Емкость аккумулятора в чем измеряется: Что такое емкость аккумуляторной батареи. Как измерить емкость аккумулятора.

Содержание

Что такое Wh: что это за единица измерения, чему она равна

Что такое Wh? Выражение Wh часто можно найти на аккумуляторах различных устройств, а иногда рядом с более известным обозначением mAh. Оба выражения имеют разное значение и показывают разные параметры аккумулятора, но имеют общий смысл — показать пользователю устройства возможности аккумулятора. Чтобы правильно уловить смысл и понять, что такое Wh, нужно подробно разобраться и со вторым смежным обозначением mAh.

Что такое mAh?

Выражение mAh — общеизвестный показатель емкости небольших аккумуляторов. То есть аккумуляторы телефонов и ноутбуков не такие мощные, как аккумуляторы автомобилей. Поэтому их емкость чаще всего измеряется в mAh (миллиампер-час). Емкость больших аккумуляторов измеряется в Ah — в ампер-часах. То есть mAh в небольших аккумуляторах — это производная от Ah, потому что «мили» указывает, что это «тысячная доля».

По факту, mAh используется для трансляции объема заряда небольшой батареи, а именно: количество заряда, который сможет отдать батарея, если сила тока не будет превышать один миллиампер.
Например, если на аккумуляторе телефона вы нашли обозначение его объема в 4000 mAh, тогда, по факту, это означает, что этот аккумулятор сможет выдавать ток силой в 4 ампера в период одного часа времени или силой в 1 ампер в течение 4 часов времени. Если простыми словами, то чем интенсивней будет использоваться устройство, тем быстрее оно будет разряжаться.

На деле получается так, что обозначение емкости в mAh — это довольно запутанный показатель, который для пользователя не несет никакой информативности. По сути, это маркетинговый ход производителей аккумуляторов, который работает на восприятии, типа «чем больше цифра емкости, тем лучше». Выбирая устройство и обращая внимание на емкость аккумулятора, пользователи именно так и полагают, что чем больше значение в mAh, тем «мощнее аккумулятор». Но это не совсем корректно.

Что такое Wh?

Единица измерения Wh показывает не емкость аккумулятора, а количество сохраненной мощности. То есть Wh — это ватт-часы. Другими словами этот показатель показывает какую мощность может выдавать устройство в течение часа. Допустим мы видим на аккумуляторе устройства обозначение 100 Wh. По сути, нам эта цифра говорит, что данный аккумулятор может выдать за один час 100 Ватт мощности. Если мощности требуется меньше, тогда время работы аккумулятора удлиняется. Например тот же аккумулятор мощностью в 100 Wh, при затратах в 10 Ватт в час сможет проработать 10 часов.

Для пользователя этот показатель мощности намного проще для понимания. К примеру, пользователь видит, что аккумулятор его ноутбука обладает мощностью 100 Wh. В характеристиках ноутбука указано, что при максимальной нагрузке он потребляет 25 Ватт в час. Таким образом несложно посчитать, что полного заряда аккумулятора хватит на 4 часа интенсивной работы на ноутбуке.

Что такое Wh и mAh: разница и сравнение

Чуть выше мы в двух словах «пробежались» и уяснили, что такое Wh и mAh. Если коротко, тогда:

Если отталкиваться от логики и «правильности» обозначения параметров аккумулятора, тогда «правильнее» использовать Wh, потому что этот параметр наиболее информативен для пользователя. При этом параметр Wh для обозначения мощности аккумулятора применяется не часто. Параметр mAh наиболее часто применяется, но он не такой информативный для пользователя, потому что он не всегда корректно отражает мощность аккумулятора и чтобы ее понять, пользователю нужно применить математические способности.

Аккумуляторы могут быть разными. Помимо емкости и мощности, немаловажным параметром является напряжение аккумулятора. Например часто можно встретить аккумулятор с напряжением в 1.5, 3.5, 3.8, 4.5, 7.4, 11, 12, 14.8 Вольт и др. Номинальное напряжение напрямую влияет на мощность аккумулятора, даже при одинаковой емкости. Давайте рассмотрим три условных аккумулятора:

3.5V 3000 mAh;

4.5V 3000 mAh;

11V 2000 mAh.

На первый взгляд обычного пользователя первые два аккумулятора выглядят практически одинаковыми, но второй при детальном рассмотрении окажется «слабее». Такие суждения возникают потому что первым делом пользователь обращает внимание на показатель «mAh». А мы помним, что маркетологи нам говорят, что «чем больше, тем лучше». Чтобы проверить правдивость первых суждений, нам нужно вычислить настоящую мощность аккумуляторов, которая выражается в Wh. Чтобы это сделать, нам нужно значение номинального напряжения умножить на значение емкости, при этом нужно помнить, что условные 3000 mA — это 3 А. После несложной математической операции мы получим следующие результаты для тех же самых аккумуляторов:

10.5 Wh;

13.5 Wh;

22 Wh.

Как видно из вычислений, что возникает путаница, потому что первые два аккумулятора совсем не одинаковы и второй аккумулятор мощнее первого. А последний третий аккумулятор оказался мощнее всех, притом что у него самая маленькая емкость в mAh. Из этого следует, что если бы мощность аккумулятора всегда указывалась в Wh, тогда пользователей не вводили бы в заблуждение при поиске «самого мощного аккумулятора».

Умножение номинального напряжения на его емкость показывает расчетную мощность аккумулятора. По факту, чтобы рассчитать мощность более точно, нужно применить вычислительные приборы, замерить параметр аккумулятора в момент его разряжения. Но на практике, такие простые расчеты мощности показывают максимально близкие показатели к реальности. Поэтому перед покупкой устройства обращайте внимание на показатель Wh. Если его нет, тогда рассчитывайте самостоятельно, потому что он наиболее точно показывает возможности будущего аккумулятора.

Заключение

Что такое Wh? Wh — это наиболее оптимальный и «правильный» показатель мощности аккумулятора устройства. Многие производители устройств начали указывать в качестве параметра мощности именно Wh. Это хорошая тенденция, потому что именно этот параметр не вводит в заблуждение пользователей.

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства.

Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время.

Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы	Относительная емкость, %
0,1	37
1,3	48
0,7	53
1,9	76
4,2	84
9,2	92
20	100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE (Kongter): модель Kongter BT-3915 для измерения внутреннего сопротивления батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения.

Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

Прибор позволяет измерять следующие параметры:
Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).
Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)
Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)
Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ	Преимущества	Недостатки
Подкл ючение нагрузки	Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования	Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры	Портативность устройств Простота использования Быстрое проведение измерений, особенно многократных Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов	Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд	Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ	Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ	Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита	Способ применяется только для обслуживаемых батарей

См.

также

Цены на приборы для проверки аккумуляторных батарей

Анализаторы и тестеры аккумуляторных батарей

Блоки нагрузки для аккумуляторных батарей

Кулон – тестеры / индикаторы емкости свинцовых аккумуляторов

Локализатор повреждения в системах постоянного тока

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Подпишитесь на рассылку новых материалов!

Имя

E-mail *

Согласие на отправку персональных данных *

* – Обязательное для заполнения

См. также:

Измерение емкости ячейки | Electronic Design

Загрузите эту статью в формате PDF.

От сотовых телефонов до электромобилей каждый пользователь беспокоится о времени работы. Разработчики систем усердно работают над тем, чтобы максимально увеличить время работы, используя один из двух подходов: спроектировать систему с батарейным питанием так, чтобы она эффективно потребляла электроэнергию, чтобы батареи работали дольше, или максимизировать количество энергии, доступной для системы с батарейным питанием. Чтобы максимизировать доступную мощность батареи, вы можете использовать большую батарею или меньшую батарею большой емкости. Поскольку большинство систем с батарейным питанием портативны, следует учитывать вес и размер. Таким образом, использование батареи большего размера несколько противоречит цели меньшего и легкого.

Итак, при сборке батареи вам лучше всего создать батарею большой емкости. Батарея состоит из элементов, соединенных последовательно для увеличения доступного напряжения и параллельно для увеличения доступного тока. Таким образом, аккумуляторы большой емкости строятся из элементов большой емкости. Сегодня литий-ионный элемент является основным элементом для большинства приложений с батарейным питанием, с отличным балансом размера, веса, доступного тока, емкости и стоимости.

Емкость литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные элементы или любые другие элементы имеют емкость, измеряемую в ампер-часах (Ач). Для справки, один ампер-час означает, что вы можете потреблять один ампер из ячейки в течение одного часа. Итак, ампер-часы — это произведение ампер-часов. Точно так же 1 Ач также означает, что вы можете потреблять 2 А в течение 0,5 часов или 0,25 А в течение четырех часов.

Ач емкость фактически является мерой хранимых кулонов. Глядя на единицы, участвующие в ампер-часах, один ампер равен 1 кулону в секунду. Если умножить ампер на время, то получится кулон. Учитывая, что один час равен 3600 секундам, тогда 1 Ач равен 3600 ампер-секундам или (3600 Кл/сек) × секунды, что равняется 3600 кулонам накопленного заряда в элементе. Обратите внимание, что для меньших ячеек вы можете найти их емкость, измеренную в миллиампер-часах (мАч). Например, типичный литий-ионный элемент 18650 будет хранить около 3 Ач или 3000 мАч.

1. На рисунке показан профиль разряда литий-ионного элемента. Верхняя линия представляет собой зависимость напряжения от времени, начиная с момента полного заряда и продолжая до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение конца разряда (EODV). Во время этого разряда ток постоянен. Измеряемое время представляет собой продолжительность времени, необходимого для разрядки. Емкость элемента – это площадь под кривой разряда.

Вы также можете измерить емкость ячейки в ватт-часах (Втч). Мощность Wh является мерой накопленной энергии. В единицах измерения один ватт равен одному джоулю в секунду. Если вы умножите ватты на время, вы получите джоули. Учитывая, что один час равен 3600 секундам, тогда 1 Втч равен 3600 ватт-секундам, или (3600 джоулей/секунду) × секунды, что равно 3600 джоулей энергии, запасенной в клетке.

Однако типичным способом описания емкости литий-ионных аккумуляторов является их зарядная емкость, или Ач. В оставшейся части этой статьи я буду рассматривать емкость исключительно в Ач.

Для измерения емкости Ач начните с полностью заряженного элемента. Самый простой способ измерить емкость элемента — подать постоянный ток X ампер, пока он не разрядится. Ячейка считается разряженной, когда напряжение на ячейке достигает конечного напряжения разряда (EODV).

Для практического измерения просто подключите фиксированную нагрузку постоянного тока 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 Х ампер. Постоянно измеряйте напряжение на ячейке. Когда напряжение достигает EODV, часы останавливаются. Допустим, это T часов (рис. 1) .

Теперь просто умножьте значение постоянного тока X ампер на измеренное время T. Результатом будет измеренная емкость X × T А·ч. 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, площадь под кривой рассчитывается просто как X × T.

Факторы, влияющие на точность измерения емкости

В приведенном выше примере мы измеряли три параметра: ток, время и напряжение. Измерение времени может быть выполнено с предельной точностью, поэтому ошибка в измерении времени вряд ли окажет серьезное негативное влияние на измерение емкости.

Точность измерения напряжения важна, поскольку возможность измерения напряжения — это то, что останавливает часы. Плохое измерение напряжения может привести к преждевременной остановке часов, что приведет к заниженному измерению емкости. Точно так же плохое измерение напряжения может привести к слишком поздней остановке часов, что приведет к завышению емкости. Хорошей новостью является то, что напряжение ячейки медленно меняется со временем. Таким образом, ошибку измерения напряжения можно уменьшить, используя более длительное время интегрирования цифрового мультиметра, чтобы уменьшить шум, который может помешать правильному измерению напряжения. Поскольку напряжение меняется медленно, безопасно использовать более длительное время интегрирования.

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

Определение точности измерения емкости

При измерении емкости будет погрешность измерения емкости в виде коэффициента усиления в % от измерения емкости плюс погрешность в мАч на час измерения.

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

Рассмотрим пример измерения емкости с помощью источника питания Keysight APS 1000 Вт, модель N7950A, рассчитанного на 9 В и ±100 А (рис. 2) . Этот источник питания является двухквадрантным, что означает, что он может как отдавать (положительный ток до +100 А), так и потреблять ток (отрицательный ток до –100 А). Это делает его отличным инструментом для зарядки и разрядки элементов.

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

Теперь, продолжая пример, мы измерим емкость большой ячейки, через которую мы можем получить 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 составляет 0,05 % + 3 мА в диапазоне от 0 до 10 А. Помните, ранее я сказал, что не имеет значения, на каком уровне постоянного тока установлен ток, потому что мы будем использовать измерение тока, чтобы точно определить, какой ток потребляется от ячейки. N7950A также имеет точность временной развертки 0,01%.

3. Крупноформатные литий-ионные аккумуляторы были разработаны для использования в электромобилях. Большие мешочные ячейки могут иметь емкость от 10 Ач до 40 Ач и выше. Для сравнения в правом верхнем углу фото показаны типичные цилиндрические ячейки 18650.

Чтобы определить коэффициент усиления погрешности измерения емкости, нам нужна сумма точности усиления измерения тока, равной 0,05 %, и погрешности временной развертки, равной 0,01 %. Следовательно, коэффициент усиления измерения емкости будет составлять 0,06% от измерения емкости. Таким образом, если мы измерим емкость 10 Ач, то коэффициент усиления 0,06% даст погрешность (0,06% × 10 Ач) = 6 мАч.

Теперь давайте посмотрим на фиксированный срок. APS в нижнем диапазоне имеет погрешность смещения 3 мА. Это говорит о том, что за период интегрирования будет ошибка 3 мА. В результате на каждый час измерения будет погрешность 3 мАч. Переводя это в более простую форму для расчета, это будет 0,833 мкАч на каждую секунду измерения.

Итак, складываем все вместе:

Электронная нагрузка имеет ток точность 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 требуется 1 час, чтобы ячейка достигла своего EODV, что «останавливает часы» при измерении емкости.
Это будет емкость 10 Ач.
Погрешность увеличения емкости будет составлять 0,06 % от 10 Ач или 6 мАч.
Условие смещения емкости будет составлять 0,833 мкАч/сек в течение 3600 секунд = 3 мАч.
Суммарная погрешность емкости составит 6 мАч + 3 мАч = 9 мАч погрешности при измерении емкости 10 Ач в течение 1 часа.

Емкость и срок службы батареи » Примечания по электронике

Понимание емкости и срока службы или срока службы батареи в наши дни важно, потому что важно знать, как долго она будет работать, прежде чем батарея разрядится.

Технология аккумуляторов Включает:
Обзор технологии аккумуляторов Определения и термины батареи Емкость и срок службы батареи Батареи / ячейки последовательно и параллельно Цинк-углерод Щелочные элементы Цинковые воздушные ячейки Литиевая первичная батарея NiCad NiMH литий-ион Свинцово-кислотный

Знание того, как оценить срок службы батареи до того, как она разрядится и потребует замены или подзарядки, очень важно в наши дни, когда так много электронных и электрических устройств питаются от батарей.

Информация о емкости батареи и ожидаемом сроке службы между зарядками перезаряжаемых батарей или о сроках замены неперезаряжаемых батарей может быть очень полезной.

Выбор аккумуляторов

Соответственно понятие срока службы аккумулятора и емкости аккумулятора очень важны не только для электронных схем и конструкторов, но и для всех, кто использует аккумуляторы.

Основная емкость аккумулятора

Чаще всего емкость аккумулятора измеряется с точки зрения фактического заряда, который он хранит. Это относится к току, который он может подавать, и как долго.

Как мы все знаем, аккумуляторов хватает только на определенное время, и часто кажется, что они разряжаются в самый неподходящий момент, однако, зная немного больше о емкости аккумулятора и времени автономной работы, можно спланировать их использование. чуть лучше.

Емкость аккумулятора, как перезаряжаемого, так и неперезаряжаемого, чаще всего измеряется в ампер-часах или миллиампер-часах.

Обычно ампер-часы используются для гораздо более крупных предметов, таких как автомобильные аккумуляторы или многие другие электрические устройства, где ток измеряется в амперах, единицами измерения будут ампер-часы.

Для небольших предметов, таких как батареи, используемые для питания электронного оборудования, емкость обычно измеряется в миллиампер-часах, хотя иногда эти цифры могут превышать 1000 миллиампер-часов, но это менее запутанно, чем измерение некоторых батарей определенного типа в миллиампер-часах. миллиампер-часы и другие в ампер-часах.

Обычно батареи, используемые для бытовой электроники, измеряются в миллиампер-часах, тогда как батареи для более тяжелых электрических систем, как правило, измеряются в ампер-часах.

Для некоторых батарей емкость указана на внешней стороне батареи, в то время как для других необходимо смотреть в техпаспорте.

В качестве примера типичная щелочная батарея AA может иметь емкость 2500 мАч или миллиампер-час. Это означает, что он может подавать 2500 мА или 2,5 ампера в течение часа или 1250 ампер в течение двух часов и так далее.

Это означает, что очень легко определить, как долго батарея может обеспечивать постоянный ток.

В миллиампер-часах:

Срок службы батареи (часы) = Емкость батареи (миллиампер-часы) Потребляемый ток (миллиамперы)

Или в ампер-часах:

Срок службы батареи (часы) = Емкость батареи (ампер-часы) Потребляемый ток ( ампер)

С помощью этих уравнений легко рассчитать, что батарея емкостью 700 мАч сможет обеспечить ток 20 мА в течение 700/20 = 35 часов.

Аккумуляторная батарея ААА емкостью 700 мАч

Реальность заряда батареи

Хотя теория о заряде и сроке службы батареи звучит хорошо, это всегда так просто.

Хотя может показаться, что максимальный заряд, удерживаемый аккумулятором, обеспечивает длительный срок службы при ожидаемых уровнях тока, идеальные характеристики вряд ли будут соответствовать действительности. На это есть несколько причин.

Внутреннее сопротивление: ВСЕ батареи имеют определенную степень внутреннего сопротивления, и по мере того, как элемент или элементы разряжаются, сопротивление увеличивается. Вполне вероятно, что сопротивление увеличится до такой степени, что внешнее напряжение упадет до значения, при котором его нельзя будет использовать должным образом, пока не будет исчерпан весь заряд.
Саморазряд: Одной из распространенных проблем с перезаряжаемыми батареями, хотя первичные элементы и батареи также подвержены, является саморазряд, при котором элементы теряют заряд в течение определенного периода времени.
Некоторые технологии лучше, чем другие, но это может означать, что если элемент или батарея были оставлены на некоторое время, то они не будут заряжаться так, как ожидалось.
Температура: Температура влияет на количество заряда, которое может обеспечить батарея. Аккумуляторы довольно чувствительны к температуре, и их всегда следует использовать при комнатной температуре. Если их использовать на морозе, то их КПД упадет, а значит и количество заряда, которое можно доставить.
Для первичных аккумуляторов и элементов, а также старым приемом, чтобы снять с них последний заряд (они всегда выходят из строя, когда замена недоступна), было их подогрев – не нагревать, а нагревать так, чтобы химическая активность внутри батареи или элемента увеличивается. Это может дать им короткую дополнительную жизнь, прежде чем будет найдена замена. Никогда не нагревайте их в духовке и т. д., так как это может привести к их взрыву, протечке и т. д.

Powerbank Емкость для подзарядки

Емкость внешнего аккумулятора важна при подзарядке таких устройств, как мобильный телефон.

Чтобы полностью зарядить телефон или другой электронный элемент, внешний аккумулятор должен иметь большую емкость, чем емкость заряжаемого устройства.

Само собой разумеется, что powerbank может передавать только тот заряд, который у него есть. В результате он должен содержать больше заряда, чем необходимо для передачи.

Это факт, что процесс зарядки никогда не бывает на 100% эффективным. В результате от блока питания требуется больше заряда, чтобы полностью зарядить аккумулятор электронного устройства.

Выбор различных типов повербанков

Например, iPhone X имеет емкость аккумулятора 2716 мАч согласно его спецификации. С большим блоком питания емкостью 25000 мАч должно быть возможно обеспечить чуть более 9 полных зарядок, но из-за эффективности зарядки и других потерь эта цифра не будет достигнута.

В результате любой блок питания должен иметь емкость, превышающую емкость аккумулятора телефона, если он должен обеспечивать полную зарядку.

Емкость аккумулятора, Втч

Еще один способ оценить емкость аккумулятора — посмотреть на мощность, которую он может обеспечить. Другими словами, он смотрит на напряжение, а также на ток, который он может обеспечить.

По сути, использование ватт-часов обеспечивает емкость батареи. Мощность определяет, сколько энергии хранится в аккумуляторе.

С точки зрения определения, ватт-час можно определить, умножив напряжение батареи на величину тока, которую батарея выдает за время, прежде чем она разрядится.

Емкость батареи = V I T

Где:
V = напряжение в вольтах
I = ток в амперах
T = время, в течение которого протекает ток, прежде чем аккумулятор разрядится.

Следует отметить, что напряжение батареи падает по мере того, как батарея приближается к концу своего заряда, поэтому обычно используется рабочее напряжение, а окончание заряда считается точкой, в которой напряжение батареи падает ниже допустимого значения.

Чтобы преобразовать ампер-часы в ватт-часы, просто необходимо умножить ампер-часы на напряжение.

Whoours=Amp-hoursVoltage

Обычно мощность аккумуляторов измеряется в ватт-часах, если только их емкость не очень мала. Возьмем, к примеру, типичный щелочной элемент типа АА. Обычно это может иметь емкость, измеренную в мАч, равную 2500. Если он имеет напряжение 1,5 вольта, то мощность будет составлять 2500 x 1,5 = 3750 милливатт-часов и делится на 1000 для преобразования в ватт-часы, это становится 3,75 Втч.

Емкость батареи, будь то первичная или перезаряжаемая батарея, ее емкость является одним из основных соображений. Количество заряда, которое он может удерживать, будет определять срок службы батареи в любой ситуации или при использовании.