Измерение емкости аккумулятора. Как измерить емкость аккумулятора: методы и инструменты для точной проверки

Как правильно измерить емкость аккумулятора. Какие методы и приборы использовать для точной проверки. На что обратить внимание при тестировании емкости АКБ.

Что такое емкость аккумулятора и почему важно ее измерять

Емкость аккумулятора — это количество электрического заряда, которое аккумулятор способен отдать при разряде. Обычно измеряется в ампер-часах (А·ч). Емкость является одной из ключевых характеристик аккумулятора, определяющей время его работы.

Измерение емкости аккумулятора важно по нескольким причинам:

• Позволяет оценить текущее состояние и остаточный ресурс аккумулятора
• Помогает определить, соответствует ли реальная емкость заявленной производителем
• Дает возможность сравнить емкость разных аккумуляторов
• Позволяет выявить неисправные или деградировавшие элементы

Регулярное измерение емкости поможет вовремя заменить аккумулятор, срок службы которого подходит к концу. Это особенно актуально для автомобильных и других ответственных применений.

Основные методы измерения емкости аккумулятора

Существует несколько способов измерить емкость аккумулятора:

1. Метод контрольного разряда

Это наиболее точный метод, при котором полностью заряженный аккумулятор разряжается постоянным током до минимально допустимого напряжения. Емкость вычисляется как произведение тока разряда на время разряда.

2. Экспресс-метод

Основан на измерении внутреннего сопротивления аккумулятора. Менее точный, но более быстрый способ оценки емкости.

3. Импульсный метод

Аккумулятор разряжается короткими импульсами большого тока. По характеру изменения напряжения определяется емкость.

4. Косвенные методы

Оценка емкости по другим параметрам — напряжению под нагрузкой, времени заряда и т.д. Дают приблизительные результаты.

Приборы для измерения емкости аккумуляторов

Для точного измерения емкости используются специальные приборы:

• Анализаторы емкости аккумуляторов
• Нагрузочные вилки
• Специализированные тестеры АКБ
• Зарядно-разрядные устройства с функцией измерения емкости

Также можно использовать мультиметр в комбинации с нагрузочным резистором, но этот метод менее удобен и точен.

Пошаговая инструкция по измерению емкости методом контрольного разряда

1. Полностью зарядите аккумулятор
2. Подключите нагрузочный резистор, соответствующий току разряда 0,1-0,2C
3. Измеряйте напряжение и время разряда
4. Прекратите разряд при достижении минимального напряжения
5. Рассчитайте емкость по формуле: C = I * t, где I — ток разряда, t — время разряда

Особенности измерения емкости разных типов аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Измерение проводится током 0,1C до напряжения 1,75 В на элемент. Важно учитывать температурную коррекцию.

Литий-ионные аккумуляторы

Разряжаются током 0,2C до напряжения 2,5-3,0 В в зависимости от химии. Требуют защиты от переразряда.

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные

Измеряются током 0,2C до напряжения 1,0 В на элемент. Могут требовать предварительного формирования.

Факторы, влияющие на точность измерения емкости

На результаты измерения емкости могут влиять следующие факторы:

• Температура окружающей среды
• Скорость разряда (величина тока)
• Степень заряженности перед тестом
• Возраст и история использования аккумулятора
• Точность измерительных приборов

Для получения максимально точных результатов необходимо учитывать эти факторы и по возможности минимизировать их влияние.

Интерпретация результатов измерения емкости

Как правильно оценить полученные результаты измерения емкости аккумулятора:

• Сравните с номинальной емкостью, заявленной производителем
• Учитывайте допустимое снижение емкости (обычно до 60-80% от номинала)
• Сопоставьте с результатами предыдущих измерений
• Оцените соответствие емкости сроку службы и условиям эксплуатации

Если измеренная емкость значительно ниже ожидаемой, это может указывать на необходимость замены аккумулятора.

Заключение

Регулярное измерение емкости аккумуляторов позволяет контролировать их состояние и своевременно выявлять проблемы. Выбор метода измерения зависит от требуемой точности, доступного оборудования и типа аккумулятора. При правильном подходе измерение емкости — надежный способ оценки работоспособности аккумуляторных батарей.

Как проверить заряд и емкость автомобильного аккумулятора? ✔️

Часто автолюбители сталкиваются с ситуацией в необходимости диагностики работоспособности аккумулятора на транспортном средстве, но зачастую не понимают в этом ничего.

В большинстве инструкций предполагается измерить плотность электролита, измерить напряжение аккумулятора и провести нагрузочное тестирование с помощью нагрузочной вилки. Но как правило ни ареометра, ни вольтметра, ни нагрузочной вилки нет.

Использование ареометра для измерения плотности электролита связано с риском облиться кислотой, испачкаться, а также в целом плотность не дает наглядной и полной информации о состоянии батареи.

Измерение напряжение дает информацию о степени заряда аккумулятора и необходимости в его заряде. Но дело в том, что есть ощутимая разница между новой заряженной батареей и БУ заряженной батарей — они вырабатывают различный пусковой ток, а также разряжаются с разной скоростью.

Обратим внимание на следующие иллюстрации.

Заряженная и разряженная аккумуляторная батарея:

Рис. 1 Новая заряженная батарея

Рис. 2 Новая разряженная батарея

Новая заряженная батарея и БУ заряженная батарея — с точки зрения пластин аккумулятора, это выглядит так:

Рис. 3 Новая заряженная батарея

 

Рис. 4 БУ заряженная батарея

Эти картинки показывают нам, что в каждом случае батарея заряжена на 100%, но часть пластин БУ аккумулятора больше не взаимодействует с кислотой и не участвует в электрохимических процессах. Это называется сульфатацией пластин аккумулятора, в результате чего, кстати, изменяется плотность аккумулятора и вернуть ее к номинальным значениям, как у новой батареи нельзя. Таким образом мы имеем одинаковое значения напряжения у БУ и новой батареи, но разную плотность электролита.

Различают полную сульфатацию и частичную. При полной сульфатации, пластины уже не могут взаимодействовать с кислотой, при частичной в случае зарядки аккумулятора зарядным устройством, при определенных условиях, сульфат свинца можно растворить в кислоте, очистить пластины и продлить срок службы батареи. В настоящее время есть много разных устройств с функциями десульфатации, например Optimate, CTEK, Battery Service и другие.

Нагрузочное тестирование аккумулятора можно разделить на два метода:

1. С помощью нагрузочной вилки 100-200А есть смысл проводить ТОЛЬКО при полном заряде аккумулятора, но к сожалению такое тестирование не всегда объективно. И чуть ниже мы объясним почему.
2. Разряд стабилизированным током (тест на емкость)

В свою очередь, проверка емкости аккумулятора на емкость должна проводиться с помощью нагрузки стабилизированным постоянным током С10, С20 (10, 20% током от емкости АКБ). Проверка электрической лампочкой не походит, т. к. в процессе разряда меняется ток и в такой тест говорит нам о емкости ровным счетом ничего. А говорит лишь о том, сколько времени у вас проживет аккумулятор, если вы забудете выключить свет в автомобиле.

В первом случае нам помогут нагрузочные вилки, типа Ring Automotive RBA10 или RBA15, а во втором только профессиональное оборудование типа разрядно-диагностических устройств Conbat, BSL, Torkel и прочих.

В настоящее время широко распространены тестеры аккумуляторных батарей, измеряющих пусковой ток аккумуляторной батареи по методикам EN, DIN, SAE, IEC и т.п. Данные приборы способны качественно оценить работу аккумулятора. Считается, что аккумулятор не пригоден к эксплуатации, если его пусковая характеристика снизится более чем на 25% по отношению к номинальному значению.

К примеру: новая 70Ач батарея имеет пусковой ток (ток холодной прокрутки) 600А (EN), следовательно, как только пусковой ток снизится до 450А (EN) такой аккумулятор необходимо заменить.

Примерами таких устройств могут быть опять же Ring Auotomotive RBA50, RBAG500, RBAG700, а также приборы, которые используют автодилеры от американской компании Midtronics MDX-335P, MDX-655P, EXP-1000  и другие.

Сравнение результатов тестирования аккумуляторной батареи с помощью нагрузочной вилки и тестером пускового тока:

Первый вариант — новая батарея, полностью заряженная, все пластины в рабочем состоянии. Нагрузочная вилка покажет отличный результат.

Второй вариант — новая батарея, полностью разряженная. Нагрузочная вилка покажет плохой результат. Но батарея новая! Ее просто нужно зарядить.

Третий вариант — БУ батарея, полностью заряженная. Нагрузочный тест отличный, т.е. напряжение под нагрузкой изменяется в пределах нормы, а вот тест тока холодной прокрутки покажет потерю 25% пусковых характеристик. И вот с такой батареей начнутся проблемы.

Таким образом, мы видим, что не всегда достаточно определить уровень заряда батареи, а тест нагрузочной вилкой может быть необъективным в случае если батарея не заряжена полность, а разряженную батарею и вовсе не протестировать.

Измерение пускового тока батареи снимает неопределенность в случае БУ аккумуляторов, которые являются заряженными, но не могут выработать достаточное количество энергии для запуска двигателя ТС.

Альтернативный путь нагрузочного тестирования — это проверка напряжения во время запуска двигателя и фиксация наименьшего значения (как это делается в случае с нагрузочной вилкой, но на реальную нагрузку). Более подробно об этом методе описано в статье CrankCheck

(С) Battery Service.  Перепечатка материала возможна только c ссылкой на оригинал статьи.

Лучшие инструменты

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.

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

Как проверить емкость и силу тока аккумулятора мультиметром

Мультиметр является многофункциональным устройством для измерения различных параметров электрического тока, поэтому с его помощью может быть произведена и проверка заряда аккумулятора. Для выполнения данной работы можно использовать различные виды мультиметров. Стоимость изделия не имеет значения, главное чтобы цифровой или аналоговый измерительный прибор был в исправном состоянии. О том как проверить аккумулятор мультиметром будет рассказано далее.

Какие параметры можно проверить?

С помощью мультиметра можно измерить напряжение с высокой точностью. По величине электрического напряжения можно определить заряжена ли аккумуляторная батарея или элемент необходимо зарядить постоянным током.

С помощью мультиметра, можно проверить напряжение не только кислотных аккумуляторов, но и элементы питания сотовых телефонов. Чтобы проверить мобильник на величину заряда батареи, прибор переводится в режим измерения постоянного тока до 20 В. В этом режиме цифровой прибор, позволяет измерить напряжение, с точностью до сотых долей вольта.

Аккумулятор шуруповёрта, также можно легко проверить мультиметром. Номинальное напряжение прибора, в данном случае, можно узнать из документации электроинструмента, и если напряжение меньше этого значения, то батарею необходимо зарядить.

Ёмкость аккумулятора также можно проверить мультиметром. Для этой цели можно воспользоваться несколькими способами.

Проверить с помощью мультиметра можно утечку тока. Если необходимо измерить данный параметр на автомобиле, то кроме утечки тока на корпус, проверяется и утечка в бортовой сети автомобиля.

Таким образом можно предотвратить быстрый разряд АКБ и повысить её эксплуатационный ресурс.

Как измерить напряжение

Если необходимо проверить только аккумуляторного напряжения, то мультиметр переводится в режим DC. Если нужно проверить источник электроэнергии, напряжение которого не превышает 20 вольт, то в данном секторе переключатель режимов устанавливается в положение 20 В.

Затем чёрный щуп мультиметра следует присоединить к минусовой клемме, а красный — к плюсу АКБ, на дисплее устройства, в этот момент, будет показано напряжение постоянного тока.

Обычно, исправный и полностью заряженный автомобильный аккумулятор имеет напряжение 12,7 В. Если при таком напряжении плотность электролита находится в норме, то источник электроэнергии может быть использован по назначению.

Аналогичным образом измеряется напряжение литий-ионных батарей сотовых телефонов, а также щелочных или гелевых батарей, которые применяются для запуска двигателей различной мототехники, дизельных генераторов и иных устройств, для начала работы которых, необходим определённый заряд электричества.

Как измерить ёмкость

Мультиметр можно использовать и как тестер для измерения ёмкости аккумулятора. Замер ёмкости аккумулятора можно произвести с помощью контрольного разряда батареи. Чтобы проверить ёмкость потребуется вначале полностью зарядить аккумулятор. Затем необходимо убедиться что батарея максимально заряжена, сделав замер напряжения и плотности электролита.

Далее необходимо подключить нагрузку известной мощности, например лампу накаливания мощностью 24 Вт, и отметить точное время начала данного эксперимента. Когда напряжение батареи упадёт до 50% процентов от ранее установленного показания полностью заряженного аккумулятора, лампочку следует отключить.

Измерение ёмкости, которое выражается в а/ч, осуществляется путём перемножения силы тока в цепи при подключённой нагрузке, на количество часов, в течение которых осуществлялся контрольный разряд батареи. Если получится значение, максимально приближенное к номинальному показателю а/ч, то батарея находится в отличном состоянии.

Проверить внутреннее сопротивление

Чтобы проверить АКБ на исправность с помощью мультиметра, требуется измерить внутреннее сопротивление аккумулятора. Проверить работоспособность источника питания можно с применением мультиметра и мощной лампочки на 12 В. Проверить батарею необходимо в такой последовательности:

1. Лампа 12 В подключается к АКБ.
2. Спустя несколько секунд свечения лампы, замеряется напряжение на клеммах батареи.
3. Лампа отключается, и напряжение снова замеряется.

Если разница измерения не превышает значения 0,05 В, то аккумулятор находится в исправном состоянии.

В том случае, когда значение падение напряжения больше, внутреннее сопротивления источника питания будет выше, что косвенно будет обозначать значительное ухудшение технического состояния аккумулятора.

Таким образом удаётся довольно точно проверить источник электроэнергии на исправность.

Как проверить ток утечки

Аккумулятор может самостоятельно разряжаться, даже в том случае, когда его клеммы не подключены к потребителям электроэнергии. Величина саморазряда указывается в документации к аккумулятору и является естественным процессом. Особенно заметно потеря электроэнергии может наблюдаться в кислотных АКБ.

Дополнительно к естественным утечкам электрического тока, в цепи могут быть участки, которые находятся во влажном состоянии или с истончённой изоляцией. В этом случае, даже в момент, когда все потребители электроэнергии находятся в выключенном состоянии, происходит дополнительная утечка тока, которая может привести к полному разряду батареи, а в некоторых случаях, и к возгоранию повреждённого места.

Особенно, такое явление может быть опасно в бортовой сети автомобиля, у которого отрицательным проводником является весь кузов и агрегаты, на которых может находиться достаточное количество огнеопасных веществ для образования открытого пламени даже от небольшой искры или электрической дуги.

Чтобы выявить, такое «несанкционированное» расходование электричества, необходимо выключить зажигание автомобиля, а также отключить устройства работающие в «дежурном режиме», например магнитолу и сигнализацию.

Измерить силу тока на аккумуляторе с помощью мультиметра, можно только в том случае, если измерительный прибор переведён в режим измерения силы тока, обозначенный значком «10 А». Для этого круговой переключатель переводится в соответствующий режим, а красный штекер в гнездо обозначенное знаком «10 ADС».

Красный щуп мультиметра соединяется с «+» аккумулятора, а чёрный, с отсоединённой клеммой. В этот момент должны полностью отсутствовать какие-либо показания прибора. Если мультиметр покажет любое значение, то ток утечки является значительным, и необходимо произвести детальную диагностику бортовой сети автомобиля.

Подобным образом производится замер утечки в других электронных системах. При проведении диагностики следует проявлять осторожность, и при подозрении на значительную утечку электрического тока, которая проявляется искрением при отсоединении или подключении клеммы, от замера тока утечки мультиметром следует отказаться.

Если пренебречь этим правилом, то можно «спалить» прибор, который не рассчитан на проверку больших значений силы тока.

Как проверить заряд аккумулятора мультиметром и не повредить хрупкую электронную «начинку» устройства?

Чтобы для тестера проверка аккумулятора не оказалась последней, необходимо правильно выбрать диагностический режим. Если требуется проверить ампераж, то категорически запрещается это делать без дополнительной нагрузки, которая не должна превышать мощности 120 Вт.

Выбирая режим измерения постоянного тока, следует проявлять осторожность, чтобы по ошибке, не включить мультиметр в режим измерения сопротивления, который находится, в большинстве моделей мультиметров, рядом с положением переключателя для измерения постоянного тока.

Измерение ёмкости аккумулятора — skubr.ru

Измерение ёмкости аккумулятора является довольно простой задачей. Минимум, что нужно для ее выполнения, — мощный резистор, часы и вольтметр/мультиметр.

Схема устройства настолько проста, что нет смысла ее изображать. Просто замыкаем контакты аккумулятора на контакты резистора. С этой же пары контактов нужно будет снимать значения напряжения. Заглавная картинка к этой схеме имеет мало отношения, просто не нашлось ничего подходящего.

На практике больше проблем возникает с подключением проводов к аккумулятору, поиском нагрузки и способа отвода тепла от нее.


Первая проблема решается покупкой специального держателя для тестируемого типа аккумулятора, либо, иногда, проводами с припаянными на концах магнитами. Вместо держателя можно купить самую дешевую зарядку для него, распотрошив ее, оставив только выводы с контактов. Например, держатель на фото стоит $1, а зарядка — $2, разница небольшая, если не берете оптом.

Обычно в спецификациях на аккумуляторы присутствуют графики разряда при токах, равных 0,2,  0,5, 1 и 2 емкости аккумулятора. Параметр емкости при этом указывается при токе 0,2 емкости, поэтому можно ориентироваться на это значение, выбирая нагрузку. При большом токе разряда емкость получается меньше. При емкости литиевого аккумулятора 2 А*ч с типовым напряжением 3,6 В ток разряда должен быть равен 2 * 0,2 = 0,4 А, что выполняется с нагрузочным резистором 3,6В / 0,4А = 9 Ом. Максимальная мощность рассчитывается, исходя из максимального рабочего напряжения и тока при нем, обычно это 4,2 В, получаем 4,2В * 4,2В / 9Ом = 1,96 Вт, поэтому резистор нужно выбирать такой или большей мощности, 2-ваттник здесь подойдет. Параллельное и последовательное соединение резисторов уменьшает напряжение или проходящий через них ток, а значит и мощность. Например, вместо одного 2-ваттного резистора на 9 Ом, можно подключить параллельно 4 полуваттных резистора на 36 Ом. Точность здесь не нужна. Моя схема состоит из четырех резисторов на 33 Ом, включенных параллельно, что дало сопротивление 8,4 Ом. Это означает, что резисторы в среднем были чуть большего номинала, чем 33 Ом, но это отклонение в пределах их характеристик, такое встречается часто. Также у меня есть небольшое превышение по мощности (4,2*4,2/8,4=2,1), но на практике напряжение 4,2 В встречается редко и падает очень быстро, поэтому такое несоответствие вполне допустимо.

Для теплоотвода можно прикрепить резистор (или резисторную сборку/спайку) к любому доступному радиатору, добавив предварительно в зазор теплопроводящую пасту. Желательно использовать теплопроводящий, но не токопроводящий материал между нагрузкой и радиатором, чтобы не замкнуть что-нибудь, закороченный аккумулятор без защиты может сильно нагреться и, возможно, взорваться. Наличие даже простейшей защиты от короткого замыкания в цепи очень желательно. Полноценную защитную схему можно достать, например, из старого убитого аккумулятора телефона на то же напряжение (сам не проверял, это только идея).

Также для охлаждения можно использовать вентилятор, направленный на нагрузку, вместе с радиатором или вместо него.

Вот так может выглядеть измерительный стенд. Здесь нет защиты от короткого замыкания, но между нагрузкой и радиатором есть изолирующая прокладка, из-за которой данный радиатор и был выбран.

Если есть возможность, соберите сигнализатор падения напряжения на аккумуляторе до определенного значения, например 3 В (актуально для лития). Если совместить такую сигнализацию с остановкой таймера, то ручной работы почти совсем не остается. Если аккумулятор с защитой от сильного разряда, то сигнализатор можно собрать на меньшее пороговое напряжение, вплоть до 0 В.

Предположим, что схема собрана, вольтметр подключен. Если не использовать упрощенный метод, то может понадобиться таймер для напоминания о необходимости сделать очередной замер напряжения.

Все вычисления сводятся к нахождению площади под графиком тока разряда. Если нужна емкость по мощности, то просто меняем график на график мощности и также интегрируем. В данном случае интегрирование не используется, вместо этого площадь вычисляется приближенно.

Итак, теперь все, что нужно, это через некоторые промежутки времени, необязательно равные, замерять напряжение на нагрузке, отмечая также время измерения. Как только напряжение опустится до некоторого значения (обычно 2,5-3 В, смотрите спецификацию на аккумулятор), нужно отключить аккумулятор и поставить его на зарядку. В итоге получим таблицу соответствия напряжения и времени. По закону Ома находим ток как отношение напряжения и сопротивления. Каждые две соседние точки на графике тока разряда образуют трапецию с осью отсчетов (время). Нужно вычислить площадь каждой такой трапеции (столбец Ih на картинке) и затем сложить их. Площадь трапеции вычисляется просто S = (t2 — t1) * (i1 + i2) / 2, где i1 и i2 — ток в соседних точках, (t2 — t1) — время между отсчетами в часах.

Здесь же можно сделать вычисления для расчета емкости в Вт*ч. Для каждого отсчета нужно рассчитать мощность как произведение напряжения на нагрузке и проходящего через нее тока (столбец W), который вычислили только что. Аналогично вычислив площадь под графиком мощности, получим емкость в Вт*ч.

В примере выше емкость получилась 2007,9 мА*ч или 7,3 Вт*ч.

Есть более простой, но не более быстрый, способ получить примерно эти же значения. Нужно просто умножить ток и мощность при номинальном напряжении на время разряда. Здесь время разряда составило 4 часа 40 минут или 4,6667 часа. Номинальное напряжение 3,6 В при нагрузке в 8,4 Ом, значит ток при номинальном напряжении равен 3,6В / 8,4Ом = 428,57 мА. Умножаем на 4,6667 часа и получаем емкость 2000 мА*ч, что очень близко к тому, что получили ранее. Мощность при номинальном напряжении равна 3,6В * 428,57мА = 1,542852 Вт, и емкость, соответственно, равна 1,542852 Вт * 4,6667 ч = 7,2 Вт*ч, что также очень близко к значению, вычисленному по площади.

Пример большой ошибки. Литиевый аккумулятор от фотокамеры, номинал 7,4 В, изначальная емкость 1,5 А*ч. Нагрузка 9,5 Ом. Батарейка в результате оказалась полудохлой, измеренная интегрированием емкость на такой нагрузке — 780 мА*ч, по приближенному методу через номинальное напряжение — 850 мА*ч. Номинального напряжение при этом на графике не было вообще, он весь просел. Среднее напряжение (медиана) 6,96 В, ток 730 мА, т.е. порядка 1C. При использовании в приближенной формуле напряжения 6,96 В получаем 790 мА*ч, что близко к интегральному значению. То есть сам упрощенный метод неплох, но нужно использовать относительно небольшой ток разряда.

Такие вычисления являются приближенными. Точность метода с использованием номинального напряжения вместо интегрирования графика разряда проверял на нескольких измерениях, результат удовлетворительный.

Стандарт измерения емкости аккумулятора в мАч

Количество электрической энергии, которой аккумулятор, по теории, должен обладать в заряженном состоянии, называется емкостью аккумулятора. Эту величину принято измерять в миллиампер-часах (мAч).

Чем больше емкость аккумулятора, тем дольше любое устройство может работать без подключения к электросети. При эксплуатации аккумулятора всегда необходимо знать его емкость. А чтобы проверить емкость того или иного аккумулятора, необходимо воспользоваться хорошо известным методом, каковым является контрольный разряд.

Суть этого уже ставшего классическим метода заключается в том, чтобы аккумулятор зарядить, а потом разрядить постоянным током. При этом необходимо зафиксировать время до конечного напряжения разряда. Потом уже можно определить остаточную емкость аккумулятора, используя формулу Е [А*час]= I [А] * T [час].

Как правило, ток разряда выбирают таким, чтобы время разряда примерно соответствовало 10 или 20 часам. В данном случае все зависит от того, для какого времени разряда указана номинальная емкость аккумулятора. Потом уже необходимо будет сравнить остаточную емкость. Если на нее приходится менее 70-80% номинальной емкости, то пришло время сменить аккумулятор. Он уже не способен будет хорошо работать.

Как показывает опыт, такой сильный износ приведет к дальнейшему старению аккумулятора. Причем этот процесс обычно происходит стремительно.

Этот метод определения емкости аккумулятора принято считать классическим, хотя ему присущи очевидные недостатки. Он сложен и более трудоемкий. Ко всему, приходится выводить аккумулятор из эксплуатации на определенный срок. И обычно срок этот весьма длительный. А иногда это вообще невозможно.

Для измерения емкости аккумуляторов методом контрольного разряда необходим квалифицированный персонал. Однако мы живем в то время, когда есть альтернативные методы измерения емкости аккумулятора. Есть специальные электронные приборы, которые могут проверить емкость аккумулятора за считанные секунды.

Это так называемые тестеры аккумуляторов и тестеры аккумуляторных батарей, которые, кстати, формально нельзя назвать измерителем емкости аккумулятора. И все-таки именно они быстро оценивают емкость аккумулятора и измеряют его напряжение. Полученных данных вполне достаточно, чтобы сделать точный прогноз срока службы аккумулятора или  аккумуляторной батареи.

Проверка емкости аккумулятора мультиметром: как измерить аккумуляторную батарею

Аккумулятор – это устройство, накапливающее электроэнергию и отдающее её лампам, электродвигателям и другим электроприборам. Один из важных параметров этих аппаратов – ёмкость. Для её проверки используются специальные дорогие приборы, но есть альтернативный вариант. В этой статье рассказывается, как узнать ёмкость аккумулятора обычным мультиметром.

Мультиметр

Интересно. Есть мультиметры с функцией проверки ёмкости аккумуляторов.

Виды аккумуляторных батарей

Такие приборы производятся разных типов:

• Свинцово-кислотные. Самые распространённые благодаря дешевизне. Используются в автомобилях, системах ИБП, солнечных и ветряных электростанциях;
• Никелевые – никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (Ni-MH). Отличаются надёжностью и долговечностью. Выдерживают перезаряд, глубокий разряд и большие пусковые токи;
• Литий-ионные (литиевые). Обладают большой ёмкостью на единицу веса и объёма (в 2-4 раза больше, чем свинцовые батареи) и отличаются быстрой перезарядкой. Применяются в мобильниках, электронике и электромобилях.

Литий-ионный аккумулятор мобильного телефона

Параметры аккумулятора

Основные параметры прибора можно замерить или вычислить без использования специальных дорогостоящих устройств.

Ёмкость батареи

Этот параметр показывает, сколько будет работать подключённое к аккумуляторной батарее устройство до полной разрядки аккумулятора.

Измеряется ёмкость в ампер-часах. Это произведение времени работы на потребляемый ток. Его также можно вычислить, проведя необходимые измерения мультиметром.

Выходное напряжение

Измерение производится согласно инструкции к вольтметру. Номинальное значение батареи указывается в документации или на корпусе:

• Никель-кадмиевые или никель-металлогидридные – 1,2В. Такие элементы применяются вместо батареек АА и ААА в шуруповёртах и аналогичных устройствах. Комплекты таких аккумуляторов в этих электроприборах собраны в батареи. При необходимости определяются параметры отдельного элемента или всей батареи целиком;
• В автомобильных аккумуляторных батареях – 12,7В. Аналогичные устройства используются в ИБП. В некоторых моделях скутеров и мотоциклов напряжение аккумулятора составляет 6,3В;
• Литий-ионные – применяются в телефонах, планшетах и другой мобильной технике. Величина напряжения зависит от конкретной модели.

Измерение напряжения

Важно! Измерения производятся при отключенной нагрузке, чтобы падение напряжения внутри источника питания не вносило погрешности в результат.

Внутреннее сопротивление

Ещё один важный параметр – внутреннее сопротивление устройства. При его высоком значении происходит значительное падение выходного напряжения при больших токах нагрузки. Этот эффект наблюдается во время запуска автомобиля стартером, при этом притухают фары.

Определяется внутреннее сопротивление следующим образом:

1. измеряется напряжение без нагрузки – Uхх;
2. подключается нагрузка, и измеряется её ток I и напряжение Uраб;
3. рассчитывается падение напряжения внутри источника питания:

Uвн=Uхх-Uраб

4. по формуле Rвн=Uвн/I рассчитывается внутреннее сопротивление аккумулятора.

Интересно. В обычной батарее при разряде не падает выходное напряжение, а растёт внутреннее сопротивление, и падает ток короткого замыкания.

Саморазряд аккумуляторной батареи

При хранении напряжение на выходе устройства уменьшается. Это явление называется саморазряд.

Для его определения необходимо померить напряжение в отключённой батарее с периодичностью в несколько дней, по разнице вычисляют саморазряд устройства.

Измерение ёмкости мультиметром

Ёмкость АКБ измеряется в ампер-часах. Это произведение тока, потребляемого устройством, и времени работы, которое может обеспечить аккумуляторная батарея. Узнать номинальную ёмкость аккумулятора можно по маркировке на его корпусе. Перед тем, как измерить емкость аккумулятора, необходимо проверить напряжение и при необходимости подзарядить устройство.

Для измерения ёмкости аккумулятора к источнику питания, заряженному до номинального напряжения Uном, подключается нагрузка, например, лампа накаливания, и тестером измеряется потребляемый ею ток. Через некоторое время t измеряется напряжение аккумулятора Uраб и определяется уровень разряда Uраз. Это делается по формуле:

Uраз=Uном-Uраб,

и определяется ожидаемое время работы:

tраб=(Uраз/Uном)*t.

Эта формула подходит только для кислотных аккумуляторов, которые разряжаются до «0». Элементы других типов при падении напряжения ниже 0,83Uном отключаются. Поэтому в формуле расчёта аккумулятора телефона вместо Uном следует использовать 0,17*Uном.

Для вычисления ёмкости аккумуляторной батареи полученное значение умножается на ток Ёмк=I*tраб.

Проверка аккумуляторной батареи шуруповёрта

В батарее шуруповёрта никелевые элементы с напряжением 1,2В соединены последовательно. Обычно вся батарея теряет ёмкость из-за вышедшего из строя одного элемента. Поэтому, если она быстро теряет заряд, то устройство следует разобрать, проверить каждый элемент в отдельности и заменить неисправный.

Проверка элементов аккумулятора шуруповёрта

Измерение ёмкости аккумуляторов 18650

Элемент 18650 – это литий-ионная аккумуляторная батарея, собранная в цилиндрическом корпусе, похожем на батарейки АА. Название 18650 обозначает, что диаметр батарейки – 18 мм, а длина – 65 мм. Выходное напряжение этой конструкции – 3,7В, а ёмкость – 1600-3600 мАч. Используются такие элементы в фонариках, электровелосипедах и других устройствах, где необходим большой заряд при малых габаритах.

Преимущество этих приборов – в отсутствии эффекта памяти заряда и большом числе циклов заряд-разряд. Для зарядки необходимо специальное устройство.

Недостаток таких приборов в чувствительности к перезаряду и перегреву. Для защиты в более дорогих приборах устанавливается электронная схема, защищающая его от этих проблем. На таких аппаратах наносится надпись «Protected», «With protective PCB», «Protection Circuit» и т.п.

Ёмкость элемента падает с течением времени. Кроме того, в дешёвых устройствах она может не соответствовать указанной, поэтому важно знать, как определить емкость такого элемента. Узнать емкость батареи 18650 можно аналогично другим литиевым батарейкам.

Аккумулятор 18650

Проверка батареек

В обычных батарейках при разряде напряжение практически не падает. Вместо этого растёт внутреннее сопротивление, и падает отдаваемый ток. Для проверки элемента определяется ток короткого замыкания. Он измеряется амперметром и в разряженной батарейке уменьшается через несколько секунд после начала измерений.

Важно! В исправном устройстве ток короткого замыкания достигает нескольких ампер.

Знание того, как проверить емкость аккумулятора мультиметром без использования дорогостоящих приборов, поможет вовремя заменить или не устанавливать неисправный элемент.

Видео

Оцените статью:

Емкость батареи — обзор

20.2.3 Емкость батареи

Емкость батареи соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время заряда, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разрядки обратимым образом . Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U _{cut_off} , достигнутом в момент t _{cut_off} .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C _d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial − mPbO2cut_off ) = — 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения U _{cut_off} .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C _d = I · t _d , где t _d — продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольким циклам заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов характеризации должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. можно было бы компенсировать испытанием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:

(20.6a) Cd = K · I1 − n

, где K и n — эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t _d вместо емкости:

(20.6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t _d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20. 6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Уменьшение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO ₂ и Pb в PbSO ₄ , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

Уравнение (20.6b) можно использовать для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, соответствующего заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I ₂₀ (или I _20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C ₂₀ (C _20h ).

Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C _n . Определение C _n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотных аккумуляторов обычно совпадает с 20-часовой номинальной емкостью C _20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и « целевой » длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C _n /10 час. Более высокие токи, такие как C _n /1 ч, обозначаются как 1 C, C _{n 900 10/30 мин как 2 C, C n 900 10/15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, на которую возложена задача разработки BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.}

Емкость аккумулятора | PVEducation

«Емкость батареи» — это мера (обычно в ампер-часах) заряда, накопленного в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в батарее. Емкость аккумулятора представляет собой максимальное количество энергии, которое может быть извлечено из аккумулятора при определенных условиях. Однако фактические возможности аккумулирования энергии аккумулятора могут значительно отличаться от «номинальной» номинальной емкости, поскольку емкость аккумулятора сильно зависит от возраста и прошлой истории аккумулятора, режимов зарядки или разрядки аккумулятора и температуры.

Единицы емкости аккумулятора: Ампер-часы

Энергия, запасенная в батарее, называемая емкостью батареи, измеряется в ватт-часах (Втч), киловатт-часах (кВтч) или ампер-часах (Ач). Наиболее распространенной мерой емкости батареи является Ач, определяемая как количество часов, в течение которых батарея может обеспечивать ток, равный скорости разряда при номинальном напряжении батареи. Единица измерения в ампер-часах обычно используется при работе с аккумуляторными системами, поскольку напряжение аккумулятора будет меняться в течение цикла зарядки или разрядки.Емкость Втч может быть приблизительно равна емкости Ач путем умножения емкости АН на номинальное (или, если известно, среднее по времени) напряжение батареи. Более точный подход учитывает изменение напряжения путем интегрирования емкости AH x V (t) за время цикла зарядки. Например, 12-вольтовая батарея емкостью 500 Ач позволяет аккумулировать энергию примерно 100 Ач x 12 В = 1200 Втч или 1,2 кВтч. Однако из-за большого влияния скорости зарядки или температуры для практического или точного анализа производители аккумуляторов предоставляют дополнительную информацию об изменении емкости аккумулятора.

Влияние скорости зарядки и разрядки на емкость

Скорость зарядки / разрядки влияет на номинальную емкость аккумулятора. Если аккумулятор разряжается очень быстро (т. Е. Большой ток разряда), то количество энергии, которое может быть извлечено из аккумулятора, уменьшается, и емкость аккумулятора ниже. Это связано с тем, что компоненты, необходимые для возникновения реакции, не обязательно имеют достаточно времени, чтобы переместиться в свои необходимые положения. Только часть всех реагентов превращается в другие формы, и поэтому доступная энергия снижается.В качестве альтернативы, если батарея разряжается очень медленно с использованием низкого тока, из батареи может быть извлечено больше энергии, и емкость батареи будет выше. Следовательно, емкость аккумулятора должна включать скорость зарядки / разрядки. Обычный способ определения емкости батареи — это указать емкость батареи как функцию времени, которое требуется для полной разрядки батареи (обратите внимание, что на практике батарея часто не может быть полностью разряжена).

Температура

Температура батареи также влияет на энергию, которая может быть извлечена из нее.При более высоких температурах емкость аккумулятора обычно выше, чем при более низких температурах. Однако намеренное повышение температуры батареи не является эффективным методом увеличения емкости батареи, так как это также сокращает срок службы батареи.

Возраст и история батареи

Возраст и история батареи сильно влияют на ее емкость. Даже если следовать спецификациям производителя в отношении DOD, емкость аккумулятора будет оставаться на уровне номинальной емкости или приближаться к нему в течение ограниченного числа циклов зарядки / разрядки.История батареи оказывает дополнительное влияние на емкость, так как если батарея была взята ниже ее максимального DOD, то емкость батареи может быть преждевременно уменьшена, и номинальное количество циклов заряда / разряда может быть недоступно.

Как измерить емкость — Battery University

Узнайте о различных методах тестирования и о том, почему ни один из них не является полностью удовлетворительным.

Емкость — это главный индикатор работоспособности аккумулятора, но оценить ее на лету сложно.Традиционный цикл зарядки / разрядки / зарядки по-прежнему является наиболее надежным методом измерения емкости аккумулятора. В то время как портативные аккумуляторы можно перезарядить относительно быстро, полный цикл больших свинцово-кислотных аккумуляторов нецелесообразен для измерения емкости.

SAE (Общество автомобильных инженеров) определяет емкость стартерной батареи по резервной емкости (RC). RC отражает время работы в минутах при стабильном разряде 25А. DIN (Deutsches Institut für Normung) и IEC (Международная электрохимическая комиссия) маркируют аккумулятор в Ач при типичном разряде 0.Скорость 2C (5ч съела) для стартерных аккумуляторов. Батарея на 60 Ач разряжается при 12 А. Точного преобразования RC в Ah не существует, но наиболее распространенная формула — это RC, деленное на 2 плюс 16. Короткий метод — это деление RC на 1,9.

Метод разряда

Можно было бы предположить, что измерение емкости разрядом является наиболее точным методом, но это не всегда так, особенно в случае свинцово-кислотных аккумуляторов. Даже при использовании высокоточного оборудования в среде с контролируемой температурой и в соответствии с установленными стандартами заряда и разряда между идентичными испытаниями возникают различия.Это не совсем понятно, кроме как понять, что батареи — это электрохимические устройства, которые обладают качествами, подобными человеческим. Наш уровень IQ также варьируется в зависимости от времени суток и других условий. Химические составы на основе лития и никеля обеспечивают более стабильные результаты разряда, чем свинцово-кислотные.

Лаборатории Cadex проверили 91 стартерную батарею с различными уровнями производительности, и результаты представлены на Рисунке 1. По горизонтальной оси X представлены батареи от слабых до сильных, а по вертикальной оси Y отражена емкость.Испытания проводились в соответствии со стандартами SAE J537 с применением полной зарядки и 24-часового перерыва с последующим регулируемым разрядом 25 А до 10,50 В (1,75 В / элемент). Результаты, отмеченные ромбиками, представляют Тест 1. Тест был повторен в идентичных условиях, и емкости, показанные в квадратах, характеризуют Тест 2. Только выполненные с разницей в несколько дней, Тесты 1 и 2 различаются в среднем на +/- 15 процентов по производительности. Другие лаборатории наблюдают аналогичные расхождения.

Рис. 1. Колебания емкости при двух идентичных испытаниях заряда / разряда 91 стартерной батареи. Производительность различается на +/– 15% между тестом 1 и тестом 2. Тесты проводились в соответствии с SAE J537 Предоставлено Cadex (2005)

При оценке результатов теста батареи задается вопрос: «С каким стандартом сравниваются показания?» Если выполняется классический цикл заряда / разряда, который имеет большие неточности, тогда современные технологии тестирования не имеют эталонных показателей, и ученые могут спросить: «Какой метод более точен, метод разряда / заряда или другие развивающиеся технологии?» Это актуальный вопрос, поскольку появляются ненавязчивые технологии, которые позволяют протестировать батарею всего за несколько секунд.

Неинвазивный метод

Spectro ™ (от Cadex) использует многомодельную спектроскопию электрохимического импеданса (EIS), которая проверяет состояние батареи за секунды с помощью процесса сканирования. Неинвазивная технология сочетает EIS со сложным моделированием для оценки емкости, CCA и SoC с помощью матриц, также известных как справочные таблицы. Вот как это работает:

Синусоидальный сигнал нескольких частот вводится в батарею с напряжением в несколько милливольт.После цифровой фильтрации извлеченный сигнал формирует график Найквиста, на который накладываются различные электрохимические модели. Spectro ™ выбирает наиболее подходящие модели; неподходящие реплики отклоняются. Затем слияние данных сопоставляет значения ключевых параметров для получения оценок мощности и CCA. Рисунок 2 упрощенно иллюстрирует запатентованный процесс.

Рис. 2 Spectro ™ объединяет EIS со сложным моделированием для оценки емкости батареи и улучшения измерений CCA. Синусоидальный сигнал создает график Найквиста; Объединение данных коррелирует значения ключевых параметров для оценки емкости и CCA. патент США 7,072,871; Предоставлено Cadex

Заговор Найквиста был изобретен Гарри Найквистом (1889–1976), когда он работал в Bell Laboratories. Он представляет частотную характеристику линейной системы, отображающую как амплитуду, так и фазовый угол на едином графике с использованием частоты в качестве параметра. Горизонтальная ось X графика Найквиста показывает реальный импеданс в омах, а вертикальная ось Y представляет воображаемый импеданс.(См. BU-907: Проверка литиевых батарей, рис. 3.)

Емкость по сравнению с CCA

Стартерные батареи имеют два различных значения: CCA и емкость. Эти два прочтения разные; одно невозможно предсказать другое, и корреляция между ними практически отсутствует, за исключением, возможно, конца срока службы батареи. (См. BU-806, Отслеживание емкости и сопротивления батареи как часть старения)

Большинство экспресс-тестеров смотрят на внутреннее сопротивление и делают приближение CCA.Считывание сопротивления батареи относительно просто, но одно это не может предсказать емкость, а также не может сказать, когда заменить батарею, поскольку характеристика окончания срока службы в первую очередь связана с емкостью. Большинство стартерных батарей запускают двигатель с очень малой мощностью; внезапный отказ может произойти, когда емкость упадет ниже 30 процентов.

Некоторые тестеры аккумуляторов, в том числе Spectro ™, показывают «высокое сопротивление» при повышенных значениях омического сопротивления, что обычно связано с тепловым повреждением.В исправной стартерной батарее отображается однозначное значение в МОм, которое представлено R1 в модели Randles справа. (См. BU-902: Как измерить внутреннее сопротивление) Батареи, развивающие высокое сопротивление, имеют двузначные показания, и это может быть вызвано следующими условиями:

Randles Модель

1. Низкий уровень электролита (см. BU-804c: потеря воды, расслоение кислоты и поверхностный заряд)
2. Расслоение электролита (см. BU-804c: потеря воды, расслоение кислоты и поверхностный заряд)
3. Сульфатирование электродов (см. BU-804b: Сульфатирование и способы его предотвращения)
4. Плохие или изношенные сварные соединения пластин коллектора и столбов
5. Растрескивание пластины коллектора корродировано (см. BU-804a: Коррозия, выпадение и внутреннее короткое замыкание)
6. Плохое соединение аккумулятора на зажимах или внутри аккумулятора

R1 представляет собой сопротивление электролита, на которое влияют пункты 1 и 2 выше.Пункты с 3 по 6 относятся к R1, характеризующему сопротивление электролита, создаваемое низким расслоением электролита и / или кислоты, что отражено в пунктах 1 и 2 перечисленных выше условий. Пункты с 3 по 6 относятся к сульфатированию, коррозии и контактному сопротивлению от клемм батареи к электродам, а также электродов к электролиту.

Параллельная цепь R2 / C представляет сопротивление передачи заряда и скорость. Это означает, что энергия, необходимая для преодоления потенциального барьера на границе раздела электрод-электролит, активирует ион внутри электролита, что приводит к перемещению электронов от электрода к контактам.У плохой батареи сопротивление барьера выше, чем у хорошей батареи с большой емкостью. Ветвь R2 / C содержит секрет оценки мощности и отличается от более механических условий, зафиксированных в R1.

Возможность разделения отдельных компонентов в модели Randles, как это делает Spectro ™, позволяет улучшить оценку батареи, что сокращает замену батареи, особенно в течение гарантийного периода. «Высокое сопротивление» отличает аккумулятор с низким уровнем заряда от аккумулятора с настоящим дефектом.Тест можно провести с частичной зарядкой.

«Насколько точны показания?» автомеханики спрашивают. Это зависит от батареи. Неисправность можно с уверенностью диагностировать только при наличии явных симптомов. Новый аккумулятор или аккумулятор, который хранился на складе, может оказаться нестандартным при оценке емкости. Наилучшие результаты достигаются с «исправной» батареей, выведенной из эксплуатации. Точность также зависит от качества матрицы. (См. BU-905: Тестирование свинцово-кислотных батарей, матрица).

Хотя емкость и показания CCA четко обозначены на батарее, эти значения не всегда верны.CCA некоторых стартерных батарей оказывается выше или ниже, чем показано; знает только производитель. Из-за высокой стоимости тесты CCA после продажи батареи проводятся редко. Кроме того, новые батареи глубокого разряда показывают низкую емкость, что может привести к возврату по гарантии. Значения будут увеличиваться по мере форматирования батареи с использованием. (См. BU-701: Как заправить батареи.)

Последнее изменение: 17 ноя 2020

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта.Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок Следующий урок

Или перейти к другой артикуле

Батареи как источник питания Емкость измерительной ячейки

| Электронный дизайн

Загрузите эту статью в формате PDF.

От сотовых телефонов до электромобилей — каждый пользователь заботится о времени автономной работы. Разработчики систем усердно работают над максимальным временем работы, используя один из двух подходов: проектировать систему с батарейным питанием так, чтобы она эффективно потребляла электроэнергию, чтобы батареи служили дольше, или максимизировать количество энергии, доступной для системы с батарейным питанием.Чтобы максимально увеличить доступную мощность батареи, вы можете использовать батарею большего размера или меньшую батарею большой емкости. Поскольку большинство систем с батарейным питанием являются портативными, следует учитывать их вес и размер. Таким образом, использование большей батареи несколько противоречит цели меньшей и легкой.

Итак, при изготовлении батареи вам лучше всего будет изготовить батарею большой емкости. Батарея состоит из ячеек, расположенных последовательно для увеличения доступного напряжения и параллельно для увеличения доступного тока.Таким образом, батареи большой емкости состоят из ячеек большой емкости. Сегодня литий-ионный элемент используется в большинстве приложений с батарейным питанием, с отличным балансом размера, веса, доступного тока, емкости и стоимости.

Емкость литий-ионного элемента

Емкость литий-ионных элементов

или любого другого элемента в этом отношении измеряется в ампер-часах (Ач). Для обзора, один ампер-час означает, что вы можете получить один ампер из ячейки в течение одного часа. Итак, ампер-часы — это произведение ампер на часы.Аналогично, 1 Ач также означает, что вы можете потреблять 2 А в течение 0,5 часа или 0,25 А в течение четырех часов.

Емкость

Ач фактически является мерой хранимых кулонов. Если посмотреть на единицы измерения в ампер-часах, один ампер равен 1 кулону в секунду. Если вы умножите амперы на время, вы получите кулоны. Учитывая, что один час равен 3600 секундам, тогда 1 Ач равен 3600 ампер-секундам или (3600 кулонов в секунду) × секунды, что равняется 3600 кулонам накопленного заряда в ячейке. Обратите внимание, что для небольших элементов вы можете найти их емкость, измеренную в миллиампер-часах (мАч).Например, типичный литий-ионный аккумулятор 18650 будет хранить около 3 Ач или 3000 мАч.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f3f6d5f267ee2130ad» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы 0617 Zollo Fig1 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2017/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_0617Zollo_Fig=formng = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

1.На рисунке показан профиль разряда литий-ионного элемента. Верхняя строка представляет собой зависимость напряжения от времени, начиная с полного заряда и продолжая до достижения конечного напряжения разряда (EODV). Во время этого разряда ток постоянен. Измеренное время — это время, необходимое для разряда. Емкость элемента — это площадь под кривой разряда.

Вы также можете измерить емкость элемента в ватт-часах (Втч). Емкость Wh — это мера запасенной энергии. В единицах измерения один ватт — это один джоуль в секунду.Если вы умножите ватты на время, вы получите джоули. Учитывая, что один час равен 3600 секундам, тогда 1 Втч составляет 3600 ватт-секунд, или (3600 джоулей / секунду) × секунды, что равняется 3600 джоулей накопленной энергии в ячейке.

Однако типичный способ описания емкости литий-ионных элементов — это их зарядная емкость, или Ач. В оставшейся части этой статьи я буду рассматривать емкость исключительно в Ач.

Чтобы измерить емкость Ач, начните с полностью заряженного элемента. Самый простой способ измерить емкость элемента — потреблять постоянный ток в Х ампер до тех пор, пока он не разрядится.Ячейка считается разряженной, когда напряжение ячейки достигает конечного напряжения разряда (EODV).

Для практического измерения просто примените фиксированную нагрузку постоянного тока в X ампер и запустите часы. Чтобы быть уверенным в потребляемом токе, не полагайтесь на точность уставки нагрузки постоянного тока. Вместо этого измерьте ток, потребляемый нагрузкой. Мы назовем этот измеренный ток X амперами. Постоянно измеряйте напряжение на ячейке. Когда напряжение достигнет EODV, остановите часы.Допустим, это T часов (рис. 1) .

Теперь просто умножьте значение постоянного тока X ампер на измеренное время T. Результатом будет измеренная емкость X × T Ah. Емкость — это площадь под кривой зависимости тока от времени. В этой простой измерительной установке кривая зависимости тока от времени представляет собой не кривую, а прямую линию. Следовательно, вычисление площади под кривой просто X × T.

Факторы, влияющие на точность измерения емкости

В приведенном выше примере мы измеряли три параметра: ток, время и напряжение.Время можно измерить с чрезвычайной точностью, поэтому ошибка измерения времени вряд ли окажет серьезное негативное влияние на измерение емкости.

Точность измерения напряжения важна, потому что способность измерять напряжение — это то, что останавливает часы. Если измерение напряжения некачественное, он может остановить часы слишком рано, что приведет к заниженным результатам измерения емкости. Точно так же плохое измерение напряжения может привести к слишком поздней остановке часов, что приведет к завышению емкости.Хорошая новость заключается в том, что напряжение на ячейке со временем меняется медленно. Следовательно, ошибку измерения напряжения можно уменьшить, используя более длительное время интегрирования цифрового мультиметра, чтобы уменьшить шум, который может помешать качественному измерению напряжения. Поскольку напряжение изменяется медленно, можно безопасно использовать более длительное время интегрирования.

Точность измерения тока является доминирующим фактором при определении погрешности измерения емкости Ач. Низкая точность измерения тока будет означать плохое измерение емкости Ач.Чтобы получить четкое представление о качестве измерения емкости Ач, посмотрите характеристики текущего измерения, которое вы проводите.

Определение точности измерения емкости

При измерении емкости будет ошибка измерения емкости в виде коэффициента усиления в% от измерения емкости плюс срок смещения мАч ошибки за час измерения.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f3f6d5f267ee2130af» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы 0617 Zollo Fig2 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2017/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_0617Zollo_Fig2.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

2. Система питания Keysight Advanced Power System (APS) — это семейство блоков питания постоянного тока, состоящее из 24 моделей мощностью 1000 Вт (вверху) и 2000 Вт (внизу). Эти источники питания могут как подавать питание, так и действовать как нагрузка с постоянным током, обеспечивая при этом очень высокую точность измерения тока. Для получения дополнительной информации посетите www.keysight.com/find/APS.

Рассмотрим пример измерения мощности с источником питания Keysight APS 1000 Вт, модель N7950A, номинальным напряжением 9 В и ± 100 А (рис. 2) . Этот источник питания является двухквадрантным, что означает, что он может как источник (положительный ток до +100 А), так и сток (отрицательный ток до 100 А). Это делает его отличным инструментом для зарядки и разрядки ячеек.

При разрядке элемента или уменьшении тока N7950A действует как электронная нагрузка постоянного тока (электронная нагрузка), и поэтому его можно использовать для измерения емкости элемента с помощью метода, описанного выше.Примечание. В оставшейся части этой статьи я буду называть этот двухквадрантный источник питания электронной нагрузкой, поскольку мы используем его в качестве электронной нагрузки для разряда элемента и измерения емкости элемента.

Теперь, продолжая этот пример, мы измерим емкость большой ячейки, в которой мы можем протянуть постоянный ток 5 А. Эта большая ячейка представляет собой ячейку мешочного типа, используемую в электромобилях, возможно, с емкостью 10 Ач или выше (рис.3) .

Текущая точность измерения N7950A равна 0.05% + 3 мА в диапазоне от 0 до 10 А. Помните, ранее я сказал, что не имеет значения, на какой уровень постоянного тока был установлен ток, потому что мы будем использовать текущее измерение, чтобы точно определить, какой ток выводится из ячейки. N7950A также имеет точность временной развертки 0,01%.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f3f6d5f267ee2130b1» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы 0617 Zollo Fig3 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2017/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_0617Zollo_Fig3.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

3. Карманные литий-ионные аккумуляторы большого формата были разработаны для использования в электромобилях. Ячейки большого размера могут иметь емкость от 10 Ач до 40 Ач и более. Для сравнения в правом верхнем углу фото показаны типичные цилиндрические элементы 18650.

Чтобы определить коэффициент усиления погрешности измерения емкости, нам нужна сумма 0 с точностью измерения текущего коэффициента усиления.05% и точность временной развертки 0,01%. Следовательно, коэффициент выигрыша при измерении емкости составит 0,06% от измерения емкости. Итак, если мы измеряем емкость 10 Ач, то коэффициент усиления 0,06% приведет к (0,06% × 10 Ач) = 6 мАч погрешности.

Теперь давайте посмотрим на фиксированный срок. Ошибка смещения APS в нижнем диапазоне составляет 3 мА. Это говорит о том, что за период интегрирования будет ошибка 3 мА. В результате на каждый час измерения будет погрешность в 3 мАч. Если перевести это в более простую форму для расчета, это будет 0.833 мкАч за каждую секунду измерения.

Итак, сложим все вместе:

• Электронная нагрузка имеет ток с точностью измерения 0,05% + 3 мА.
• Электронная нагрузка имеет емкость точность измерения 0,06% + 0,833 мкАч / сек
• Мы измеряем ток 10 А в течение 1 часа, потому что ячейке требуется 1 час, чтобы достичь своего EODV, что «останавливает часы» при измерении емкости.
• Это будет 10 Ач емкости.
• Коэффициент увеличения погрешности емкости составит 0,06% от 10 Ач или 6 мАч.
• Срок смещения емкости будет 0,833 мкАч / сек для 3600 секунд = 3 мАч.
• Общая погрешность емкости составит 6 мАч + 3 мАч = 9 мАч погрешности на 10 Ач измерения емкости в течение 1 часа.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275b7f6d5f267ee1f4a05» data-embed-element = «aside» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Source Esb Looking For Части Rev Caps «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2006/08/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_SourceESB_Looking_for_partsREV_caps.png?auto=format&fit=max&w=1440} Литиевая батарея,% «Емкость»

и «Емкость батареи»,

, caption,% Методы оценки с использованием встроенной электроники (технический отчет)

Хигер, Дерек, Партридж, Майкл Э., Труллингер, Фон и Весоловски, Дэниел Эдвард. Методы оценки работоспособности и емкости литиевой батареи с использованием встроенной электроники.. США: Н. П., 2017. Интернет. DOI: 10,2172 / 1596204.

Хигер, Дерек, Партридж, Майкл Э., Труллингер, Фон и Весоловски, Дэниел Эдвард. Методы оценки работоспособности и емкости литиевой батареи с использованием встроенной электроники. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1596204

Хигер, Дерек, Партридж, Майкл Э., Труллингер, Фон и Весоловски, Дэниел Эдвард.Солнце . «Методы оценки работоспособности и емкости литиевых батарей с использованием встроенной электроники». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1596204. https://www.osti.gov/servlets/purl/1596204.

@article {osti_1596204,
title = {Методы оценки работоспособности и емкости литиевой батареи с использованием встроенной электроники.},
author = {Хигер, Дерек и Партридж, Майкл Э. и Труллингер, Фон и Весоловски, Дэниел Эдвард},
abstractNote = {В этом отчете подробно рассказывается о работе Sandia National Laboratories по разработке системы управления литий-ионными батареями (BMS), предназначенной для определения состояния заряда (SOC) и состояния здоровья (SOH) батареи.Целью было создать BMS, которая предоставляет расширенную информацию о SOH, не усложняя оборудование, уже необходимое для мониторинга безопасности батарей. Аппаратное обеспечение разработано с учетом низких требований к процессору и относительно недорогих компонентов, предлагая при этом несколько высокопроизводительных функций управления батареями, таких как связь, автоматическое обнаружение SOC, отслеживание емкости и несколько характеристик SOH. Методы определения емкости включают подсчет кулонов и расчет напряжения с компенсацией сопротивления.Также были рассмотрены несколько методов оценки SOH, включая отклонения в емкости с использованием подсчета кулонов, анализ сопротивления постоянному току и анализ сопротивления во временной области.},
doi = {10.2172 / 1596204},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1596204}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{10}
}

Состояние заряда аккумулятора — что это такое и как оно измеряется

Считала эту статью полезной?
Подпишитесь на нашу рассылку новостей!

Информация о состоянии заряда аккумулятора похожа на информацию о количестве топлива в топливном баке: это важная информация как для спокойствия, так и для безопасности.Чтобы избежать застревания с разряженной батареей, необходим точный мониторинг батареи.

• Метод ареометра — Использование ареометра позволяет измерить удельный вес вашей батареи, но это можно сделать только с залитыми батареями, а не с малообслуживаемыми, абсорбирующими стеклянными матами или гелевыми батареями. Использование ареометра — потенциально опасная и грязная работа, связанная с контактом с раствором аккумуляторной кислоты и сульфата свинца.
• Метод вольтметра — Мониторинг напряжения позволяет измерять потенциальный заряд аккумулятора.Разница между полностью заряженной батареей и полностью разряженной составляет всего 1,0 В в системе с 12 В, поэтому измеритель должен иметь хорошее разрешение и точность. Этого метода обычно достаточно для контроля аккумуляторов, которые периодически используются, например стартерных или подруливающих аккумуляторов. Однако, чтобы это измерение было достоверным, аккумулятор не должен заряжаться или разряжаться более 12 часов. Это делает этот метод непригодным для мониторинга домашних аккумуляторов, которые большую часть времени находятся в состоянии заряда или разряда.
• Метод оставшихся ампер-часов — Лучший способ точно измерить состояние заряда батареи — это постоянно контролировать напряжение, силу тока и оставшиеся ампер-часы. Это комплексный расчет доступной энергии, потребляемой энергии и энергии, возвращаемой батарее при зарядке. Это также добавляет в уравнение важный элемент времени. Blue Sea Systems рада представить систему мониторинга аккумуляторов в VSM 422, которая сочетает в себе лучшие характеристики мониторинга напряжения и тока при использовании внутреннего компьютера для расчета состояния заряда в условиях как высокого, так и низкого тока.Предлагая точный и своевременный мониторинг состояния заряда аккумулятора, VSM 422 предоставляет яхтсменам жизненно важную информацию, чтобы гарантировать, что они никогда не пострадают от разрядки аккумулятора в море — основной причины, по которой лодке требуется помощь при буксировке.

Калькулятор емкости аккумулятора

Если вы хотите преобразовать между ампер-часами и ватт-часами или найти коэффициент заряда аккумулятора, попробуйте этот калькулятор емкости аккумулятора. Это удобный инструмент, который поможет вам понять, сколько энергии хранится в батарее вашего смартфона или дрона.Кроме того, он предоставляет вам пошаговые инструкции по расчету ампер-часов и ватт-часов, так что вы тоже сможете выполнить все эти вычисления самостоятельно!

Хотите знать, как долго ваше электрическое устройство будет работать от этой батареи? Посмотрите калькулятор времени автономной работы!

Что такое аккумулятор в ампер-часах?

Основная функция батареи — накапливать энергию. Обычно мы измеряем эту энергию в ватт-часах, что соответствует одному ватту мощности, выдерживаемой в течение одного часа.

Если мы хотим подсчитать, сколько энергии — то есть, другими словами, сколько ватт-часов — хранится в батарее, вам нужна информация об электрическом заряде в батарее. Это значение обычно выражается в ампер-часов, — ампер (единиц электрического тока), умноженных на часы (единицы времени).

Формула емкости аккумулятора

Как вы, возможно, помните из нашей статьи о законе Ома, мощность P электрического устройства равна напряжению В , умноженному на ток I :

P = V * I

Поскольку энергия E — это мощность P , умноженная на время T , все, что нам нужно сделать, чтобы найти энергию, запасенную в батарее, — это умножить обе части уравнения на время:

E = V * I * T

Надеюсь, вы помните, что ампер-часы являются мерой электрического заряда Q (емкость аккумулятора).Следовательно, окончательный вариант формулы емкости аккумулятора выглядит так:

E = V * Q

где

• E — энергия, запасенная в батарее, выраженная в ватт-часах;
• В — напряжение аккумуляторной батареи;
• Q — емкость аккумулятора, измеряемая в ампер-часах.

Как рассчитать ампер-часы?

Предположим, вы хотите узнать емкость аккумулятора, зная его напряжение и запасенную в нем энергию.

1. Запишите напряжение. В этом примере мы возьмем стандартную батарею на 12 В.

2. Выберите количество энергии, хранящейся в аккумуляторе. Допустим, это 26,4 Втч.

3. Введите эти числа в соответствующие поля калькулятора ампер-часов батареи. Он использует формулу, упомянутую выше:

E = V * Q

Q = E / V = ​​26,4 / 12 = 2,2 Ач

4. Емкость аккумулятора равна 2.2 Ач.

Калькулятор емкости аккумулятора: расширенный режим

Если вы откроете расширенный режим этого калькулятора емкости батареи, вы сможете вычислить три других параметра батареи.

1. C-скорость аккумулятора. C-rate используется для описания скорости зарядки и разрядки аккумулятора.