи

Использование батареи сопровождается проверкой ее емкости. Перед тем как рассчитать емкость аккумулятора, требуется изучить методику подсчета. Это позволит быстро и правильно получить результат.

Понятие емкости АКБ

емкость аккумулятора

Показатель влияет на несколько других характеристик батарейки:

  • стоимость,
  • сферу использования,
  • допустимый срок эксплуатации.

Значение выражает временной период, на протяжении которого комплектующая способна поддерживать автономное функционирование аппарата, полноценно обеспечивая его энергией.

Измеряется показатель в ампер-часах (А · ч), для аккумуляторов небольшой мощности — в миллиампер- часах (мА · ч).

Зависимость изменения значения емкости

На емкость АКБ влияет несколько показателей. Если подключить аккумулятор к защищенной нагрузке, то величина тока останется неизменной. Расчет емкости производится умножением значения времени, требуемого на разрядку батарейки, на постоянный ток разряда.

расчет емкости АКБ

Между энергией и напряжением аккумулятора существует прямая зависимость. Увеличение одного показателя автоматически активирует рост второго. Расчет электроэнергии заключается в умножении напряжения, постоянного тока и времени разряда между собой.

Показатели энергетической и резервной емкостей также оказывают влияние на изменение объема. Они позволяют применять элементарные формулы для расчета емкости АКБ. Зная эти данные, достаточно разделить значение энергетической – на 4, а резервной – на 2.

Часто возникают трудности с поиском подобной информации. По этой причине определять емкость батареи приходится более сложными методами. Предварительно ознакомьтесь с причинами, позволяющими удостовериться в необходимости проведения процедуры.

Причины расчета емкости батарейки

Существует несколько оснований для такого расчета.

Знать емкость необходимо:

  • при замене АКБ,
  • починке неисправной батареи,
  • покупке и смене элементов аккумуляторов,
  • использовании старой комплектующей для установки на новый аппарат,
  • заимствовании запчастей для монтажа неработающей батарейки,
  • проверке соответствия всех установленных элементов.

Допустимы и другие причины определения емкости батареи. Избежать ошибок при подсчете поможет тщательное изучение нескольких методов. Есть стандартные и специальные способы. Выбор зависит не только от вашего желания и удобства.

степень заряженности АКБ

Чтобы получить точный результат, потребуется провести тщательный анализ, но в дальнейшем это поможет быстро применять знания в любой ситуации и безошибочно определять емкость батареек.

Способы получения информации о емкости батарейки

Расчет емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки и разновидности аппарата возможен в разных вариантах. Изучив их, вы сможете самостоятельно определять емкость источников питания электромобилей, пожарных сигнализаций охранного поста, конденсаторов и прочих инверторов.

Стандартная формула расчета для АКБ

Вариант используют для любой разновидности батарейки.

Расчет производят по формуле

Q = (P t) / V k,,

где P — мощность нагрузки;

t — время резервирования;

V — напряжение батарейки;

k — коэффициент использования АКБ (часть).

В случае неполного заряда батареи используют значение k.

Для ноутбука, используя командную строку

Требуется выполнить ряд последовательных действий для расчета емкости аккумулятора модели 18650 на 220 В:

  • отключить аппарат от электропитания;
  • перейти в меню «Пуск»;
  • в командной строке ввести запрос cmd;
  • кликнуть на появившемся запросе правой кнопкой мыши;
  • в выпадавшем меню выбрать команду «Запустить от имени администратора»;
  • ввести следующее: powercfg.exe-energy-output c:\report.html;
  • кликнуть по кнопке Enter.

После запустится программа-тестировщик, определяющая состояние батареи. На процедуру уйдет около 2 минут. На экране появится информация с основными данными о состоянии АКБ.

При помощи утилиты Battery Care

Программа бесплатная, воспользоваться ею вы можете в любое время. Резервная версия организовывает соединение с системой и позволяет узнать практически все данные о батарейке. Сильной нагрузки не происходит, что помогает быстро получить информацию в свободном доступе.

проверка емкости батареи при помощи утилиты Battery Care

Процесс осуществляется в несколько действий:

  1. скачать и установить утилиту на ноутбук, планшет или смартфон;
  2. кликнуть по ярлыку для запуска программы;
  3. в появившемся окне перейти во вкладку «Дополнительно».

Вам станет доступно наименование батареи, текущее состояние, емкость и ряд других показателей.

Для аппаратов производства компании Apple

Ранее получить информацию о емкости АКБ было возможно только у сотрудников Genius Bar. Недавно реальным стало использование утилиты CoconutBattery. Бесплатная программа быстро и беспроблемно решает проблему расчета данных.

Приложение проверяет общее состояние аккумулятора и фазы его перезарядки. Утилита поддерживается на моделях смартфонов разных производителей, но чаще используется на iPhone и iPad.

После активации программы на экране появятся данные:

  1. об общем состоянии аккумулятора,
  2. емкости АКБ,
  3. уровне заряда,
  4. циклах перезаряда батареи.

Используя онлайн-калькулятор

На аккумуляторе указано значение показателя, но оно только помогает рассчитать реальное значение (ток разряда). Каждому присваивается рейтинг. Для подсчета применяют стандартную формулу, носящую название «Пекрета»:

Ср=R(C/R)n,

где C —емкость, указанная на батарейке;

R — присвоенный рейтинг, выраженный в часах;

По этому принципу калькулятор производит расчет емкости АКБ. Наименьшее потребление тока обеспечивает наибольшее время работы батарейки. Но вечную работу не сможет обеспечить ни один аккумулятор.

На каких устройствах можно узнать емкость АКБ представленными способами

Получить информацию о емкости батареи при помощи рассмотренных вариантов можно на различных устройствах. Методы помогают рассчитать емкость аккумулятора планшета, телефона, ноутбука, автомобиля, электровелосипеда, ИБП и прочих аппаратов.

Пример расчета емкости батареи представлен на видео.

Емкость аккумулятора может рассчитываться в любое время эксплуатации. Использование одного из методов должно зависеть от разновидности аппарата и источника его питания. На выбор оказывает влияние и необходимое напряжение, время зарядки и разряда. Подробное изучение методологии позволит определять значения быстро и точно, не допуская ошибок и отклонений.

Как рассчитать аккумуляторную батарею (1 вариант простой)

Для расчета ёмкости аккумуляторной батареи нужно знать напряжение, ток нагрузки и время резервирования. Чтобы получить числовое значение емкости АКБ, нужно произведение тока в нагрузке и времени резервирования разделить на коэффициент 0,8 (батареи с течением срока службы теряют в емкости).

Например: Uн = 48В (напряжение в нагрузке) Iн = 3А (нагрузочный ток) Tрез = 8 часов (время резервирования) C = Iн х Tрез / 0,8 С = 3 х 8 / 0,8 = 30 Ач. Таким образом, необходима аккумуляторная батарея емкостью не менее 30 Ач.

Можно взять Sonnenschein A412/32.0 G6. Так как аккумулятор 12-вольтовый, а необходимо обеспечить бесперебойное питание нагрузки напряжением 48В, таких батарей потребуется 4 шт, соединенных между собой последовательно перемычками.

Расчет аккумуляторных батарей (2 вариант технологический)

а) Находим число элементов в аккумуляторной батарее по формуле:

,

где номинальное напряжение на элементе принимается равным Uэл.ном=2В, а потери в ТРС равны(см. п.8 раздела 2.5). ЧислоNЭЛ округляется до целого числа в большую сторону.

б) Проверяем минимально допустимый уровень напряжения при разряде АБ с учетом минимального уровня напряжения на одном элементе, которое определяется по графикам рис.14.

Рисунок 14 — Конечное напряжение в зависимости от температуры

где — установившееся отклонение выходного напряжения согласно п. 9 раздела 2.5. В противном случае необходимо добавить один элемент в ряду.

Напряжение конвертора ВДК (схема рис.3)

Рисунок 3 – Буферная система электропитания с ВДК

.

Из таблицы 9 выбираем типовой ВДК с учетом тока нагрузки I0и выходного напряжения ВДК, определяем их количество (параллельно работающих и один резервный). Число параллельно работающих конверторов не ограничено.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *