Что такое емкость аккумулятора: Что такое емкость аккумуляторной батареи. Как измерить емкость аккумулятора.

Емкость аккумулятора

Стандартная современная 12-вольтовая автомобильная аккумуляторная батарея выполнена из шести последовательно соединенных между собой блоков разноименно заряженных пластин, каждый из которых и представляет собой простейший аккумулятор с выходным напряжением около 2 вольт. Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO₂), а электрод со знаком минус – решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Полублоки разноименно заряженных пластин вставляются друг в друга. Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1,27-1,29 г/см³). Полюса (баретки) крайних элементов соединяются с расположенными снаружи корпуса контактными выводами – борнами.

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь.

Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO₄), а плотность электролита начинает падать. В итоге в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс – заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:

– на положительной пластине: PbO₂ + H₂SO₄ = PbSO₄ + H₂O + 2e;

– на отрицательной пластине: Pb + H₂SO₄ = PbSO₄

+ H₂ – 2e.

Количество запасаемой аккумулятором энергии (емкость акб) определяется объемом активной массы и электролита.

Поскольку автомобильная 12-вольтовая аккумуляторная батарея состоит из шести аккумуляторных элементов, соединенных в батарею последовательно, то по сути устройство, в повседневном обиходе называемое «аккумулятор», на самом деле – батарея из нескольких аккумуляторов.

Впервые серийно аккумуляторные батареи стали устанавливать на автомобили Cadillac в 1912 г. На первых автомобилях аккумуляторные батареи были снимаемые, т. к. из-за отсутствия бортового генератора после разряда их приходилось подзаряжать от внешнего источника тока.

В автомобиле аккумуляторная батарея выполняет три функции: во-первых, запускает двигатель, во-вторых, питает бортовые электрические устройства в то время, когда двигатель не работает, и, наконец, при работающем двигателе помогает генератору, когда тот не справляется с нагрузкой в бортовой электрической сети.

Выбрать аккумулятор по емкости вы можете на этой странице нашего сайта.

Ёмкость аккумуляторов в mAh и Wh: ammo1 — LiveJournal

?

Алексей Надёжин (ammo1) wrote,
2015-02-03 14:05:00

Categories:

• catIsShown({ humanName: ‘техника’ })” data-human-name=”техника”> Техника
• Технологии
• Лытдыбр
• Cancel

Как часто случается в нашем несовершенном мире, общепринятой единицей измерения ёмкости аккумуляторов стала единица, не способная точно отразить ёмкость – миллиампер-часы (mAh, мАч, мА·ч). Многие производители пытались “привить” населению “правильную” единицу измерения – ватт-часы (Wh, Втч, Вт⋅ч), но почему-то она до сих пор не прижилась.

Объясню, почему ватт-часы “правильная единица”, а миллиампер-часы (или ампер-часы) “неправильная”. Аккумуляторы и аккумуляторные сборки бывают на разное номинальное напряжение, например 1.2, 3.6, 3.7, 7,4, 11.1, 14.8 V. При этом аккумулятор 7. 4 V 2000 mAh имеет вдвое большую ёмкость, чем 3.7 V 2000 mAh, с ватт-часами такой путаницы не будет – первый аккумулятор имеет ёмкость 14.8 Wh, второй 7.4 Wh. В данном случае, чтобы получить ватт-часы я просто умножил номинальное напряжение аккумулятора на заряд в ампер-часах (1Ah=1000mAh).

Но это ещё не всё. Давайте посмотрим, как разряжается Li-ion аккумулятор от смартфона Cubot S200.

В процессе разряда напряжение на аккумуляторе меняется. У нашего литий-ионного аккумулятора оно падает от 4.291 V до 3.0 V.

При этом в характеристиках аккумулятора указывается среднее напряжение 3.7 V и заряд в миллиампер-часах для этого напряжения. Реальное количество энергии, которое выдаст аккумулятор, можно посчитать лишь в ватт-часах, умножая текущее напряжение на текущий ток в каждый момент времени и получая итоговое значение ёмкости из суммы этих значений, разделив её на количество таких подсчётов в час.

Анализатор разряжал аккумулятор 36694 секунды, поддерживая постоянный ток разряда 301 mA. Если просто умножить 301 на 36694 и разделить на 3600 (количество секунд в часе) получим 3068 mAh. Умножим это значение на номинальное напряжение аккумулятора 3.7 V и разделим на 1000. Получится 11.35 Wh.

А что же на самом деле?

Анализатор замеряет значения напряжения 10 раз в секунду. Умножив каждое значение напряжения на ток разряда получим мощность во время каждого замера. Сложим значения мощностей всех 366913 замеров и разделим на количество замеров в час (36000).

C вашего позволения, скриншоты 366893 промежуточных строк я приводить не буду. 🙂

Получается значение 11.78 Wh – реальное количество энергии, которое выдал аккумулятор. Если разделить это значение на 3.7V получим расчётный заряд 3184 mAh.

Расхождение реального количества энергии, которую выдал аккумулятор, отличается от расчётного на 3.8%, именно такая ошибка получится, если измерять не ватт-часы, а миллиампер-часы, выданные аккумулятором.

Справедливости ради надо сказать, что у обычных аккумуляторов это расхождение обычно составляет около одного процента.

Именно поэтому все устройства, измеряющие ёмкость аккумуляторов в миллиампер-часах дают лишь приблизительные результаты, ведь напряжение в процессе разряда меняется, а это не учитывается.

Точные результаты могут быть только в ватт-часах при условии, что в процессе разряда делается множество измерений.

Tags: Полезное, Электроника

Subscribe

• Тройная акция по дебетовой карте Альфабанка

  Те, у кого до сих пор нет дебетовой карты Альфабанка, сейчас могут заказать её по специальной ссылке и получить в подарок универсальный сертификат на…

• Фестиваль Платформа будет в эти выходные

  Как всегда случайно, и как всегда в последний момент узнал, что крупнейший фестиваль альтернативной музыки “Платформа” пройдёт в эти выходные с 30…

• Обзор USB 3.0 хаба Orico PW4U-U3 с кабелем 1.8 м: хаб, который смог

  USB 3.0 штука капризная, добиться устойчивой работы внешнего жёсткого диска с удлинением кабеля более 1 метра весьма затруднительно, а тут кабель…

Photo

Hint http://pics. livejournal.com/igrick/pic/000r1edq

Previous
← Ctrl ← Alt

• 1
• 2

Next
Ctrl → Alt →

• Тройная акция по дебетовой карте Альфабанка

  Те, у кого до сих пор нет дебетовой карты Альфабанка, сейчас могут заказать её по специальной ссылке и получить в подарок универсальный сертификат на…

• Фестиваль Платформа будет в эти выходные

  Как всегда случайно, и как всегда в последний момент узнал, что крупнейший фестиваль альтернативной музыки “Платформа” пройдёт в эти выходные с 30…

• Обзор USB 3.0 хаба Orico PW4U-U3 с кабелем 1.8 м: хаб, который смог

  USB 3.0 штука капризная, добиться устойчивой работы внешнего жёсткого диска с удлинением кабеля более 1 метра весьма затруднительно, а тут кабель…

Что такое SOC и SOH батареи, как их измерить?

Тема 5 минут чтения

Последнее обновление: 13 июня 2023 г.

Что такое SoC (состояние заряда) и SoH (состояние работоспособности) для аккумулятора?

Понимание и мониторинг состояний ячеек в определенный момент времени часто необходимы при разработке аккумуляторов для оптимизации их использования.

Возможно, вы захотите лучше понять состояние заряда $\mathrm{(SoC)}$ и состояние работоспособности $\mathrm{(SoH)}$ аккумулятора. Эти параметры важны, потому что они напрямую связаны с производительностью батареи.

Состояние работоспособности $\mathrm{(SoH)}$ и состояние заряда $\mathrm{(SoC)}$ являются ключевыми показателями качества, поскольку они предоставляют очень полезные данные, необходимые для оптимизации системы управления батареями. (БМС).

Состояние заряда и состояние здоровья — разные параметры, которые иногда можно спутать. Цель этой статьи состоит в том, чтобы дать четкое определение каждому термину и объяснить его значение и использование.

$\mathbf{SoC}=$ Состояние заряда

Состояние заряда аккумулятора описывает разницу между полностью заряженным аккумулятором и таким же аккумулятором в процессе эксплуатации.

Он связан с оставшимся количеством электроэнергии, доступной в ячейке.

Определяется как отношение оставшегося заряда батареи к максимальному заряду, который может обеспечить батарея. Он выражается в процентах, как показано ниже.

$$\mathrm{SoC/\%}=100\frac{(Q_0+Q)}{Q_{\mathrm{max}}}=\mathrm{SoC_0/\%}+100\frac{Q}{ Q_{\mathrm{max}}} \tag{1}$$

$Q_0/\mathrm{mAh\;}=$ Начальный заряд батареи.

$Q/\mathrm{мАч\;}=$ Количество электроэнергии, отдаваемой батареей или подводимой к ней. Отсюда следует условность тока: он отрицательный во время разряда и положительный во время заряда.

$Q_{\mathrm{max}}/\mathrm{mAh\;}=$ Максимальный заряд, который может храниться в аккумуляторе.

$\mathrm{SoC_0/\%}=$ Начальное состояние заряда $\mathrm{(SoC/\%)}$ аккумулятора.

• Если батарея новая: $Q_{\mathrm{max}}=C_{\mathrm{r}}$ и $Q_0=0,5\,Q_{\mathrm{max}}$ обычно. $C_{\mathrm{r}}$ – номинальная емкость батареи, указанная производителем.

• Если аккумулятор полностью заряжен: $Q_0=Q_{\mathrm{max}}$ и $\mathrm{SoC_0}=100\%$.

Рисунок 1: Динамика $\mathbf{S_0C_0}$ аккумулятора во время заряда и разряда

Состояние заряда можно рассматривать и наоборот, и оно называется глубиной разряда $\mathrm{(DoD)}$. Он рассчитывается следующим образом:

$$\mathrm{DoD/\%}=100-\mathrm{SoC/\%}\tag{2}$$

$\mathbf{SoH}=$ State-of -Здоровье

Состояние работоспособности (SoH батареи) описывает разницу между изучаемой батареей и свежей батареей и учитывает старение элемента.

Определяется как отношение максимального заряда батареи к ее номинальной емкости. выражается в процентах, как показано ниже. $$

$Q_{\mathrm{max}}/\mathrm{мАч\;}=$ Максимальный доступный заряд батареи

$ C_{\mathrm{r}}=$ Номинальная емкость

Рисунок 2: Эволюция $\mathbf{SoH}$ батареи в процессе старения

На профиль разряда вторичной батареи влияет ее состояние. Чем ниже $\mathrm{SoH}$, тем быстрее разряжается батарея, как показано на рисунке 3 ниже.

Рисунок 3: $\mathbf{U}$ против . $\mathbf{t}$ во время циклов зарядки и разрядки аккумулятора для разных $\mathbf{SoH}$

 

Как измерить $\mathbf{SoC}$ и/или $\mathbf{SoH}$ с помощью потенциостата / гальваностата BioLogic или циклера батареи батарея (измерение тока и времени). Для этого подходят методы гальваностатического циклирования с ограничением потенциала (GCPL), а также методы хронопотенциометрии (CP) и постоянного тока (CC).

Одним из доступных способов определения $\mathrm{SoH}$ является знание количества заряда $Q$, которое может храниться на определенном этапе. Поэтому EC-Lab 9Для этой цели можно использовать методику определения емкости батареи (BCD) 0095®

или BT-Lab ^® .

Состояние заряда Состояние здоровья Определение емкости батареи (BCD) Номинальная емкость GCPL (гальваностатический цикл с ограничением потенциала) Постоянный ток (CC) Хронопотенциометрия (ХП)

Другие статьи, связанные с батареями.

..

• chevron_right

Связанные продукты

• chevron_right

Циркулятор аккумуляторов BCS-800 серии

Серия BCS-800 представляет собой модульную систему циклирования аккумуляторов, предназначенную для удовлетворения потребностей каждого уровня производственно-сбытовой цепочки аккумуляторов, от исследований и разработок до пилотного производства, от производственных испытаний до контроля качества. Состоящие из трех основных продуктов (BCS-805, 810 и 815), эти передовые аккумуляторные циклеры предлагают 8 независимых каналов с максимальным током ±150 мА, ±1,5 А и ±15 А соответственно на канал.

Сопутствующие аксессуары

• chevron_right

Понимание ампер-часов батареи

Когда дело доходит до оценки срока службы батареи, одним из самых полезных инструментов, который мы можем использовать, является номинальная мощность батареи в ампер-часах. Однако, хотя ампер-часы могут рассказать нам о емкости батареи, они работают не совсем так, как можно было бы ожидать. Как и в большинстве случаев, расчеты, необходимые для создания батареи, более сложны, чем обычному человеку интересно знать. К счастью, у нас есть краткое и простое руководство, которое поможет вам понять, что на самом деле означают ампер-часы и как их читать, когда вы покупаете аккумулятор.

Определение номинальной мощности в ампер-часах

Прежде чем сравнивать батареи, сначала нужно узнать, где искать ампер-часы на вашей батарее. Если вы ищете аккумуляторы глубокого разряда, номинальная мощность в ампер-часах будет четко отображаться на аккумуляторе или в соответствующей информации о продажах. Если вы не можете найти номинал батареи в ампер-часах, возможно, это потому, что вы ищете пусковую батарею, которая не предназначена для обеспечения непрерывной мощности в ампер-часах. Убедитесь, что вы ищете правильный тип батареи.

Что такое Ампер-часы?

Ампер-час – это рейтинг, используемый для того, чтобы сообщить потребителям, какую силу тока батарея может обеспечить ровно в течение одного часа. В небольших батареях, таких как те, которые используются в персональных испарителях, или в стандартных батареях размера AA, рейтинг ампер-часов обычно указывается в миллиампер-часах или (мАч). Для больших аккумуляторов номинал обозначается аббревиатурой Ah. Большинство аккумуляторов глубокого разряда сообщают вам рейтинг Ач при нескольких рейтингах С. Рейтинг C говорит вам, сколько ампер-часов батарея может обеспечить в течение очень определенного периода времени. Например, при C/5 батарея может безопасно обеспечить 26,8 ампер-часов. Это означает, что он подает 26,8 ампер в течение 5 часов без пропадания. Между тем, та же батарея может безопасно обеспечить 36 ампер-часов в течение 100 часов. В зависимости от того, сколько раз вы собираетесь использовать аккумулятор (ежедневно или время от времени), вам нужно будет сравнить ампер-часы для разных рейтингов C. Однако, если вы не уверены, какой рейтинг C использовать, лучше всего выбрать C/20, потому что это золотая середина, которая даст вам общее представление о производительности батареи.