Jak vypočítat kapacitu baterie

Baterie je navržena tak, aby akumulovala, ukládala elektřinu a předávala ji elektrickým spotřebičům. Jedním z nejdůležitějších parametrů, kromě startovacího proudu, velikosti a polarity, je kapacita baterie, která se měří v ampérhodinách. Jinými slovy, kapacita je množství elektřiny, které může plně nabitá baterie přenést za jednotku času. Po vybití na konečné minimální napětí, které je 10,5 voltů. Podívejme se na toto téma podrobněji.

Měření kapacity baterie v ampérhodinách

Podívejme se na ampérhodiny zjednodušeně na tomto příkladu: máme baterii s kapacitou 100 A/h. Jedná se o teoreticky novou, plně nabitou baterii, která dokáže dodávat proud 1A po dobu 100 hodin, dokud se nevybije na konečné minimální napětí 10,5 voltu. Pokud se tak stalo v odhadovanou dobu, pak kapacita v ampérhodinách odpovídá deklarovaným charakteristikám. V souladu s tím bude baterie produkovat 2 ampéry za 50 hodin. A to platí pro nové baterie. U starých, kvůli opotřebení, může takový test ukázat 50% vybití, což znamená, že je čas vyměnit baterii. Nová baterie ale nevydrží 50 ampér za 2 hodiny, protože do hry vstupuje zákon o energetické závislosti, který se vypočítává pomocí složitého matematického vzorce. Nebudeme ale naše čtenáře zahlcovat zbytečnými informacemi, protože v praxi spotřebitele nejspíše zajímá zbytková kapacita již použité baterie nebo vyhovění charakteristikám nové při nákupu v obchodě.

V současné době existuje poměrně dost testerů baterií, které během pár minut diagnostikují baterii a zobrazí indikátory zbytkové a rezervní kapacity baterie. Mimochodem, více o tom níže.

Výpočet množství rezervního výkonu v baterii

Rezervní výkon ukazuje, jak ampérhodiny v baterii ovlivňují provozní dobu připojeného elektrického spotřebiče. Tato charakteristika je určena dobou potřebnou k dodání proudu 25 A, než se baterie vybije na minimální povolené napětí 10,5 voltů. Neměří se v hodinách, ale v minutách.

Tato charakteristika je zpravidla indikována pouze u trakčních baterií používaných v nepřerušitelných zdrojích energie, solární energii a podobně. U startovacích autobaterií je důležitějším ukazatelem, zejména při testování staré baterie, zbytkový startovací proud, který klesá s dobou provozu baterie a je přímo závislý na zbytkové kapacitě baterie, přibližně 1 ampérhodina za 8 -10 ampér startovacího proudu.

Nominální a skutečná kapacita baterie

Bohužel všechny baterie, zejména startovací, podléhají chemickému stárnutí. Provozní podmínky a jízdní vzorce, frekvence startů, trvání cest a přítomnost dodatečného elektrického vybavení – to vše ovlivňuje výkon baterie. A čím pokročilejší je věk, tím více se jmenovité charakteristiky uvedené na pouzdru baterie liší od skutečných. Nová baterie s kapacitou 60 a/h a startovacím proudem 600A po 5 letech může ztratit až 50% své kapacity a podle toho i startovacího proudu. A nový, je-li to žádoucí, může být uveden do tohoto stavu za šest měsíců.

Skutečnou kapacitu staré baterie, například 75 Ah, lze měřit dvěma způsoby. První je připojit k baterii 1ampérový spotřebič, zásobit se voltmetrem, zaznamenat čas a počkat, až napětí klesne na 10,5 voltu. Docela těžké a dlouhé. Druhým způsobem je zajet na 5 minut do kompetentního autoservisu, autoelektrikář připojí k baterii tester a dá vám výsledek, který lze snadno dešifrovat: zbytkovou kapacitu baterie v ampérhodinách a zbytkovou startovací proud. A už budete mít kompletní informace, je čas vyměnit baterii nebo ještě vydrží sezónu.

Objednejte výběr baterie

• Autobaterie
• Motocyklové baterie
• Průmyslové baterie
• Trakční baterie
• Zařízení spouštěcí nabíjení
• Аксессуары

Kapacita baterie je množství elektrického náboje, které může baterie uložit a následně využít mobilním zařízením. Kapacita tedy určuje životnost baterie.

Vědecky se elektrický náboj měří pomocí elektroskopu jako síla interakce mezi nabitými deskami. Jednotkou náboje je coulomb (C). Ale není možné měřit sílu interakce mezi katodou a anodou uvnitř baterie, takže v praxi se neměří samotný náboj, ale elektrický proud, který může plně nabitá baterie vytvořit. Pokud se vybíjení provádí konstantním proudem, pak bude kapacita baterie tím větší, čím déle bude baterie fungovat. Pokud například baterie nepřetržitě dodává 1A po dobu 2 hodin, pak její kapacita bude 1A * 2 hodiny = 2 Ah. Elektrická kapacita baterie je míra nebo schopnost ukládat elektrický náboj. Jednotka kapacity baterie Ah byla zvolena pro pohodlí a jedná se o nesystémovou jednotku. Jednotka měření Ah (ampérhodina) se používá k označení kapacity autobaterií a mAh (1Ah = 1000mAh) k označení baterií mobilních zařízení. Hodnota 1 ampérhodina znamená, že lze zajistit proud 1 A po dobu jedné hodiny. Pokud se zeptáme na převod této jednotky měření na hlavní (SI), budeme mít:

1A*h = 1 C/s * 3600 s = 3600 °C

Technicky tester kapacity Baterie ukazuje dobu, po kterou bude baterie napájet připojenou zátěž.

Výpočet kapacity na základě hmotnosti a velikosti baterie

Obecně platí, že kapacita baterie závisí na typu elektrochemického obvodu a hustotě energie. To znamená, že kapacita bude přímo úměrná hmotnosti:

C=W*K₁ /PROTI

Kde:
C – kapacita (mAh)
W – hmotnost prvku (kg)
K₁ – hustota energie (Wh/kg)
V – jmenovité napětí

Například vypočtená kapacita prvku 523450 bude rovna: 0,02 kg * 200 Wh / 3,7 * 0,12 mAh / m3 = 1081 mAh (katalogová hodnota 1050 mAh).

Kapacitu můžete určit také tím, že znáte velikost baterie:

C = H * L * S * K₂

Kde:
C – kapacita (mAh)
H – tloušťka prvku (mm)
L – délka prvku (mm)
S – šířka prvku (mm)
K₂ – hustota energie (mAh/m 3 )

Například vypočtená kapacita prvku 523450 bude rovna: 5,2 mm * 34 mm * 50 mm * 0,12 mAh/m3 = 1060 mAh (katalogová hodnota 1050 mAh).

Kapacita baterie je velmi závislá na teplotě a proudu. Stejná baterie bude vykazovat nižší kapacitu při nízkých teplotách a vysokých proudech.

Měření kapacity

K měření kapacity se používá zátěžové zařízení, které baterii nejprve plně nabije a poté zcela vybije. Pro vybíjení se používá proměnná zátěž, která umožňuje fixaci vybíjecího proudu. Typicky je vybíjecí proud nastaven na stejnou kapacitu (1C). U vysokokapacitních baterií se navíc používá vybíjecí proud 0,5C a 0,2C.

Obecně platí, že hodnoty kapacity se liší při různých teplotách a úrovních proudu.

Degradace kapacity

Při skladování a používání baterií se kapacita postupně snižuje. To je způsobeno přítomností materiálových nečistot, kationtovým proudem a také různými vedlejšími chemickými reakcemi, které probíhají uvnitř baterie paralelně s hlavní redoxní reakcí. Například lithium (Li) může reagovat s elektrolytem, ​​pouzdrem nebo materiály elektrody. Nebo oxid kobaltnatý (CoO₂) se může pohybovat z katody na anodu. Množství „pracovní látky“ tak postupně klesá. Degradace nádoby během provozu se nazývá opotřebení a během skladování – stárnutí.

Obecně platí, že baterie rychleji degraduje, když je skladována v plně nabitém stavu (vysoké napětí), stejně jako při provozu při zvýšených teplotách a vysokých nabíjecích a vybíjecích proudech.

Poznámka:

Kapacitu lithiových baterií nelze obnovit.

Často kladené otázky:

• Jmenovitá kapacita by měla být uvedena na štítku baterie v mAh a Wh.
• Reálnou kapacitu zjistíte metodou zkušebního vybíjení.
• Po úplném nabití se provede stejnosměrný proud. Měří se a zaznamenává čas do konečného vybíjecího napětí.
• Pomocí vzorce C = I * H (kde I je proud v ampérech, H je čas v hodinách) se vypočítá skutečná kapacita baterie.

• Baterie telefonu by se měla nabíjet podle potřeby, aniž by se nechala vybít na 0 %.
• Je lepší zabránit přehřívání zařízení a nenabíjet telefon v noci.
• Telefon můžete dobíjet ve vhodnou dobu během dne.
• Doba nabíjení bude záviset na kapacitě baterie, rychlosti nabíječky a režimu, ve kterém je samotný telefon.
• U moderních zařízení doba od 0 % do plného nabití nepřesáhne 3 hodiny.

• Jmenovitá kapacita univerzální baterie je celková kapacita prvků, ze kterých se skládá, udávaná v mAh.
• Jmenovitá kapacita univerzální baterie se také udává ve Wh, kterou získáme vynásobením jmenovité kapacity v mAh jmenovitým napětím.

• Napětí univerzálních bateriových článků je 3.6V a výstupní proud potřebný pro nabíjení je 5V. Toho je dosaženo instalací posilovacího obvodu.
• S rostoucím napětím se odpovídajícím způsobem snižuje nabíjecí proud. Proto je náboj z univerzální baterie přenášen s velkou slevou.
• Koeficient užitečné kapacity (UCF) je v nejlepším případě 0,7. Při provozu pod zátěží, při vysokých teplotách nebo ve velmi vybitém stavu bude koeficient výrazně nižší.
• Pokud vezmete v úvahu stárnutí a opotřebení, může být koeficient 0,5 – tedy k nabití baterie telefonu bude využita pouze polovina kapacity univerzální baterie.

• Užitečná kapacita se vypočítá vynásobením jmenovité kapacity univerzální baterie číslem 0,7.
• V procesu opotřebení a stárnutí se technické parametry zhoršují, takže časem se užitná kapacita sníží. Proto lze užitečnou kapacitu v budoucnu vypočítat jednoduše vydělením jmenovité kapacity dvěma.