Измерение ёмкости аккумулятора

Что такое ёмкость аккумулятора, и как её измеряют

Ёмкость — это заряд Q новой батарейки или полностью заряженного аккумулятора. Заряд (количество электричества) измеряется в Кулонах: 1 Кулон = 1 Ампер × 1 секунда . Обычно ёмкость измеряется в единицах ампер·час или ма·час . Типичная ёмкость аккумулятора типоразмера ААА 1000 ма·час, АА — 2000 ма·час. Аккумулятор ёмкостью 1000 ма·час может давать ток 1000ма в течение 1 часа или 100ма в течение 10 часов. Если учесть напряжение U , то можно оценить запасённую в аккумуляторе энергию E = Q × U

Для определения ёмкости аккумулятора его полностью заряжают, затем разряжают заданным током I , и измеряют время T , за которое он разрядился. Произведение тока I на время T и есть ёмкость аккумулятора Q = I × T . Так же измеряется ёмкость батарейки, но после полного разряда аккумулятор можно снова зарядить, а батарейку уже нельзя использовать. Смысл в том, что вы измерите

ёмкость батареек данного типа . Кстати, ёмкость щелочных батареек примерно равна ёмкости современных NiMh аккумуляторов того же типоразмера — AA(2000 ма·час), AAA(1000 ма·час).

Схема для измерения ёмкости

Предлагаемая схема разряжает аккумулятор через резистор R до напряжения почти полного разряда NiCd или NiMh элемента — примерно 1 вольт. Ток разряда равен I = U / R . ( О выборе тока разряда ) Для измерения времени разряда

T используются часы, работающие от напряжения 1.5-2.5V. Для защиты аккумулятора от полного разряда применено твёрдотельное реле PVN012 . Оно отключает аккумулятор при снижении напряжения U до минимально допустимого Ue = 1V .

 

Как это работает

Аккумулятор надо полностью зарядить и подключить к устройству. Часы надо установить на 0 и нажать кнопку Start . В этот момент реле замыкает контакты 4-5 и 5-6. Начинается разряд аккумулятора через резистор R и подаётся напряжение на часы. Напряжение на аккумуляторе и резисторе постепенно снижается. Когда напряжение на резисторе

R снизится до 1V реле размыкает контакты. Разряд прекращается и часы останавливаются.

По мере разряда аккумулятора управляющий ток через контакты реле 1-2 уменьшается примерно от 8 до 2mA. При управляющем токе 3mA сопротивление контактов 4-5 и 5-6 менее 0.04 Ом. Это достаточно мало, чтобы не учитывать при расчёте тока — если нужен ток разряда 1A, берите резистор R=1.2 Ом.

После прекращения разряда напряжение на аккумуляторе возрастает до 1.1-1.2V из-за внутреннего сопротивления элемента.

Потери на контактах

Измеритель в корпусе зарядника

При повторении этой схемы примите меры для уменьшения сопротивления контактов аккумулятора и разъёмов. При токе 0.5-1A на контактах можно потерять 0.1V и более, что ухудшит точность измерения. Такие же потери вызывает стальная пружина, используемая в некоторых держателях аккумулятора. Пружину и другие стальные контакты надо шунтировать медным проводом. Я сделал один из вариантов измерителя ёмкости аккумуляторов АА и ААА в корпусе от простого зарядного устройства, у которого были хорошие медные контакты.

 

Дополнительные вопросы

Саморазряд

Обратите внимание, что ёмкость свежезаряженных аккумуляторов выше, так как со временем часть заряда теряется из-за саморазряда . Чтобы узнать величину саморазряда, нужно измерить емкость сразу после зарядки, и измерить ещё раз через неделю (месяц) после зарядки. Саморазряд NiMh аккумуляторов может достигать 10% в неделю и более.

 

С какой точностью измеряется ёмкость?

Точное количество электричества можно определить интегрированием по времени dQ = 1/R × U(t) × dt .

По экспериментальным графикам разряда видно, что по мере разряда напряжение уменьшается примерно от 1.4V до 1.0V. Ток разряда U/R тоже уменьшается. При использовании в качестве среднего напряжения номинальной величины 1.2V получается точность не хуже 10%. Это справедливо, если аккумулятор используется примерно при таком же токе разряда, как и при измерении ёмкости.

 

Пример графиков разряда

Если при измерении был ток 0.5A, а при использовании 5A, то аккумулятор разрядится в несколько раз быстрее, чем ожидается. При токе использования 0.05А ёмкость окажется больше, чем при измерении. При токе 0.005A ёмкость может оказаться меньше измеренной из-за саморазряда аккумулятора в течение большого времени эксплуатации. Значительное отличие тока измерения от тока эксплуатации вносит погрешность более 10%.

Использование в устройстве стальных контактов вместо медных может увеличить погрешность на 10% и более, особенно при большом токе разряда.

Некоторая погрешность величины напряжения отсечки 1.0V связана с зависимостью вольт-амперной характеристики твёрдотельного реле от температуры. В комнатных условиях это даёт погрешность в 1-2%.

Каким должен быть ток разряда?

Надо выбирать такой ток, при котором обычно используется этот аккумулятор. Если ток разряда слишком большой, то из-за внутреннего сопротивления напряжение на аккумуляторе быстро снизится ниже 1 вольта, и измеренное значение ёмкости будет низким. Если выбрать слишком малый ток разряда, то измеренная ёмкость получится больше, чем аккумулятор реально выдаст при работе в вашем приборе.

Зачем два диода?

Диоды используются для защиты твёрдотельного реле при случайном обрыве резистора R . Если вы уверены, что обрыв невозможен, или вы измеряете ёмкость аккумуляторов с напряжением менее 1.4V ( один элемент AA или AAA ), то диоды можно убрать. При этом схема помещается внутри будильника, как у меня было сделано раньше. Резистор 5 Ом защищает реле при нажатии кнопки Start. Его тоже можно убрать, если включить кнопку параллельно контактам 4-5, как на упрощённой схеме.

Как измерить ёмкость литий-ионного аккумулятора?

примеры

Um	Ue	I	R	r
1.2	1.0	0.2	6.0	0
1.2	1.0	0.5	2.4	0
3.3	3.0	0.5	2.2	4.4
8.4	7.0	0.1	12	72

В этом случае к батарее подключается делитель напряжения по образцу, показанному на схеме. Используя делитель напряжения, можно измерить ёмкость батареи из нескольких аккумуляторов или ёмкость литий-ионного аккумулятора.

Требуемый ток разряда I при среднем напряжении Um обеспечивает сумма двух резисторов: R + r = Um / I .

Резистор R рассчитывается так, чтобы при конечном напряжении на батарее Ue , напряжение на резисторе R стало равно 1V: R = (Um / I) × (1V / Ue) .

Как проверить ёмкость аккумулятора по напряжению?

По напряжению ёмкость определить нельзя. Для каждого типа батарей и аккумуляторов есть типичные кривые разряда. По ним можно оценить отношение заряда к ёмкости (  процент заряда  ). Я использую зарядное устройство Ansmann , которое для такой оценки измеряет напряжение при заданном токе разряда. Однако у NiMh аккумуляторов не только ёмкость, но и рабочее напряжение уменьшается с возрастом. В некоторых случаях Ansmann давал оценку 30% в то время, как измерение до полного разряда давало 80%.

Как измерить ёмкость аккумулятора без этой схемы?

Подключите к заряженному аккумулятору резистор R и вольтметр. Следите по часам. Через некоторое время T напряжение U снизится до минимально допустимого. В этот момент отключите резистор. Ёмкость равна Q = T × U / R

В чём отличие от схемы, которая была на сайте раньше?

0. Старая схема
1. Вместо 1.3-1.1V на часы подаётся 2.6-2.2V
2. Вместо выключателя для дополнительного элемента питания использован контакт реле, и теперь отключение обоих аккумуляторов происходит автоматически.
3. Добавлена защита реле от обрыва резистора R

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить?

Этот раздел перенесён на отдельную страницу «Внутреннее сопротивление»

Автомобильный аккумулятор (АКБ)

Автомобиль не заводится, хотя зарядное устройство работает нормально, и показывает, что аккумулятор полностью заряжен. Дело не в ёмкости. После нескольких слишком глубоких разрядов внутреннее сопротивление увеличилось, и аккумулятор больше не может выдать ток, необходимый для работы стартёра. Придётся купить новый аккумулятор, и больше не допускать глубокого разряда.

Как измерить ёмкость АКБ

Для оценки ёмкости можно использовать лампу от фары в качестве нагрузочного сопротивления. Это должна быть лампа накаливания, например, галогеновая, но не светодиодная. Лампа 60вт потребляет ток 5А. Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Следите по часам. Когда напряжение снизится до 11в — разряд закончился — отключите лампу. Если это не сделать, то аккумулятор испортится. Если до окончания разряда прошло 10 часов, то ёмкость вашего аккумулятора 50 а·час. Если 5 часов, то 25 а·час. Этот тест не гарантирует, что машина заведётся, так как стартёру нужно не 5А, а 100-150А.

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора

Лампу от фары можно использовать для оценки внутреннего сопротивления. При токе 100А на внутреннем сопротивлении не должно теряться более 1 вольта. Соответственно, при токе 5А не должно теряться более 0.05 вольта (1в * 5А / 100А). Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Запомните величину напряжения. Отключите лампу. Обратите внимание, насколько увеличилось напряжение. Если, допустим, напряжение возросло на 0.2 вольта, то аккумулятор испорчен, а если на 0.02 вольта, то он исправен. При токе 100А потеря напряжения будет всего 0.4в (0.02в * 100А / 5А).

Конденсатор вместо аккумулятора?

Ёмкость конденсатора определяется немного по другому: C = Q / U

Ёмкость зависит от геометрии конденсатора. Если увеличить расстояние L между пластинами конденсатора, то заряд Q и напряжённость электрического поля между пластинами E не изменятся, а разность потенциалов U = E × L увеличится. Поэтому ёмкость конденсатора C уменьшится.

Можно ли использовать конденсатор вместо аккумулятора или наоборот?

В некоторых случаях можно, и используют. Главное отличие конденсатора от аккумулятора при использовании в качестве источника тока в том, что по мере разряда напряжение на аккумуляторе долго остаётся стабильным, а на конденсаторе оно снижается пропорционально оставшемуся заряду.

capacitor 3000F 2.7V

Какой конденсатор мог бы заменить обычный аккумулятор ААА (1000 ма·час)?

Q = 1000 ма·час = 3600 А·сек = 3600 Кулон
C = Q / U = 3600 К / 1.2 В = 3000 Фарад

Такие конденсаторы «Ионисторы» по принципу устройства приближаются к аккумуляторам, так как обкладками конденсатора служит химический двойной электрический слой на границе электрода с электролитом.

 
Евгений Корниенко

2004

 

что же измеряется в ампер-часах

Что такое емкость автомобильного аккумулятора

Емкость автомобильного аккумулятора – это способность батареи хранить определенное количество энергии. За емкость аккумулятора отвечает количество активной массы на электродах аккумуляторной батареи. Емкость аккумулятора определяется количество активной массы (сульфата свинца) на электродах аккумулятора, поэтому емкость аккумулятора напрямую зависит от количестве пластин и их толщины. То есть чем больше активной массы, тем больше ампер часов аккумулятора и дольше времени аккумулятор способен выдавать напряжение для стартера. Так как карбюраторные автомобили заводились в мороз неохотно и перед запуском двигателя приходилось серьезно «поколдовать», приобретали аккумулятор увеличенной мощности. Это позволяло долго крутить коленчатый вал, а в случае, если залили свечи, можно было их просушить/прокалить и пытаться запустить двигатель снова.

Что такое ампер-час

Согласно ГОСТа 2008 года, Ампер/час – это способность аккумулятора выдавать ток в 200 ампер при температуре -18 градусов на протяжении определённого количества времени. Именно это количество часов является теми самыми «ампер-часами».

Сколько ампер часов в батарейке и телефоне

Мизинчиковый аккумулятор типа Ni-Mh класса AAA имеет емкость 0,8-1,2 Ампера, а пальчиковый аккумулятор AA – 2,7-3,2 А/ч.

Аккумулятор телефона Samsung A5 2017 имеет батарею 3 А/ч, а Iphone X – 2,9 А/ч

Как измерить емкость аккумулятора

Проверить номинальную емкость автомобильного аккумулятора в домашний условиях практически невозможно. Но самостоятельно вы можете измерить резервную емкость аккумулятора. Она равно времени в минутах, которое автомобиль без света фар и дополнительных потребителей может проехать с неисправным генератором. При чем, некоторые Кулибины утверждают, что емкость аккумулятора можно проверить с помощью мультиметра – это миф. Часто емкость аккумулятора прямо пропорциональна его массе.

Мифы о емкости аккумулятора

Можно ли сжечь электрооборудование, если поставить аккумулятор большой емкостью.

Нет, сжечь электрооборудование таким образом нельзя.

Как определить, измерить и восстановить емкость аккумуляторной батареи?

Автомобильная АКБ — это устройство, обладающее целым рядом характеристик, по которым его можно выбрать для определенного транспортного средства. Эта статья будет посвящена такому параметру батареи, как емкость. Ниже вы сможете узнать, как самостоятельно определить емкость аккумуляторной батареи, как проверяется этот параметр.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Что автовладельцу следует знать о емкости АКБ?

Как известно, в общей сложности любая автомобильная батарея обладает множеством параметров, среди которых вес, срок использования и хранения и т.д. Однако одним из наиболее важных и ключевых показателей является емкость аккумуляторной батареи. Для транспортных средств этот параметр измеряется в ампер-часах. Смотрите инструкцию по ТО своего авто, чтобы узнать емкость, которую рекомендует завод-изготовитель!

Тестирование аккумулятора авто

Расчет и определение

Как правильно произвести расчет, проверить и определить показатель емкости автомобильного аккумулятора? По этому показателю, отмеченному на этикетке АКБ, можно определить уровень величины силы тока, по которому осуществляется разряд устройства до минимального напряжения в 10.8 В. В среднем продолжительность традиционных циклов разряда должно составлять около 10-20 часов.

К примеру, если на автомобильном аккумуляторе отмечено значение 72 Ач, то это свидетельствует о том, что эта батарея может выдавать ток 3.6 ампер в течение 20 часов. Соответственно, когда цикл заканчивается, уровень напряжения на выводе должно быть 10.8 В. Однако, необходимо учитывать, что автомобильная батарея не в состоянии выдавать ток в 72 ампер на протяжении одного часа. Когда он увеличивается, показатель времени разряда снижается, эти параметры выражаются степенной зависимостью.

Ниже представлена формула зависимости:

Cp = I^k * t, где

• C_p — уровень емкости АКБ;
• k — число Пейкерта — ученого, который вывел формулу;
• t – время.

Откручивание банок аккумулятора

Что касается коэффициента Пейкера —  то это постоянный параметр для определенного типа АКБ. При расчете характеристики для свинцовых устройств эта величина составляет от 1.15 до 1.35. Данный показатель определяется по уровню номинальной емкости батареи.

Определить можно и по другой формуле, выведенной для расчета данного показателя при произвольном параметре разрядного тока:

E =En( I_n/I)^{p-1}, где

• E_n — уровень номинальной характеристики;
• Е – реальной;
• I_n — уровень разрядного тока.

Выше мы рассказали, как произвести расчет и определить номинальную емкость устройства, но существует еще такой момент, как резервная характеристики. Если расчет номинального показателя выявляется путем разряда маленьким током, то параметр резервной характеристики позволяет произвести расчет величины времени. Речь идет о времени, на протяжении которого автомобильная батарея сможет функционировать при неработающем генераторе. В данном случае в качестве тока разряда применяется число в 25 ампер.

Расчет номинального параметра автомобильной батареи можно произвести путем анализа различных конструктивных, а также технологических особенностей. Следует отметить, что на эту величину достаточно сильно влияют условия использования АКБ. Из основных характеристик, которые определяют этот показатель, следует выделить состав электролита, объем активной массы, а также уровень толщины свинцовых пластин. На уровень разрядной емкости напрямую влияют величина тока разряда, а также температура электролита (автор видео — transistor815).

Проверка

Многих автовладельцев интересует вопрос, как осуществляется проверка измерения емкости АКБ и как можно проверить эту величину самостоятельно. Кому-то это интересно просто из любопытства, а кто-то хочет проверить величину на соответствие тому, что заявил производитель. В принципе, произвести проверку своими руками не так сложно.

Любая проверка осуществляется на основе данных, приведенных выше. К примеру, для этого можно использовать измеритель, проведя контрольно-тренировочный цикл. Чтобы правильно соорудить измеритель, вам потребуется схема.

Схема для измерителя представлена ниже. Что касается сопротивления для измерителя, то он рассчитывается по следующей формуле:

R = U/I

• U в данном случае — это величина напряжения аккумулятора;
• I – величина тока разряда.

Для обустройства измерителя ток разряда следует выбирать в соответствии с емкостью АКБ, а также циклом разряда, который может составлять либо 10, либо 20 часов. По факту для разряда в большинстве случаев применяется автомобильная лампа с необходимой мощностью. Используя мультиметр, можно произвести замер точного показателя, который проходит по цепи, при этом важно засечь время, пока не упадет напряжение. В конечном итоге время, которое умножится на ток, будет соответствовать реальной емкости АКБ.

Простейшая схема устройства измерителя

Восстановление

Итак, как осуществляется процедура восстановления:

1. Чтобы восстановить величину, берется свежий электролит, плотность которого должна составлять 1.28 к/см3, в котором растворяется специальная десульфатизирующая присадка. Для полного растворения присадке потребуется 48 часов. Для правильного восстановления учитывайте все рекомендации, описанные в инструкции.
2. В батарею автомобиля заливается электролит, с помощью ареометра измеряется плотность, эта величина должна составлять 1,28 г/см3.
3. Следующим этапом восстановления будет выкручивание пробок на приборе и подсоединение его к ЗУ. Чтобы восстановление прошло правильно, вам понадобится совершить несколько циклов заряда и разряда, для зарядки применяется минимальный ток, который должен быть не более 10% от максимального. При восстановлении аккумулятора не должна греться или кипеть. Если напряжение повысится до 13.8 вольт, нужно проверить плотность воды.
4. Затем осуществляется корректировка электролита. В банки АКБ добавляется дистиллят до того момента, пока плотность электролита не составит 1,28 г/см3.
5. Потом для восстановления осуществляется разрядка. К прибору следует подсоединить нагрузку в виде лампочки либо резистора, ток в этом случае должен быть ограничен до 1 ампера, если батарея шестивольтовая — до 0.5 ампер. Вам необходимо подождать до того момента, пока напряжение не повысится до 10.2 вольт, при этом надо засечь время с момента подключения нагрузки. Полученная характеристика разряда, необходимо умножить на время — в результате вы получите параметр необходимой характеристики. Если эта характеристика намного меньше стандартной, процедуру разряда-заряда необходимо повторить. Этот процесс повторяется до того момента, пока характеристика не будет номинальной или хотя бы не приблизится к ней.
6. На этом процедуру восстановления можно считать завершенной, в электролит еще можно добавить присадки. Если вы все сделали правильно, то устройство прослужит вам еще не один год.

 Загрузка …

Видео «Восстановление работоспособности АКБ авто»

Подробнее о том, как самостоятельно осуществляется процедура восстановления работоспособности аккумулятора, узнайте из видео ниже (автор видео — transistor815).

Измерение ёмкости аккумулятора

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям

Опубликовано 18.09.2016 16:06

Автор: Abramova Olesya

Емкость является ведущим индикатором работоспособности аккумулятора, но оценить ее “на лету” довольно сложно. Традиционный цикл зарядка/разрядка/зарядка по-прежнему остается самым надежным методом измерения емкости. Но в то время как небольшие портативные аккумуляторы могут пройти такое тестирование относительно быстро, для больших свинцово-кислотных моделей данный метод непрактичен.

SAE (от англ. Society of Automobile Engineers — Сообщество автомобильных инженеров) определяет емкостную характеристику тягово-стартерного аккумулятора исходя из понятия резервной емкости (англ. Reserve Capacity — RC). Резервная емкость отражает время работы в минутах, которое способен обеспечить аккумулятор при разрядном токе 25А. По стандарту DIN (от нем. Deutsches Institut für Normung — Немецкий институт по стандартизации) и IEC (от англ. Internacional Electrochemical Commission — Международная электротехническая комиссия) стартерные аккумуляторы маркируются в Ач при стандартном разрядном С-рейтинге 0,2С (5-часовой разряд). То есть 60Ач аккумулятор сможет 5 часов поддерживать разрядный ток значением 12А. Не существует абсолютно точного способа преобразования резервной емкости в Ач, но наиболее распространенной формулой является деление резервной емкости на 2 плюс 16. В упрощенном варианте это просто деление на 1,9.

Метод разрядки

Можно было бы предположить, что измерение емкости с помощью разрядки является наиболее точным методом, но это не всегда так, особенно в случае со свинцово-кислотной электрохимической системой. Даже при использовании высокоточного оборудования, регулировании температуры окружающей среды и следовании всем установленным стандартам зарядки и разрядки, все равно будут присутствовать различия между идентичными тестами. Причины такого поведения еще до конца не выяснены, электрохимические процессы внутри аккумуляторов довольно сложны, имея даже некоторое сравнительное сходство с процессами внутри нас, людей. К примеру, наш уровень IQ варьируется в зависимости от времени суток и других условий, но объяснить это, и тем более математически или физически описать, невероятно сложно, если вообще возможно. В то же время в сравнении со свинцово-кислотными аккумуляторами, версии на основе никеля и лития имеют более стабильные разрядные результаты.

В лаборатории компании Cadex был проверен 91 стартерный аккумулятор с различной степенью работоспособности, и результат этого исследования представлен на рисунке 1. Горизонтальная ось X показывает работоспособность аккумуляторов, а вертикальная ось Y — их емкость. Испытания проводились согласно стандарту SAE J537, то есть применялась полная зарядка и 24-часовой период покоя, после чего аккумуляторы разряжались силой тока 25А до напряжения 10,50В (1,75В на элемент). Полученные результаты (Тест 1) на рисунке показаны отметками в виде ромбов. Позже испытания повторили при аналогичных условиях, и их результаты (Тест 2) на рисунке показаны в виде квадратов. И хотя между Тестом 1 и Тестом 2 прошло всего лишь несколько дней, полученные результаты отличаются на +/-15%. В похожих испытаниях других компаний также наблюдаются подобные несоответствия.

Рисунок 1: Колебания емкости при двух одинаковых зарядных/разрядных испытаниях 91 стартерного аккумулятора. Полученные результаты емкости в Тесте 1 и Тесте 2 имеют различия в +/-15%. Испытания проводили в соответствии с SAE J537.

При оценке результатов тестирования аккумулятора необходимо знать, каким именно методом данные результаты были получены. И если мы уже знаем, что метод зарядки/разрядки имеет довольно большую погрешность, то и быть уверенным в отсутствии таких же неточностей в новых технологиях тестирования уже не приходится. Ведь в самом деле, может ли метод, использование которого занимает всего лишь несколько секунд, полноценно оценить аккумуляторную батарею?

Метод электрохимической импедансной спектроскопии

Технология Spectro™ от компании Cadex использует электрохимическую импедансную спектроскопию (англ. Electrochemical Impedance Spectroscopy — EIS) для проверки степени работоспособности аккумулятора в течение всего нескольких секунд с помощью процесса сканирования. Данный метод сочетает в себе EIS с комплексным моделированием, и способен измерять емкость, пусковой ток и степень заряженности аккумулятора. Оценивание проводится с помощью матриц, также известных как просмотровые таблицы. Вот как это работает:

Синусоидальный сигнал с меняющейся частотой и напряжением в несколько милливольт прикладывается к исследуемой аккумуляторной батарее. Извлеченный сигнал, пройдя через цифровую фильтрацию, формирует график Найквиста, на который накладываются графики различных электрохимических моделей. Spectro™ отбирает наиболее соответствующие образцы, отбрасывая все лишнее. Комбинирование полученных данных затем сопоставляет ключевые параметры для оценивания емкости и пускового тока. На рисунке 2 упрощенно изображен данный процесс.

Рисунок 2: Spectro™ сочетает в себе электрохимическую импедансную спектроскопию и комплексное моделирование для оценки емкости аккумулятора и совершенствования измерений пускового тока. Синусоидальный сигнал формирует график Найквиста; комбинирование данных сопоставляет значения ключевых параметров для оценивания емкости и пускового тока.

График Найквиста (амплитудно-фазовая частотная характеристика) был разработан Гарри Найквистом (1889-1976) во время его работы в Лаборатории Белла (Bell Laboratories). Данный график представляет собой частотную характеристику, отображающую как и амплитуду, так и угол сдвига фаз, и все на одной диаграмме с использованием частоты как параметра. Горизонтальная ось X графика Найквиста раскрывает реальный импеданс, в то время как его вертикальная ось Y представляет собой воображаемый импеданс. (Смотрите: Тестирование аккумуляторов на основе лития, Рисунок 3).

Емкость vs. Пусковой ток

У стартерных аккумуляторов две важные характеристики — емкость и пусковой ток. Эти два параметра не связаны между собой, значение одного из них не подскажет значение другого; корреляция между ними практически отсутствует, за исключением, пожалуй, только периода окончания срока службы аккумулятора. (Смотрите: Отслеживание изменений емкости и внутреннего сопротивления в плане мониторинга старения аккумулятора).

Большинство быстродействующих тестеров измеряют внутреннее сопротивление и дают лишь приближенное значение пускового тока. Снятие показателя сопротивления аккумулятора является довольно простым, но сама по себе эта характеристика не может предугадать емкость, и не может показать, когда аккумулятор уже необходимо менять, так как данное состояние чаще всего связано с деградацией именно емкости. Большинство стартерных аккумуляторов все еще способны завести двигатель с небольшим количеством остаточной емкости, проблемы начинаются тогда, когда она опускается ниже 30 процентов от номинала.

Некоторые аккумуляторные тестеры, в том числе использующие технологию Spectro™, могут сигнализировать о повышенном сопротивлении в случае превышения снимаемых омических показателей, так как данная ситуация обычно имеет отношение к тепловым повреждениям. Рабочий стартерный аккумулятор имеет показатель сопротивления R1 эквивалентной схемы Рэндла (смотрите изображение справа) не больше 10мОм. (Смотрите: Как измерить внутренне сопротивление). Если же это сопротивление превысило нормальный уровень, это может свидетельствовать о таких обстоятельствах:

R1 соотносится с сопротивлением электролита, и на него влияют пункты 1 и 2 из списка выше. Пункты 3 и 6 связаны с контактным сопротивлением от внешних зажимов к электродам, или от электродов к электролиту, что добавляется к сопротивлению R1. R2 представляет собой сопротивление переноса заряда, или скорость, с которой электроны передаются от электродов к ионам в электролите. Сопротивление R2 устойчиво к внешнему воздействию и должно принимать более низкое значение в сравнении с R1.

Возможность разделения сопротивления на отдельные компоненты по схеме Рэндла, как это делает технология Spectro™, позволяет повысить эффективность оценки параметров аккумулятора, что приводит к уменьшению случаев его преждевременной замены, особенно в течение гарантийного срока. Индикация повышенного сопротивления позволяет отличать аккумулятор с низким зарядом от экземпляров с реальными дефектами. Подобный тест может проводитсяь и при частичной степени заряженности.

Автовладельцы могут поинтересоваться, насколько же точны измерения? Это зависит от аккумулятора. Неисправность может быть диагностирована с уверенностью только в том случае, когда присутствуют явные симптомы. Новый аккумулятор или тот, который находился на хранении, навряд ли даст точное значение оцениваемой емкости. Наилучшие результаты достигаются с экземплярами, которые находятся в регулярной эксплуатации. Точность измерений также зависит от качества используемых матриц (просмотровых таблиц). (Смотрите BU-905: Тестирование свинцово-кислотных аккумуляторов).

Хотя показатели емкости и пускового тока всегда четко обозначены на аккумуляторе, они не всегда корректны. Пусковой ток некоторых стартерных аккумуляторов может быть выше или ниже указанного, одному производителю известно, почему так происходит. Из-за высокой стоимости, тестирование пускового тока при продаже редко проводится. Кроме того, глубокоразрядные аккумуляторы в новом состоянии показывают емкость ниже номинальной, что иногда становится причиной гарантийного возврата. Такой момент возникает из-за незавершенности формирования аккумулятора, и емкость стабилизируется к номинальной уже в процессе эксплуатации. (Смотрите BU-701: Нюансы использования обслуживающего заряда для аккумуляторных батарей).

Последнее обновление 2016-05-27

Как замерить емкость батареи

Самым важным параметром каждой АКБ является его емкость аккумулятора. Она определяет количество энергии, отдаваемой им за каждый отрезок времени. Это касается всех батарей от автомобильных до телефонных. Знать о них и понимать устройство важно, поскольку при использовании батареи не той емкости могут возникнуть серьезные проблемы при запуске этих устройств.

Единицы измерения этой величины – Амперы или Миллиамперы / час. По данному параметру осуществляют выбор АКБ для техники, руководствуясь рекомендованными значениями. При нарушении рекомендаций, к примеру, автомобиль может не запуститься зимой.

Что такое емкость батареи или аккумулятора

Все аккумуляторы обычно украшают надписи вроде 55, 70 Ah либо 1800mAh. Такое обозначение говорит о том, что емкость данного аккумулятора – соответственно 55 Ампер или долей Ампер в час, только в переводе на английский – A/hour. Его нужно отличать от другого параметра – напряжения, которое пишется в Вольтах.

Показатель Ah показывает, сколько батарея проработает в течение часа на нагрузку 60 Ампер и напряжение 12,7В. Другими словами, емкость – это запас энергии, который в себе способен удерживать аккумулятор.

И если будет меньше, чем 60А нагрузки, то батарея продержится дольше 60 минут.

Как быстро проверить емкость любого аккумулятора

Чаще всего вместимость аккумулятора измеряется с помощью тестера. Это прибор для быстрых измерений. Он работает автоматически, для его применения не нужны никакие дополнительные познания. Временные затраты составляют не более 15 секунд. Все, что требуется – подключить тестер к источнику питания и надавить на единственную кнопку, после чего он начинает определять емкости подключенных аккумуляторов.

Его используют при выборе батареи, сравнивая остаточную и номинальную вместимость, которая официально указана на устройстве. Если разница составить больше 50%, то АКБ нельзя эксплуатировать.

Какой использовать прибор для точного измерения емкости любого аккумулятора

Показатель емкости определяет плотность электролитов, она определяется с помощью особого прибора – ареометра. На новых батареях всегда указаны основные параметры. Однако эта величина определяется и самостоятельно.

Наиболее простым способом являются обычные тестеры наподобие «Кулона». С помощью этого прибора измеряют вместимость и напряжение АКБ в автомобиле. Это требует минимальных затрат сил и времени при достижении достоверных результатов.

Чтобы воспользоваться «Кулоном», нужно подсоединить его к клеммам аккумулятора, после чего он начнет определять силу напряжения и величину вместимости.

Используется множество других способов вычисления данных параметров. Классическим является измерение с помощью мультиметра аккумулятора авто. Для того чтобы это осуществить, в нем должен быть полный заряд и соединение с потребителем (достаточно обычной лампочки в 60Вт). Однако даже это не гарантирует абсолютной точности показаний.

Первым шагом после сбора цепи из самой батареи, мультиметра, лампочки станет подача напряжения. В случае если на протяжении 2 минут лампочка не гаснет (если это не так, батарею не восстановить), брать показания «Кулона». Как только показания будут падать ниже стандартов напряжения аккумулятора, он начинает разряжаться. Замерив время, потребовавшееся для окончательного израсходования энергии и ток нагрузки потребителя, нужно эти показания друг на друга умножить друг на друга. Получившееся число и есть вместимость батареи.

В случае отличия результата от официального значения аккумулятор нужно заменять. Мультиметр позволяет посчитать емкость любой батареи. Неудобство такого способа в больших временных затратах.

Во втором способе измерения обеспечивают разрядку АКБ с помощью резистора по специальной схеме. С помощью секундомера определяется время разряда. Однако важно не разрядить АКБ полностью, предохраняясь от этого посредством реле.

Как сделать прибор собственными руками

Если под рукой необходимой техники нет, реализовать устройство можно самому. Подойдут нагрузочные вилки. Их всегда много в продаже, но их собирают и самостоятельно. Ниже рассмотрен такой вариант.

У данной вилки расширена шкала, что позволяет достичь высочайшей точности показания. В строено сопротивление нагрузке. Диапазоны шкалы делятся напополам, благодаря чему понижается погрешность показаний. Прибор оснащен 3-х вольтовой шкалой. Это дает возможности проверить отдельные банки батареи. Шкалы в 15В достигают посредством понижения на диодах и стабилитронах напряжения.

Показание тока прибора вырастет, как только значения напряжения станут больше уровня открытия стабилитрона. Во время подачи напряжения не той полярности диоды оказывают защиту. На картинке: SB1 – тумблер, R1 является передатчиком требуемого тока, R2 и R3 – резисторами, предназначенными для M3240, R4 – определителями ширины узких диапазонов шкал, R5 – нагрузочным сопротивлением.

Как в домашних условиях узнать емкость телефонного аккумулятора

При использовании сотового телефона его аккумулятор подвергается постоянной деградации. Этого процесса не избежать, он естественен. Это происходит вне зависимости от модели, цен, функций телефона. Чтобы точно понимать, сколько еще прослужит аккумулятор в устройстве, нужно измерять текущую его емкость. Это позволит вовремя заменить батарею до того, как она начнет отключаться в самое неподходящее время.

В первую очередь нужно осмотреть батарею. Опасные проблемы в литиевой батарее видны сразу: корпус может вздуваться, быть полным следов коррозий, пятен зеленоватых и белых оттенков.

При обнаружении признаков вздутия дальше использовать такую батарею опасно. Это может спровоцировать замыкание электросхем в телефоне. Возможно начало вздутия с маленькой выпуклости вплоть до серьезных деформаций. К настораживающим фактором относится и быстрое падение заряда в телефоне.

На сегодняшний день существует множество приложений для измерения текущей вместимости телефона.

Чтобы точно определить вместимость батареи, используют метод продвинутого зарядного устройства. Аккумулятор полностью разряжают, затем подключают к данному устройству. Оно, в свою очередь, высчитывает вместимость аккумулятора с учетом времени и значения тока.

Различия нагрузки

Параметры каждого автомобиля разные. Различаются их объемы двигателей, вместимости аккумулятора. В легковом авто обычно АКБ вместимостью 40-45А, а в большой машине около 60-75А.

Причины этого кроются в пусковом токе – чем меньше батарея, тем меньше в ней электролитов, свинца и т.п. Чем он больше, тем больше количество энергии, которую может отдавать в один момент. Исходя из этого, на малолитражке способны успешно работать крупные АКБ, а маленькие недопустимо вставлять в крупный автомобиль.

Зависимость от корпуса

Аккумуляторы разных размеров

Вместимость прямым образом связана с числом электролитов и свинца АКБ. Из-за этого батареи маленькой вместимости будет гораздо меньше в объеме и весе, чем более вместительные батареи. По этим причинам на малолитражку никогда не ставят большие аккумуляторы, так как это не имеет смысла – в этих машинах мало пространства под капотом. А маленькая батарея прекрасно справляется с функцией запуска мотора.

Уменьшение емкости

Любая батарея подвержена воздействию амортизации, ее вместимость становится меньше со временем. Обычные аккумуляторы служат около 3-5 лет. Наиболее качественные экземпляры сохраняются в хорошем состоянии до 7 лет.

Когда вместимость падает, батарея теряет способность давать достаточно пускового тока. Тогда ее приходит пора заменять. К основным причинам падения вместимости относятся:

• Скопление серной кислоты на плюсовой пластине. Она может полностью перекрыть все поверхности, ухудшается контакт с электролитами, вместимости падает.
• Пластина осыпается из-за перезарядов, тогда происходит недостаток электролитов. Это ведет к мгновенному понижению емкости батарей.
• При замыкании банки и соединении минусовой и плюсовой пластин друг с другом происходит снижение емкости батареи. Тем не менее, ее восстанавливают.

От чего зависит текущая емкость АКБ?

В течение всего срока службы аккумуляторной батареи ее емкость меняется. На начало своей работы они обладают наибольшей емкостью, поскольку пластины активно разрабатываются. Затем наступает период стабильной работы, и вместимость держится на одном и том же уровне. Дальше начинается спад вместимости по причине изнашивания пластин.

Процесс проверки аккумулятора

Вместимость аккумулятора меняется в зависимости от наличия активных материалов и конструкции электродов, электролитов, их температур и концентрации, величин разрядного тока, амортизации батареи, концентрации дополнительных налетов в электролитах и от многих других факторов.

С повышением разрядного тока вместимость АКБ понижается. При быстрой, спровоцированной специально разрядке АКБ теряют меньше вместимости, чем при более плавных режимах с малыми величинами тока. Исходя из этого на корпусе фиксируются показатели для 4, 15, 100 часов разряда. Вместимости одних и тех же АКБ при этом меняются крайне сильно. Меньше всего вместительность при 4 часах разрядки, а больше всего прочего – при больших отрезках времени.

Также показатели емкости меняются при повышении температуры электролитов, однако при повышении предельно допустимых норм происходит снижение сроков службы. Причины этого кроются в том, что при повышенной температуре электролиты проникают в активную массу, ведь их вязкость уменьшается, а сопротивление наоборот растет. Из-за этого в реакциях разрядки активной массы больше, чем во время заряда с пониженной температурой.

При особенно маленькой температуре вместимость АКБ снижается так же, как и ее полезное действие.

С увеличением концентрации электролитов повышается и емкость аккумулятора. Однако АКБ быстрее портится, так как разрыхляется активная масса аккумулятора.

Таким образом, проверка емкости аккумулятора необходима на всех этапах его жизни.

Сегодня батареи различных типов применяются в самой разнообразной технике. Это обеспечивает автономность и комфорт при работе с оборудованием. От правильной работы аккумулятора зависит функционирование техники, поэтому пользователи стремятся контролировать основные показатели батарей.

У владельцев транспортных средств, устройств, механизмов, инструментов, которые работают от электричества, может возникнуть вопрос, как измерить емкость аккумулятора мультиметром . Этот несложный процесс выполняется по определенной инструкции. Как произвести замер самостоятельно, каждому пользователю будет интересно изучить подробно.

Что собой представляет мультиметр

Измерение емкости аккумулятора выполняется при помощи специального прибора. Он сочетает в себе функции амперметра, вольтметра и омметра. Поэтому мультиметр считается универсальным прибором.

При помощи представленного оборудования можно проверить провод на обрыв, напряжение в розетке, работоспособность бытовых электрических приборов, а также оценить уровень зарядки аккумуляторов различного типа (автомобильных, для ноутбука, телефона, бытовых приборов и т. д.).

Прибор позволяет замерять постоянный и переменный ток, его непрерывность в сети. Также он предоставляет информацию о сопротивлении элемента цепи. Это полезный прибор, который пригодится в быту каждому домашнему мастеру.

Типы мультиметров

Задаваясь вопросом, можно ли мультиметром измерить емкость аккумулятора автомобиля, смартфона, ноутбука или любой другой бытовой техники, необходимо рассмотреть типы представленных приборов.

Существуют аналоговые и цифровые мультиметры. В первом случае результат измерений показывает стрелка на особой шкале. Это один из самых дешевых типов устройств. Однако тем, кто никогда не пользовался подобными приборами, лучше отдать предпочтение цифровым разновидностям. Также аналоговые мультиметры имеют небольшую погрешность в измерениях.

Цифровые мультиметры выводят результат замера на дисплей. Это их отличает от предыдущей группы устройств. Информация на экране характеризуется высокой точностью и понятна для любого пользователя.

Устройство прибора

Вникая в вопрос, как определить емкость аккумулятора мультиметром , требуется также понять, как работает устройство. Конструкция прибора имеет циферблат. На него выводится информация теста. Если применяется аналоговая разновидность устройства, перед применением необходимо изучить значение делений.

Также прибор имеет кнопку или переключатель функций. Этот элемент конструкции позволяет переключать режимы и масштаб счетчика. При хранении прибора ручку устанавливают в выключенное положение. Для начала работы с мультиметром рычаг включают в нужный режим.

В корпусе обязательно имеются отверстия для щупов. Зонд с красным проводом имеет положительную полярность, а с черным – отрицательную. Это основные моменты, которые должен знать начинающий пользователь.

Существующие типы батарей

При использовании бытовых приборов пользователя может интересовать, как измерить емкость аккумулятора 18650 мультиметром. Этот размер батарей в народе принято называть пальчиковыми.

Также пользователь может интересоваться, как проверить функциональные качества таких разновидностей, как батарея для ноутбука, смартфона или любого другого гаджета. Если после полной зарядки прибора мультиметр показывает емкость, отличную от заявленной производителем, аккумулятор в скором времени придется поменять.

В различных электроинструментах может применяться батарея, которая требует правильного подхода к зарядке. Если это требование производителя не выполняется, емкость аккумулятора постепенно снижается. Определить подобные неполадки можно при помощи мультиметра.

Одним из основных направлений применения измерительного прибора является оценка емкости автомобильного аккумулятора (АКБ). В этом случае применяется особая технология замеров.

Измерение заряда аккумулятора

Рассматривая, как измерить емкость аккумулятора телефона мультиметром , а также других видов бытовых батарей, следует изучить технологию этого процесса. В первую очередь необходимо включить измерительный прибор. Его рычаг переключения режимов устанавливается в положение «Постоянный ток».

Максимальный диапазон при измерении подобных типов батарей должен составлять от 10 до 20 МА. Далее щупы подносят к контактам батареи. При этом «минус» надо подсоединить к «плюсу» и наоборот. Если действие выполнено правильно, на экране появится показание теста. Например, для пальчиковой батареи значение может колебаться от 0 до 1,5 В.

После замеров электрическую цепь быстро разъединяют. Для всех батарей, которые тестируют представленным способом, следует сопоставлять полученный результат с показателями на коробке. Если имеются отклонения, нужно сделать выводы о дальнейшем применении аккумулятора.

Автомобильный аккумулятор

Владельцы автомобилей также могут интересоваться, как измерить емкость аккумулятора мультиметром. Инструкция проведения этого процесса содержит ряд особенностей. АКБ могут иметь датчик, позволяющий определить их емкость и изменение заряда. Однако далеко не в каждом автомобильном аккумуляторе есть такая функция. В этом случае поможет оценить показатели мультиметр.

При проведении теста производится замер напряжения на клеммах. Полностью заряженная АКБ будет иметь результат 12,6 В. Если же показания снизятся до 12,2 В, это говорит о частичной разрядке батареи. При этом владелец авто должен подзарядить аккумулятор.

Если без нагрузки на АКБ мультиметр показывает цифру меньше 12 В, это означает, что прибор полностью разряжен. Критичными считаются показания прибора менее 11 В. В этом случае батарея больше не может эксплуатироваться. Также аккумулятор нельзя будет заряжать, поэтому придется приобретать новое оборудование.

Как проверить АКБ?

Изучая, как померить емкость аккумулятора мультиметром , необходимо рассмотреть процедуру для батареи транспортного средства. Полноценная проверка автономного источника питания позволит избежать неполадок в электросети автомобиля, продлить срок эксплуатации АКБ.

Сначала аккумулятор необходимо отсоединить от системы машины. Допускается отключать только контакт «минус». Далее нужно включить мультиметр. Режим теста устанавливается в диапазон от 0 до 20 В.

Щупы мультиметра подсоединяют к контактам аккумулятора. К положительной клемме подводится красный провод, а к отрицательному выходу – черный. При правильном выполнении этой процедуры на экране прибора появится результат измерений.

Замер емкости мультиметром

Изучая, как измерить емкость аккумулятора мультиметром , следует рассмотреть основные особенности этого процесса. Существует несколько способов его выполнения. Реже применяется подход замера емкости при помощи контрольного разряда. Замер емкости происходит при нагрузке, которая способна забрать половину тока аккумулятора.

При проведении этого процесса владелец транспортного средства должен учитывать плотность электролита. Если АКБ заряжена полностью, этот показатель составит 1,24 г/см³. Если аккумулятор разряжен на одну четвертую часть, показатель составит 1,2 г/см³. Соответственно, наполовину разряженный источник питания покажет 1,16 г/см³.

Проверка производится, если автомобиль плохо заводится. Емкость и заряд аккумулятора должны быть в установленных производителем рамках, иначе работа оборудования будет неполноценной.

Замер емкости

Зная, как измерить емкость аккумулятора мультиметром , можно произвести процедуру самостоятельно. Для этого требуется подготовить мультиметр. При измерении на аккумулятор должна действовать нагрузка, забирающая половину тока аккумулятора. Например, если емкость АКБ составляет 7 А-ч, то нагрузка должна быть 3,5 В. Потребуется лампочка автомобильной фары (35-40 В).

Подключается нагрузка. Далее нужно несколько минут подождать. Нагрузка в виде лампочки позволит сразу же определить низкий заряд аккумулятора. Если свет тусклый, батарея больше эксплуатироваться не может.

Если лампочка светит ярко, можно производить замер. Напряжение на клеммах 12,4 В говорит об исправности аккумулятора, его полной емкости. Если существуют определенные проблемы с запуском, проблема заключается не в АКБ. Если же емкость составляет меньше 12,4 В, следует задуматься о приобретении в скором времени новой батареи.

Если параметры оборудования при замерах не соответствуют тем, которые указал производитель в инструкции, автомобиль, телефон, электроинструменты не смогут работать правильно. Это вызовет их скорую поломку и приведет к необходимости приобретать новое дорогостоящее оборудование.

Рассмотрев, как измерить емкость аккумулятора мультиметром, можно оценить функциональность батареи любой разновидности. Это позволит избежать неправильной работы любой электрической техники, запитанной от автономного источника электричества.

Не секрет, что со временем емкость аккумуляторных батарей становится меньше, и они уже не могут отдавать устройству то количество тока, которое могли отдавать раньше. В связи с этом у многих пользователей часто возникает вопрос о том, как измерить емкость аккумулятора, а точнее, как узнать показатель его остаточного потенциала, с помощью которого можно понять, будет ли нуждаться АКБ в ближайшей ее замене.

Если исходить из понятия, что показатель емкости — это количество энергии или тока, отдаваемое батареей в течение определенного промежутка времени, просто «померить» ее мультиметром не получится. Если речь идет о том, как узнать реальную емкость аккумулятора в виде пальчиковых батареек, здесь придется вначале произвести замеры тока, а потом воспользоваться некоторыми нехитрыми вычислениями — для того, чтобы показатель был как можно более точным. Что же касается любого мобильника на базе Андроид, емкость аккумулятора телефона можно проверить с помощью небольшого USB-тестера.

Простая проверка емкости АКБ USB-тестером с последующим уточнением

USB-тестер для измерения емкости аккумуляторов имеет очень богатый функционал — с его помощью измеряется емкость батарей планшета, смартфона, повербанка. На основании того, что показывает этот прибор, можно составить представление об изношенности аккумуляторов: стоит ли менять батарею, либо нужно приобретать новый девайс.

С помощью всего лишь одной кнопки управления можно измерить разные показатели, в том числе и емкость аккумуляторной батареи того или иного устройства. Кнопка переключает ячейки памяти тестера и режимы работы. Если в подключаемом устройстве достаточный уровень напряжения, тестер включается.

Показатель емкости АКБ измеритель отображает как правило в левом нижнем углу. Точность замеров тестером не является стопроцентной , а посему рекомендуется воспользоваться несложной математической формулой на основании следующего примера.

Допустим, у вас есть некое устройство (телефон, повербанк или планшет), которое, будучи полностью разряженным, зарядилось в промежуток времени, равный 3 часам. Если вы ради любопытства сделали замер тока с помощью тестера, и его показатель составлял, например, 1,15 А, реальная емкость аккумуляторной батареи вашего устройства вычисляется путем перемножения меж собой этих двух чисел. 1,15 ампер — это 1150 миллиампер, умножаем это число на 3 и получаем 3450 мАч. Так измеряется реальная емкость. Если на вашем устройстве «вместимость» тока указана производителем в несколько раз больше фактической, это просто стандартный рекламный ход, верить которому не стоит.

Как определить емкость батареек с помощью мультиметра

Саму емкость аккумулятора мультиметром определить не получится. Если быть точнее, этот прибор поможет в определении фактических показателей емкости.

Для того чтобы узнать емкость аккумулятора 18650, а также иных элементов питания, применяются так называемые «умные зарядные устройства». Но их стоимость довольно велика. Покупать такие ЗУ просто для определения емкости у пары-тройки аккумуляторов не стоит. Этот показатель легко определит обычный способ вычисления с предварительным использованием мультиметра. Однако при расчетах нужно соблюдать определенные тонкости.

Проверка показателя емкости аккумуляторных батарей мультиметром — это не просто измерение реального ее показателя, вычисления которого производятся с помощью элементарных математических вычислений. Необходимо обязательно измерить тот уровень тока, который отдает элемент питания (любая батарейка), и посчитать точное количество времени, в течение которого АКБ могла беспрерывно и качественно производить отдачу электрохимической энергии. Важно помнить о том, что все замеры не будут иметь уровень стопроцентной точности. Но именно они как нельзя лучше отражают истинную суть дела.

Литий-ионные аккумуляторы имеют свою шкалу разрядов. Она показывает, насколько U зависит от показателя заряда. Это необходимо знать: именно от уровня напряжения зависит показатель тока, идущего через сопротивление. Для того, чтобы эта зависимость не влияла на измерения, следует собрать дополнительное устройство — линейный стабилизатор тока ( 2,7-3 вольта).

Использование линейного стабилизатора

Применяя данный стабилизатор, установите показатель тока, рассчитав его из U аккумуляторной батарейки 2,7 вольт. Затем, используя стабилизатор U, подсоедините любое резисторное устройство (оно может быть изготовлено самостоятельно, либо приобретено в интернет-магазине). Измерьте ток, который проходит по цепи, и поставьте секундомер. Далее периодически проверяем и проводим контроль напряжения на клеммах батареи. Когда оно достигнет цифры 2,7 вольт , секундомер нужно будет быстро выключить и зафиксировать полученное время.

Итак, как измерить емкость аккумулятора 18650 и иных химических источников тока? Реальный показатель м ы выводим, произведя умножение показателя тока, идущего по цепи путем сопротивления, на то самое время (в часах), которое было изначально потрачено . В этом и заключается наиболее точное измерение емкости. При отсутствии технических возможностей сконструировать стабилизатор напряжения, осуществить подсчеты и замеры будет труднее. Попробуйте найти выход из ситуации, используя переменный резистор.

Использование переменного резистора

Для того чтобы качественно провести тест на емкость, можно воспользоваться батарейкой меньшего формата. Например, 14500, фактическая емкость которой — 300 мАч. Возьмем переменный резистор в 100 Ом. Важный момент: если будет применяться резистор постоянного тока, процесс усложнится тем, что нужно будет часто записывать результаты его показаний и проводить расчеты потраченной емкости для определенных участков шкалы .

Есть возможность максимально усреднить показатели, ориентируясь в подсчитывании на «среднее арифметическое» число тока. Для того чтобы понять, как измерить емкость аккумулятора, рекомендуется применение переменного резистора с дозированным уменьшением показателя сопротивления в течение всего времени, пока проходит разряд аккумулятора. Важно, чтобы уровень тока был примерно одним и тем же на протяжении всего процесса.

Теперь переключите мультиметр в позицию вольтметра (измерение U) и замерьте U на клеммах вашей батарейки. Допустим, она имеет неполный уровень заряда, скажем, 4 вольта. Далее разрядите ее, подавая ток 450-500 миллиампер, время от времени сбавляя уровень сопротивления и контролируя напряжение. Когда оно снизится до цифр 2,7 вольт, отключите секундомер. Для того чтобы провести полный разряд батарейки посредством 500-миллиамперного тока , нужно около получаса, точнее, 25 минут . Теперь проведем умножение этого тока на количество времени, измеряемое в часах. Итак, реальный показатель емкости составляет 200 мАч .

Таким образом, становится ясно, как узнать емкость аккумулятора, применив наиболее точный способ — не просто путем замеров, но путем математических вычислений, которые наиболее точно могут отразить фактическое состояние АКБ и помочь пользователю сориентироваться в том, какой у нее потенциал в реальности.

Емкость аккумуляторной батареи — важный показатель при выборе АКБ

Аккумуляторная батарея (АКБ) характеризуется рядом параметров,

и одним из основных является электрическая емкость. Электрической емкостью принято понимать способность проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах. Поэтому, если относить способность накопления энергии к аккумуляторным батареям, то следует принимать определение емкости аккумулятора. Измеряется емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах, а сокращенно обозначается «А*ч». Это значение, вместе с другими характеристиками, указывается в технической документации аккумулятора и на его фирменной этикетке.

Емкость батареи

С точки зрения физики емкость аккумулятора измеряется в Кулонах (Кл), а не в А*ч, и она равна способности проводника отдавать энергию при силе тока в 1А за 1с времени. Поэтому параметры емкости аккумуляторных батарей C путают с электрическим зарядом Q (количеством электричества). Заряд Q [Кл] в свою очередь  равен [1А]*[1с], при переводе в часы [3600 Кл] = [1А]*[60*60]=[А*ч]. Автомобильные АКБ емкость измеряется в ампер-час (Ah), для мобильных устройств в миллиампер-час (mAh).

Упростим восприятие в виде формул:Также некоторые производители указывают емкость батарей в киловатт-часах (кВт*ч). Чтобы перевести кВт*ч в А*ч необходимо воспользоваться простой формулой мощности P=UI [Вт=В*А], I=P/U [А=Вт/В], таким образом чтобы перевести мощность в ампер-часы необходимо мощность P поделить на напряжение сети (220В/380В) и умножить на час.Номинальная электрическая емкость (С) задает количество электричества, отдаваемое аккумулятором при стандартном цикле разряда, который устанавливается в 10 или 20 часов. Другим условием разряда является конечное напряжение разряда 1,8 В на одну банку аккумулятора. Таким образом, АКБ с номинальным напряжением 12 В разряжается до 10,8 В.

Для определения разрядного тока (в амперах) следует разделить емкость (в ампер-часах) на длительность разряда (в часах).

Пример: АКБ емкостью 66 А*ч может работать 20 часов при токе разряда 66/20=3,3 (А).

Разумеется, это не означает, что эту батарею можно разряжать в течение 1 часа током 66 А – при увеличении разрядного тока емкость АКБ снижается, а большие значения тока недопустимы – пластины аккумулятора могут покоробиться.

Кроме номинальной емкости АКБ существует еще понятие резервной емкости. Резервная емкость определяет, сколько часов аккумулятор сможет питать бортовую сеть автомобиля при отказавшем генераторе. В этом случае резко возрастает разрядный ток, с учетом обогрева и освещения он составляет порядка 25 А. При такой нагрузке резервная емкость составляет ⅔ от номинальной.

Пример: Для АКБ номинальной емкостью 66 А*ч резервная емкость составит ⅔ х 66=44 (А*ч).

Ток 25 А в цепи эта батарея будет поддерживать в течении 44/25≈1,8 (А), т.е. менее 2 часов. На этикетке АКБ резервная емкость, если она указывается, приводится не в ампер-часах, а в минутах. Так, по примеру выше она будет порядка 100 минут.

Существует простое правило определения резервной емкости в минутах «навскидку» — для этого емкость АКБ в А*ч нужно умножить на 1,6. Проверим для нашего аккумулятора: 66 х 1,6≈106 (мин). Почти полное совпадение с предыдущим расчетом.

Номинальная емкость АКБ определяется целым рядом конструктивных и технологических ее характеристик, а также условиями эксплуатации. Среди основных влияющих факторов:

• химический состав электролита;
• размеры свинцовых пластин;
• количество и свойства активной массы.

Емкость зависит и от температуры окружающей среды. На каждый градус температуры ниже 20 °С емкость снижается примерно на 1 А*ч, т.е. при нулевой температуре АКБ может потерять 20 А*ч своей емкости.

Номинальная емкость АКБ не достигнет величин, теоретически рассчитываемых исходя из количества активных веществ в аккумуляторах, поскольку с электролитом взаимодействует не вся активная масса. Обычно коэффициент использования активной массы аккумуляторных пластин составляет 50-60%.

Как измерить емкость своего аккумулятора

Умея измерить емкость аккумулятора, можно проверить соответствие реальной емкости проставленной на этикетке для нового аккумулятора, а также периодически проверять ее для эксплуатируемого. Для проверки емкости необходимо провести цикл «заряд-разряд» – вначале полностью зарядить аккумулятор (как правило, рекомендуемым зарядным током в 10% от номинальной емкости до напряжения 14,4 В в течение 13-15 часов при зарядке полностью разряженной АКБ), а затем разрядить его для измерения электрической емкости до напряжения 10,8 В требуемым в соответствии с выбранной длительностью цикла разряда (10 или 20 часов) током разряда.

К АКБ необходимо подключить нагрузку, ток через нагрузку контролировать амперметром, а напряжение на клеммах АКБ измерять вольтметром. В качестве нагрузки можно использовать мощный электрический резистор (или реостат) сопротивлением в омах, вычисляемым по формуле R=U/I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I – разрядный ток (ампер).

Пример: При разряде 12-вольтовой батареи током 3,3 А сопротивление нагрузочного резистора должно составлять 12/3,3≈3,6 (Ом).

При отсутствии подходящего резистора или реостата в качестве нагрузки можно подключить одну или несколько соединенных параллельно автомобильных ламп накаливания. Поскольку на лампах, кроме номинального напряжения, обычно обозначается номинальная мощность в ваттах, лампы удобно подбирать по их мощности по формуле: P=U x I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I — ток разряда (ампер).

Пример: Для разряда АКБ с номинальным напряжением 12 В током 3,3 А к ней можно в качестве нагрузки подключить автомобильные лампы накаливания общей мощностью 12 х 3,3 ≈ 40 (Вт).

Если аккумулятор емкостью 66 А-ч выдержит испытание, то эти лампы, будучи к нему подключены, будут непрерывно гореть 20 часов, при этом напряжение на выводах аккумулятора не должно опускаться к концу цикла разряда ниже 10,8 В.

Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля по его емкости

Обычно чем выше рабочий объем двигателя, тем более мощный аккумулятор ему требуется. Правильно выбрать АКБ можно по приводимой ниже таблице.

Транспортное средство	Рабочий объем двигателя, л	Рекомендуемая емкость АКБ, А-ч
Легковой автомобиль	1-1,9	55-60
Грузовой автомобиль	1,6-10,9	77-140
Фура, автопоезд	7,2-17	190-200

Ориентировочно требуемую емкость АКБ можно определить, умножив квадратный корень из рабочего объема двигателя на 50.

Пример: 2-литровый двигатель требует АКБ емкостью 50 х √2≈70 (А-ч).

Если бортовая сеть автомобиля перегружена потребителями, либо двигатель автомобиля дизельный (требующий более мощного стартера), аккумулятор можно взять с запасом по емкости. Запас обеспечит пуск двигателя в холодное время года, когда реальная емкость АКБ уменьшается.

Но не следует эксплуатировать автомобиль с АКБ чрезмерно большой емкости – недостаточно мощный генератор окажется не в состоянии полностью зарядить разряженный аккумулятор, и преимущество в электрической емкости окажется мнимым. Также более мощный аккумулятор заставит более напряженно работать автомобильный стартер, что скажется на сроке его службы.

Определяем емкость аккумулятора — Информация

Всем известно, что емкость аккумуляторной батареи указывается в маркировке, которая всегда присутствует на корпусе АКБ. Казалось бы, зачем «городить огород», если эту информацию можно узнать так просто? Однако все не так, как кажется на первый взгляд.

 

Действительно, все без исключения производители аккумуляторных автомобильных батарей маркируют свою продукцию таким образом, что мы без лишних усилий можем узнать исчерпывающую информацию об АКБ, просто прочитав наклейку. Там указывается мощность, напряжение и, разумеется, емкость. Но что делать, если батарея прослужила несколько месяцев или лет? Ведь в этом случае номинальные параметры могут сильно отличаться от реальных? Для начала стоит разобраться в теории.

 

Что же такое емкость? Это величина, указывающая на количество электроэнергии, которую способна отдать батарея за определенный промежуток времени при определенной нагрузке. Причем, специалисты разделяют емкость аккумуляторов на два вида:

 

• Номинальная емкость электрическая. Она измеряется при разряде аккумулятора в течение двадцати часов подряд.

 

• Резервная емкость батареи. Определяется отрезком времени, за который аккумулятор может дать ток в 25 Ампер. Эта величина не случайна. При помощи данного теста определяется время, в течение которого АКБ может выполнять свои функции при поломке генератора автомобиля.

 

Как измеряется емкость?

 

Для измерения параметров емкости автомобильных стартерных аккумуляторов применяют метод контрольного разряда. С данной целью используют приборы, которые рассчитаны на стабилизацию электричества и его регистрацию, а также фиксирование промежутка времени и разряда.

 

Процесс измерения номинальной или резервной емкости стартерной аккумуляторной батареи, равно как и сложный ремонт АКБ, традиционно проводится квалифицированными специалистами, и отнимает довольно много времени. Прежде чем проверять емкость батареи, проводят максимально глубокий тестируемого аккумулятора.

 

Как правило, для определения емкости АКБ применяют специальные тестеры батарей. Это приборы, которые буквально за несколько секунд способны оценить не только емкость аккумулятора, но также измерить другие, не менее важные параметры, например, напряжение.

 

Выполнить данную операцию можно и самостоятельно!

 

Номинальная или резервная емкость батареи может быть достаточно просто измерена даже неподготовленным, не сильно разбирающимся в технике, человеком. Для этого стоит применять специальные тестеры, используемые на станциях техобслуживания автомобилей. При их помощи не составляет труда определить емкость батареи любого типа, в том числе, кальциевых и гибридных аккумуляторов.

 

Приборы, описанные выше, работают на принципе интеллектуального метода тестирования. Такие устройства дают максимально полное представление о состоянии аккумулятора и его текущих параметрах. Посредством тестера несложно провести не только измерение емкости. Он позволяет определить возможный срок службы АКБ, провести корректировку температуры и состояния заряда в автоматическом режиме. Сегодня существуют зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов, имеющие подобную функцию.

07.07.2013, 9691 просмотр.

Интерпретация параметров аккумуляторов и спецификаций

Аккумуляторы — это конечный коммерческий продукт, который поставляется клиентам и требует предоставления некоторых данных от производителей, чтобы клиенты могли оценить производительность различных типов аккумуляторов с точки зрения номинальной емкости, допустимого DOD и температурный рабочий диапазон. Большинство таблиц данных содержат некоторые кривые, которые разработчик фотоэлектрических систем должен уметь правильно интерпретировать в соответствии с передовыми методами проектирования.

В этом разделе мы обсудим основные параметры аккумуляторов и основные факторы, влияющие на производительность аккумулятора.

Первыми важными параметрами являются номинальное напряжение и емкость аккумулятора.

Каждая батарея имеет определенное напряжение и емкость. Как кратко обсуждалось ранее, внутри каждой батареи есть элементы, которые образуют уровень напряжения , и это номинальное напряжение батареи является номинальным напряжением, при котором батарея должна работать.

Емкость относится к количеству заряда, который батарея может доставить при номинальном напряжении, которое прямо пропорционально количеству материала электродов в батарее.

Единица измерения емкости батареи — ампер-час или ампер-час, обозначаемая как (Ач). Емкость также может быть выражена в единицах энергоемкости батареи. Энергоемкость — это номинальное напряжение батареи в вольтах, умноженное на емкость батареи в ампер-часах, что дает общую энергетическую емкость батареи в ватт-часах (Вт-ч). В общем, это общее количество энергии, которое может хранить устройство.

Вам должно быть интересно, каково значение ампер-часов как единицы емкости аккумулятора? Само устройство дает нам некоторые важные подсказки о свойствах батареи.Совершенно новый аккумулятор емкостью 100 ампер-часов теоретически может обеспечивать ток 1 А в течение 100 часов при комнатной температуре. На практике это не так из-за нескольких факторов, как мы увидим позже.

C-рейтинг

Перейдем к другому важному параметру батареи, называемому C-rate. C-rate — это скорость разряда батареи относительно ее емкости. «Число» C-rate — это не что иное, как разрядный ток, при котором батарея разряжается сверх номинальной емкости батареи.Он рассчитывается следующим образом:

«Число» C = IdisCnon

Где

«I _dis » — ток разряда

«C _non » — номинальная емкость аккумулятора

Скорость разряда иногда называют «числом» C /, и это число представляет собой количество часов, необходимое для полной разрядки аккумулятора. Другими словами, это обратное предыдущее обозначение, и оно рассчитывается следующим образом:

CI «Number» = CnonIdis

Например, C-rate 1C для батареи емкостью 100 Ач будет соответствовать току разряда 100 А в течение 1 часа.Или его можно представить как C / 1. С другой стороны, C-rate 2C для той же батареи будет соответствовать току разряда 200 А за полчаса. Или его можно представить как C / 0.5. Точно так же коэффициент C 0,05C подразумевает ток разряда 5 А в течение 20 часов. Или его можно представить как C / 20. Наконец, та же самая батарея может быть разряжена на 1 А за 100 часов, что соответствует 0,01 ° C или C / 100. В общем, C-скорость зависит от тока зарядки и разрядки.

КПД

Поскольку не существует системы преобразования энергии со 100% -ным КПД, термин КПД представляет способность системы передавать энергию от входа системы к выходу.Каждый тип батареи имеет свой рейтинг эффективности, как описано в EME 812 (9.3. Хранение батареи — Таблица 9.1), и обычно мы говорим об эффективности как заряда, так и разряда вместе взятых.

Эффективность батареи — это отношение общего ввода системы хранения к общему выходу системы хранения. Например, если 10 кВтч закачивается в аккумулятор во время зарядки, и вы можете эффективно извлечь только 8 кВтч при разрядке, то эффективность системы хранения в оба конца составляет 80%.

Давайте обсудим еще один важный параметр батареи, состояние заряда или SOC . Он определяется как процент емкости батареи, доступной для разряда, таким образом, батарея с номиналом 100 Ач, которая разряжена на 20 Ач, имела SOC 80%. Еще одним параметром, дополняющим SOC, является глубина разряда или DOD , которая представляет собой процент разряженной емкости аккумулятора. Таким образом, батарея на 100 Ач, разряженная на 20 Ач, имеет DOD 20%.Другими словами, DOD и SOC дополняют друг друга.

Теперь мы подошли к очень важному параметру: циклов, срок службы батареи. Срок службы определяется как количество циклов зарядки и разрядки, после которых емкость аккумулятора падает ниже 80% от номинального значения. Обычно продолжительность цикла указывается как абсолютное число. Однако, если быть более точным, на срок службы и другие параметры батареи влияет изменение условий окружающей среды, например температуры (в данном случае температуры).

Так какая связь между параметрами батареи? Срок службы сильно зависит от глубины разряда. Это можно увидеть на рисунке 3.6 для типичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Если мы посмотрим на эффективную емкость при разной глубине разряда (DOD) для свинцово-кислотной батареи, мы увидим, что количество циклов уменьшается с увеличением DOD.

Рис. 3.6: Эффективная емкость (%) в зависимости от количества циклов при различных скоростях разряда для залитой свинцово-кислотной батареи.

Кредит: разработан с использованием SAM

.

Срок службы цикла также зависит от температуры. Аккумулятор работает дольше при более низких температурах эксплуатации. Кроме того, из рисунка 3.6 видно, что для конкретной температуры продолжительность цикла нелинейно зависит от глубины разряда. Чем меньше DOD, тем выше продолжительность цикла. Однако такой более высокий срок службы также будет означать, что эти дополнительные циклы, которые вы набираете, могут помочь вам только при меньшей глубине разряда.Таким образом, можно сказать, что батарея прослужит дольше, если средний DOD может быть уменьшен по сравнению с ее нормальной работой. Также следует строго контролировать перегрев аккумулятора. Перегрев может произойти из-за перезарядки и последующего перенапряжения свинцово-кислотного аккумулятора. Мы узнаем больше о контроле напряжения и заряда аккумулятора в следующем разделе.

Хотя срок службы батареи увеличивается при более низких температурах, необходимо учитывать еще один эффект. Температура также влияет на емкость аккумулятора при регулярном использовании.Как видно на Рисунке 3.7, чем ниже температура, тем меньше емкость аккумулятора. Чем выше температура, тем выше емкость аккумулятора.

Рисунок 3.7: Зависимость эффективной емкости (%) от температуры для залитой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи

Кредит: разработан с использованием SAM

.

Отражение

Почему емкость увеличивается с увеличением температуры?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Это связано с тем, что при высоких температурах химические вещества в батарее более активны, и поэтому химическая активность имеет тенденцию увеличивать емкость батареи.Напротив, химическая активность снижается при более низких температурах, которые снижают производительность

.

Факторы старения аккумулятора

Это может показаться не научным, но при высоких температурах возможно достичь емкости батареи выше номинальной. Однако такие высокие температуры серьезно вредят здоровью аккумулятора.

Когда мы говорим, что батарея имеет ограниченный срок службы или что она полностью «разряжена», что именно это означает? Связано ли это с эффектом старения свинцово-кислотного аккумулятора?

Есть несколько факторов, которые способствуют старению любой батареи. Сульфатирование — одна из основных причин старения. А если аккумулятор не полностью заряжен после сильной разрядки, это вызывает рост кристаллов сульфата, которые не могут быть полностью преобразованы обратно в свинец или оксид свинца. В результате батарея медленно теряет массу активного материала, и, следовательно, разрядная емкость будет ниже. Коррозия свинцовой сетки на электроде — еще один распространенный фактор старения. Это приводит к увеличению сопротивления сети из-за высоких положительных потенциалов.

Далее, когда батарея теряет влагу, это вызывает высыхание электролита, что происходит при высоких напряжениях зарядки, что приводит к потере воды. Это называется эффектом газовыделения и может ограничить срок службы батареи. Об этом следует позаботиться при регулярном обслуживании, добавив в аккумулятор дистиллированной воды.

Исследователи разработали необслуживаемые свинцово-кислотные батареи для солнечных систем с очень большим сроком службы. Однако это также продукты высокого класса и могут быть более дорогими.

Отражение

Как определить, предпочитается ли батарея необслуживаемого типа, если она предназначена для фотоэлектрических систем?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Это зависит от количества необходимых батарей и доступности для текущего обслуживания. Батареи, не требующие обслуживания, предпочтительно использовать, когда доступ к установке затруднен или если системе требуется большое количество батарей.

После того, как мы рассмотрели все основные параметры батареи и характеристические кривые, разработчик сможет сделать лучший выбор для продукта в зависимости от области применения.Но как дизайнеры ставят эти батарейки на место? Есть ли только один размер для всех батарей, и он масштабируемый? Или они делают батарею индивидуального дизайна для каждого проекта? Мы ответим на эти вопросы в следующем разделе.

Сравнение химического состава аккумуляторных элементов

Вы можете ввести в заблуждение множество различных терминов, связанных с емкостью аккумулятора, например, Втч, мАч, Ач … Вот несколько советов, которые могут помочь вам понять:

1. Wh означает ватт-час.

Батарея емкостью 100 Вт · ч может обеспечивать мощность 100 Вт в течение 1 часа, мощность 20 Вт в течение 5 часов.

Это устройство, которое BiXPower любит использовать, поскольку оно намного точнее и может сравнивать разные батареи. Аккумулятор на 200 Втч наверняка имеет больше емкости, чем аккумулятор на 100 Втч.

2. мАч или Ач означает миллиампер-час (мАч) или ампер-час (Ач).

Это очень вводящая в заблуждение единица. Когда аккумулятор рассчитан на мАч или Ач, он всегда должен быть связан с напряжением. Емкость аккумулятора 10 Ач при 12 В больше, чем у аккумулятора 10 Ач при 5 В.

Однако на рынке много литиевых батарей, в которых не указывается напряжение, когда указывается их емкость мАч (или Ач).В этих случаях, скорее всего, они измеряют напряжение элемента литиевой батареи, которое составляет 3,6 В или 3,7 В. К моменту времени 3,6 (или 3,7), разделенному на 1000, получится его точная мощность в ватт-часах. Например, фактическая емкость аккумулятора на 10000 мАч составляет 10000 x 3,6 / 1000 = 36 Вт-час.

Вы можете сравнить два емкость аккумуляторов по ампер-часам только при одинаковом напряжении. Если два батареи имеют разное напряжение, при использовании ватт-часов будет больше точный.

Батарея емкостью 1 ампер-час может обеспечивать ток в 1 ампер в течение 1 часа.
1 Ватт-час = 1 Ампер-час x 1 Вольт.

Мы рекомендуем сравнивать емкости батарей по ватт-часам, а не по ампер-часам. Ватт-час — более точная единица измерения показать емкость, чем ампер-час при сравнении батарей с разные выходные напряжения.

3. Емкость аккумулятора и максимальная выходная мощность — это два разных понятия. Батарея емкостью 300 Вт может выдавать только максимальную мощность 100 Вт.

Представьте себе автомобильный бензобак. Емкость — это сколько галлонов бензина может вместить бак.Выходная мощность — это скорость, на которой может двигаться автомобиль. Аккумулятор с большой емкостью Втч (или мАч) похож на машину с большим баком. Автомобиль с большим бензобаком может проехать очень большие расстояния, но это не означает, что автомобиль может двигаться с очень высокой скоростью. Аккумулятор с большой емкостью в ампер-часах может работать долго, но это не означает, что батарея может выдавать большой ток в амперах. .

4. Номинальная емкость и фактическая выходная мощность:

А аккумулятор Емкость в ватт-часах обычно рассчитывается на основе номинальной емкости аккумуляторных элементов.Например, если номинальная емкость аккумуляторных элементов составляет 3,7 В x 2350 мАч = 8,7 Вт · ч, а аккумуляторная батарея состоит из 18 элементов, то емкость аккумулятора составляет 8,7 x 18 = 156,6 Вт · ч.

Емкость элемента батареи оценивается в стандартных условиях испытаний и позволяет сравнивать различные элементы батареи. Однако фактическая выходная мощность элемента батареи в реальных условиях обычно меньше номинальной выходной мощности. Условия никогда не бывают такими идеальными, как в лаборатории.

При использовании многих аккумуляторных элементов для изготовления аккумуляторного блока может потребоваться добавить много дополнительных цепей управления для обеспечения безопасности и некоторой функции зарядки / разрядки. Эти дополнительные схемы должны потреблять немного энергии от аккумуляторных элементов. Литий-ионный аккумулятор саморазрядится во время хранения. Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку литий-ионной батареи, схемы защиты литиево-ионной батареи отключают выход батареи до того, как батарея фактически полностью разрядится. Фактическая выходная мощность аккумуляторного блока будет меньше номинальной емкости аккумулятора из-за этих факторов.

Измерение состояния батареи для обеспечения оптимального времени безотказной работы

Хотя большинство батарей, используемых в источниках бесперебойного питания (ИБП) и системах резервного питания, рекламируются как «не требующие обслуживания», они по-прежнему подвержены износу из-за коррозии, внутреннего короткого замыкания , сульфатирование, высыхание и нарушение герметичности. Но как определить, выйдет ли из строя аккумулятор?

Многие люди думают, что достаточно контролировать напряжение с помощью оборудования для онлайн-мониторинга напряжения или личных проверок напряжения.Но одно только измерение напряжения не даст вам полной картины. Напряжение — это просто индикация состояния заряда аккумулятора, а не состояния аккумулятора. Напряжение не будет сигнализировать о деградации батареи до позднего срока ее службы, что увеличивает вероятность отключения всего комплекта батарей в случае сбоя. Даже если батарея имеет правильное измерение напряжения, она все равно может выйти из строя при приложении нагрузки.

Итак, какой подход вы должны предпринять, чтобы определить состояние батареи?

Один из лучших способов измерить состояние батареи — это измерить ее полное сопротивление.Измеряя импеданс, вы можете лучше понять внутреннее сопротивление батареи, что дает лучшую картину общего состояния. Когда измерения проводятся с течением времени, значения импеданса оказываются полезным инструментом для определения тенденций, сигнализирующим о потенциальных проблемах намного раньше, чем только тестирование напряжения. Со временем внутреннее сопротивление или импеданс батареи обычно увеличивается, что указывает на деградацию элемента.

Первый раз, когда вы проверяете импеданс батареи, это может вызвать беспокойство, поскольку нет исходных данных, с которыми можно было бы сравнивать данные и делать выводы.В таких случаях рекомендуется сравнить каждую ячейку с другими ячейками в строке. При этом слабые клетки будут выделяться и указывать на то, что, вероятно, потребуется дальнейшее исследование.

Важно помнить, что единичное измерение импеданса без контекста не имеет большого значения. Лучшая практика требует измерения значений импеданса за месяцы и годы, каждый раз сравнивая их с предыдущими записанными значениями, чтобы создать базовую линию.

Спектроскопия проверяет емкость батареи за 15 секунд

Получение неуловимой батареи

Методы тестирования батарей не работают, и промышленность требует более совершенных технологий.Без подходящих инструментов оценка производительности остается делом догадок, что приводит к слишком быстрой или слишком поздней замене батарей (в большинстве случаев слишком поздно). Некоторые батареи меняются неоднократно, не зная причины отказа, другие заменяются на отметке с датой, не зная о состоянии, но большинство остаются нетронутыми до тех пор, пока не произойдет поломка.

В тестерах аккумуляторов недостатка нет. Большинство утверждают, что измеряют состояние здоровья (SoH) путем считывания напряжения и внутреннего сопротивления. Батареи улучшились, и одно только измерение сопротивления не подходит для оценки производительности.Лучшие электролиты и коррозионно-стойкие материалы сохраняют низкое сопротивление на протяжении всего срока службы батареи. Рекламные функции, выходящие за рамки возможностей подразделения, вводят в заблуждение и сбивают с толку отрасль, заставляя поверить в то, что многогранные результаты достижимы с помощью основных методов тестирования.

Однако большинство тестеров аккумуляторов способны идентифицировать умирающую или разряженную батарею; но и пользователь тоже. Проблема заключается в том, чтобы оценить батарею до того, как ее производительность будет снижена. Это делается путем измерения емкости, главного индикатора состояния батареи.Самый надежный метод — полная зарядка / разрядка, но для этого необходимо вывести аккумулятор из эксплуатации. Хотя они подходят для небольших батарей, разряды непрактичны для больших батарей. Свинцово-кислотная батарея теряет около 2% своей емкости за каждый полный цикл, а стартерная батарея — на 8%. Это вызывает необходимость в расширенном быстром тестировании, поскольку тест батареи без оценки емкости является неполным.

На рисунке 1 показаны три компонента батареи, состоящие из накопленной энергии (емкости), пустой части, которую можно пополнить, и неактивной части, которая теряется из-за использования и старения.Номинальная емкость означает емкость, указанную производителем в Ач (ампер-часах), значение, которое применяется только при новой батарее. Доступная емкость — это способность накопления энергии после полной зарядки, а состояние заряда (SoC) относится к накопленной энергии, которая также включает неактивную часть. Это вызывает неточности при измерении уровня топлива, поскольку полностью заряженная батарея всегда показывает 100%, даже если 50% емкости батареи стало неактивным. Время работы такой батареи сокращено до 50%.

Рисунок 1: Три части батареи Батарея состоит из накопленной энергии, пустой части, которую можно перезарядить, и неактивной части, которая постоянно теряется из-за старения.

Тестирование стартерных батарей Тестирование аккумуляторов проводится с момента их изобретения. Простой, но надежный метод экспресс-теста — это углеродная свая, которая прикладывает кратковременную нагрузку для проверки стабильности тока и напряжения. Квалифицированный механик может оценить аккумулятор по его кинетическому поведению, но оценить емкость невозможно.

Еще одно неизвестное — SoC. Это можно оценить, измерив напряжение разомкнутой клеммы батареи, которая находилась в состоянии покоя в течение нескольких часов и находится при комнатной температуре.Простое открытие двери автомобиля или запуск двигателя нарушает спокойствие, и нейтрализация занимает несколько часов; производитель рекомендует 24ч. (Есть сходство с взволнованным супругом.) Знание состояния заряда важно, поскольку аккумулятор с низким зарядом ведет себя так же, как аккумулятор с уменьшенной емкостью. Эти две характеристики необходимо проверять отдельно при тестировании батареи.

Измеритель проводимости переменного тока, также известный как тестер импеданса, по большей части заменил углеродную сваю.Маленький и неинвазивный, тестер импеданса подает сигнал переменного тока для измерения внутреннего сопротивления батареи. Эти устройства проверяют CCA (усилитель холодного пуска) стартерных батарей и сопротивление батарей ИБП; оценка мощности выходит за рамки их возможностей.

Критический прогресс был достигнут в области электрохимической импедансной спектроскопии (EIS). EIS не нова; высокая стоимость, длительное время тестирования и потребность в обученном персонале для интерпретации массивов данных ограничили использование этой технологии лабораториями.

Компания Cadex сделала шаг вперед в EIS и разработала многомодельную спектроскопию электрохимического импеданса, или Spectro ™. Частотное сканирование создает график Найквиста, на который накладываются различные электрохимические модели. Объединение данных коррелирует значения, получаемые при чтении емкости. (CCA и SoC используют более упрощенные методы тестирования.) Тест занимает 15 секунд, а аккумулятор должен иметь минимальный заряд 60%. Наилучшие результаты достигаются при «рабочем» аккумуляторе. Новые батареи без форматирования или батареи, которые долго хранились, не проявляют тех же симптомов, что и батареи, снятые с эксплуатации.

Стартерная аккумуляторная батарея считается исправной, если она может запустить двигатель. В современных автомобилях это не единственный критерий, и водитель спрашивает: «Может ли рулить и ломаться?» Вспомогательные функции, в том числе старт-стоп, требуют хорошего резерва мощности, что выдвигает оценку мощности на первый план. Характеристика результатов испытаний — еще одна причина тяготения к емкости. CCA плохо отображает состояние батареи; показания остаются стабильными с возрастом, в то время как емкость предсказуемо падает.Однако оценка емкости требует более сложной технологии, чем чтение CCA, с использованием матриц в качестве справочных таблиц.

На рис. 2 показано поведение 20 стареющих стартерных батарей, отсортированных от хороших к плохим. Все блоки работали нормально, но пользователи не знали, что срок службы батарей от 10 до 20 закончился. Аккумулятор с емкостью менее 40% следует заменить, так как это может привести к застреванию водителя, особенно во время похолодания. Исчезновение емкости в большинстве случаев остается незамеченным; аналогия — лошадь, которая скачет галопом, пока не падает замертво от истощения.

Рисунок 2: Емкость и CCA стареющих батарей. Батареи 1–9 имеют хороший CCA и большую емкость; батареи 10–20 заканчиваются из-за потери емкости. Все аккумуляторы заводятся хорошо. Метод испытаний CCA получали с помощью Spectro CA-12; Емкость была измерена с помощью банка нагрузок Agilent путем применения полной разрядки в соответствии со стандартами BCI.

Потеря емкости свинцово-кислотной батареи вызвана коррозией, сульфатированием и отслаиванием активного материала, каждый из которых вызывает повышение внутреннего сопротивления.Хотя это правда, тесты показывают, что сопротивление большинства стартерных батарей остается низким, а емкость снижается. Для дальнейшего изучения взаимосвязи компания Cadex провела обширное испытание 175 стареющих стартерных батарей и обнаружила поразительные результаты. Корреляция между емкостью и сопротивлением (или CCA) составила всего 0,55; Я бы представил идеальное совпадение.

Рисунок 3 графически демонстрирует эти результаты. Вертикальная ось Y показывает показания CCA; горизонтальная ось X представляет мощности. Ромбы не охватывают красную контрольную линию, как это было бы при тесной корреляции между емкостью и CCA.Вместо этого пограничные батареи тяготеют к линии 40% емкости в левом зеленом поле; очень немногие держатся за нижнюю границу 50% -ного порога ОСО.

Рисунок 3: Взаимосвязь между CCA и емкостью на 175 стартерных батареях Зеленое поле представляет PASS; Срок службы батарей в красном поле FAIL истек. Большинство аккумуляторов охватывают линию 40% емкости слева от зеленого поля; немногие касаются линии 50% CCA внизу. Метод испытаний Емкость и CCA проверены в соответствии с SAE J537

Хотя коррозия и отслаивание активного материала необратимы, сульфатирование можно исправить, если вовремя уловить.Это достигается путем приложения повышенных зарядных напряжений или импульсов тока на время для растворения сульфатов свинца, которые образуются, когда батарея остается недостаточно заряженной. Необходим метод обнаружения сульфатации, который применяется к правильному количеству противоядия, чтобы не повредить батарею из-за чрезмерной коррекции. Недостаточный заряд возникает при езде по городу с включенными вспомогательными нагрузками; холостой ход или движение на низкой скорости не может полностью зарядить аккумулятор.

Сводка Диагностика аккумуляторов с помощью экспресс-тестирования все еще находится в зачаточном состоянии.У нас даже нет надежного метода измерения уровня заряда, не говоря уже о том, чтобы получить надежное измерение емкости на лету. Батареи не могут быть измерены сами по себе; их здоровье можно предсказать только с помощью нескольких измерений, подобных прогнозу погоды или медицинскому обследованию.

Ученые возлагают большие надежды на электрохимическую импедансную спектроскопию — технологию, которая также улучшит BMS (систему управления батареями). Емкость — это ведущий индикатор состояния здоровья, и добавление этого параметра к BMS значительно улучшит прогнозирование срока службы.Емкость слишком долго была недостающим звеном, и неуловимая батарея, наконец, дает свой истинный цвет.

Проверка емкости аккумулятора — полевой опыт

Введение

В случае возникновения аварийной ситуации важно, чтобы аккумуляторные системы работали в соответствии с проектом, в противном случае подстанция может остаться незащищенной. Хотя для оценки состояния батареи можно использовать множество методов тестирования, проверка емкости через определенные интервалы времени и скорости разряда представляется как единственный метод, позволяющий измерить реальную емкость батареи.В настоящее время проверка емкости не проводится из-за того, что считается, что этот тип проверки слишком дорог и повреждает батарею. Большинство пользователей аккумуляторов сегодня применяют измерения внутреннего сопротивления, чтобы определить состояние аккумулятора и сэкономить время. В этом подходе нет ничего плохого. Однако реальная емкость не может быть определена с помощью этого теста.

Перед началом теста важно визуально проверить, находятся ли соединения элементов в надлежащем состоянии, а также отключено ли зарядное устройство.Нагрузка, подключенная к батарее, должна иметь соответствующее резервирование, или ток, потребляемый нагрузкой, должен быть включен в скорость разряда. Важно подчеркнуть, что подготовка к тесту и условия до его начала могут повлиять на результаты теста. Имея это в виду, важно перед началом теста проверить ключевые параметры, такие как напряжение элемента, напряжение холостого хода и температура элемента. После выполнения начальных условий можно подключать нагрузку.

При тестировании емкости аккумулятора есть некоторые факты, которые неправильно понимают.Ошибки совершаются из-за мифов, недопонимания и недостатка подготовки и опыта.

Миф 1 — Проверка емкости разрушает батарею

Этот миф сбивает с толку профессионалов в области тестирования. Чрезмерная зарядка и разрядка при слишком большом количестве циклов сокращают срок службы. Однако при проведении в соответствии со стандартами и рекомендациями производителей проверка емкости не приведет к сокращению срока службы батареи.

Влияние теста производительности на батарею было проанализировано на батарее Powerfit S312 / 7S.Испытание проводилось с более высокой скоростью разряда и сокращенным временем испытания. График на Рисунке 1 иллюстрирует результаты испытаний батареи с заявленным производителем пятилетним сроком службы. После проведения пяти испытаний на разряд, значения напряжения и уровни емкости в последнем испытании не изменились по сравнению с результатами первого испытания, даже напряжение в последнем испытании было немного выше, чем напряжение в первом испытании. Это подтверждает, что пять циклов разряда (как рекомендовано стандартами) не разрушат аккумулятор.

Рисунок 1 — Измеренное напряжение батареи как функция времени в пяти испытаниях на разряд на Powerfit S312 / 7S

Миф 2 — Аккумулятор необходимо выровнять перед тестом

Это утверждение зависит от того, является ли система батарей новой или она находится в уже существующей системе, которая собирается пройти проверку емкости. Если аккумулятор новый и должны быть выполнены приемочные испытания, необходимо выполнить пусконаладочную зарядку, включая уравнительный заряд. После этого аккумулятор следует поставить на поплавок не менее чем на три дня.Однако в повседневной практике аккумуляторы испытывают из плавающего состояния.

Миф 3 — Остановите испытание, когда первая ячейка достигнет напряжения конца ячейки

Во время проверки емкости нередко одна или несколько из них выходят из строя до окончания проверки. Прекращение теста, как только первая ячейка выйдет из строя, может привести к неполным или неверным результатам теста. Общее напряжение цепочки должно использоваться в качестве критерия завершения, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Общее напряжение в цепи батареи, которую необходимо заменить

Однако тестируемый должен обойти слабую ячейку, за исключением того, что тест прошел 90-95% своего курса.Завершение теста, когда одна ячейка достигает конечного напряжения, не позволит нам найти другие поврежденные ячейки. Обнаружение двух слабых ячеек представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 — Напряжения отдельных ячеек во время проверки емкости батареи

Обход может быть выполнен путем приостановки теста, а затем обхода ячейки с соответствующими разъемами. Испытание необходимо продолжить с новым значением конечного напряжения с учетом одного элемента меньше. Максимально допустимое время для завершения процесса обхода составляет около шести минут, и его не следует учитывать в общем времени тестирования.

Влияние температуры на испытание на разряд

Температура имеет большое влияние на производительность элемента. По мере увеличения температуры элемента происходит химическая реакция, которая увеличивает емкость аккумулятора. Однако поддержание температуры батареи выше рекомендованной приведет к более высокому уровню отслаивания активного материала и коррозии сетки, что, в свою очередь, сократит срок службы. Это включает
окружающей температуры и температуры ячейки. Производители аккумуляторов публикуют рекомендуемые рабочие температуры для своих аккумуляторов.Если рабочая температура аккумуляторной системы выше или ниже рекомендованной, после испытания необходимо применить поправочный коэффициент. Таблицу с температурными коэффициентами можно найти в стандартах.

Процесс испытаний

После выполнения начальных условий необходимо подключить и настроить нагрузку и другое необходимое испытательное оборудование. Первым шагом является определение испытательного тока, конечного напряжения и продолжительности испытания. Эти параметры в нашем тесте можно найти в опубликованных рекомендациях производителя.Аккумуляторная установка, использованная для тестирования, имела 126 ячеек и напряжение цепочки 252 В.

Таблица 1 — Заявленные производителем номинальные значения для испытанной батареи при 20 ° C

Важно подчеркнуть, что текущие значения не были скорректированы с учетом температуры. После завершения теста необходимо произвести температурную компенсацию и пересчитать емкость.

Грузовой блок (BLU200A) вместе с дополнительным грузовым блоком (BXL-A) использовался для увеличения грузоподъемности. Испытательный ток выбирается из таблицы 1.

Напряжение на клеммах измерялось в течение всего теста как функция времени, и батарею следует разряжать до тех пор, пока она не достигнет минимального напряжения на клеммах или по истечении общего времени проверки.

Рисунок 4 — Напряжение на струне как функция времени

Во время испытания на разряд важно контролировать напряжение элементов не менее трех раз во время испытания. Одно измерение следует проводить в начале теста, а другие — через определенные интервалы.Частота дискретизации должна быть более высокой, когда напряжение начинает уменьшаться быстрее.

Напряжение отдельных ячеек можно измерить вручную или с помощью автоматизированной системы контроля. Напряжения в этом конкретном тесте были измерены с помощью регистратора напряжения батареи (устройство BVR), а значение напряжения каждой ячейки показано на рисунке 6.

Рисунок 5 — Измерение напряжения каждой ячейки

Метод расчета емкости

Емкость аккумулятора выражается в ампер-часах (Ач).Однако емкость в конце теста всегда выражается в процентах от заявленной производителем емкости. Стандарты определяют два метода определения мощности: метод с поправкой на время и метод с поправкой на скорость. В этой статье описывается скорректированный метод, поскольку он использовался в наших тестах.

В методе с корректировкой времени испытательный ток поддерживается постоянным, как определено в опубликованной производителем таблице, как функция выбранной продолжительности испытания. Емкость аккумулятора рассчитывается после завершения теста с использованием опубликованных данных о производительности при 20 ̊ C.

Емкость в% рассчитывается по следующей формуле.

C% = (T _a x 1 000) / (T _м x K _t )

В нашем тесте это было:

C% = (8 x 1 000) / (8 x 1,045)

Общая емкость в% после теста составила 95%.

C — Производительность при 20 ̊ C.
T _a — Фактическая продолжительность теста.
T _м — Номинальное время производителя для достижения конечного напряжения колонны
K _t — Температурный поправочный коэффициент (в нашем случае 1.045)

Критерии замены

Рекомендуется заменить батарею, если ее емкость ниже 80% от номинальной емкости производителя. После теста необходимо проверить размер батареи, чтобы сделать вывод, достаточна ли оставшаяся емкость для того, чтобы батарея могла выполнять предполагаемую функцию. Емкость 80% указывает на то, что скорость износа аккумулятора (элемента или цепочки) увеличивается, даже если еще есть способность выдерживать нагрузку. Дополнительные характеристики, такие как отклонение от нормы температуры элемента и напряжения элемента, часто являются определяющими для полной замены аккумулятора или элемента.Напряжение элемента является хорошим индикатором для дальнейшего исследования и замены элемента. Если мы используем сменные элементы, важно убедиться, что они имеют электрические характеристики, совместимые с существующими элементами, и их следует протестировать перед установкой.

Чтобы загрузить эту статью в формате .pdf, войдите в систему и перейдите по следующей ссылке. Литература и авторские права указаны в исходном документе.

---

6 августа 2020

Измерение емкости аккумулятора | Продукты и поставщики

Экспериментальная оптимизация автономной фотоэлектрической системы FireFly 600.

Первоначальная проверка системы Соответствие нормам и стандартам Обсуждение электрического заземления Батарея и конструкция корпуса ПК. Измерение емкости батареи.

Оценка производительности светодиодных фонарей, доступных на кенийском рынке автономного освещения

Пятерка образцы одной марки отличались друг от друга на целых 22% при измерении емкости аккумуляторов, 3.6% за количество часов, необходимое для полной зарядки, 23% за максимальное начальное количество часов. люкс, 38% на время работы, 11%…

Измерение остаточной емкости и анализ щелочных батарей для беспроводных сенсорных узлов

Имеется в наличии: http://www.maxim-ic.com [24] С. Парк, А. Саввидес и М. Сривастава, «Измерение и анализ емкости батареи с использованием литиевой батареи типа« таблетка », в Proc.ISLPED, 2001, г. С. 382–387.

Отчет о программе систем накопления энергии за 1996 финансовый год

Все начальные измерения емкости аккумулятора были выполнены после 12-часовой ускоренной зарядки при 14,1 В.

Стратегии управления энергопотреблением для электрических и гибридных электромобилей

Измерение емкости аккумулятора и анализ с использованием литиевой батарейки типа «таблетка», Калифорния, США, 2001 г. 10.

Свинцово-никелевые электрохимические батареи

PASCOE P.E., ANBUKY A., Измерение емкости аккумулятора, Номер патента GB2350686, 6 декабря 2000 г.

Отчет о программе систем хранения аккумуляторных батарей за 94 финансовый год

Проведено последнее измерение емкости аккумулятора. по завершении тепловых испытаний показал емкостный снижение эффективности, связанное с отключением воздухопровода к одна ячейка в системе электролитического смешения.

Определение емкости аккумулятора и анализ оптимизации для беспроводной мультимедийной связи

В этой статье мы создали стенд для измерения емкости аккумулятора для доставки мультимедиа. приложение на базе кодека H.264, которое будет потребляемая емкость при кодировании и передаче видео.

Характеристики телескопа Хаббла на орбите

Эта ячейка Расхождение стало очевидным во время измерения емкости батареи на орбите по относительно пологому наклону кривая разряда после разряда колена.

SpaceOps Conferences> Стратегии управления литий-ионными батареями для миссий Европейского центра космических операций

Это также причина того, что в полете не выполняется слишком много измерений емкости аккумулятора, поскольку они оказывают значительное влияние на высокий уровень DoD и дополнительные измерения. цикл разрядки / зарядки.

Руководство по аккумулятору телефона для начинающих | by The Guide

Сказать, что смартфон является важным компонентом нашей повседневной жизни, — ничего не сказать.Чуть более 20 лет назад было немыслимо, чтобы наши телефоны могли делать то, что они делают сегодня. Конечно, с увеличением возможностей смартфонов растет спрос на электроэнергию. Это привело к огромным инвестициям в исследования и разработки, направленные на улучшение некоторых компонентов аккумулятора смартфона от размера к емкости. В этом руководстве мы рассмотрим, как работают аккумуляторные батареи телефона, некоторые характеристики, на которые следует обратить внимание, и как можно продлить срок службы аккумулятора телефона.

Как работают аккумуляторы телефона?

«Человек в джинсовых джинсах заряжает свой мертвый мобильный телефон iPhone» от rawpixel на Unsplash

Сегодня существует более 80 видов аккумуляторов. Это варьируется от картофельной батареи на научной ярмарке до атомной батареи, которая получает энергию от распадающихся радиоактивных изотопов. Однако сегодня мы рассмотрим конкретный тип батареи: литий-ионные батареи. Это аккумулятор, который обычно используется для питания телефона в ваших руках.

Батарея 101. Электричество — это, по сути, поток электронов по проводящему пути. Для этого часто необходимы три ключевых компонента. Вам понадобится анод, который является отрицательным полюсом батареи. Обычно анод можно узнать по знаку «-» на батарее. В результате химической реакции внутри анода накапливаются электроны и положительные ионы. Второй компонент — это катод, который не накапливает ни одного из них. Это часто обозначается знаком «+» на батарее.Электроны будут пытаться уравновесить эту разницу, двигаясь к катоду. Теперь мы подошли к третьему компоненту: электролиту. Электролит действует как изолятор, не позволяющий электронам проходить через него. Он расположен между катодом и анодом, перекрывая их друг от друга. Это означает, что электроны не могут двигаться непосредственно от катода к аноду. Таким образом, они оказались в ловушке на своей территории.

Когда есть проводник, соединяющий катод и анод вместе вне батареи (например, электрический кабель или провод), электроны теперь имеют альтернативный путь перехода от анода к катоду.Когда электроны пытаются пройти через проводник, положительные ионы перемещаются в другом направлении в электролит к катоду. Это движение электронов через проводник обеспечивает питание любого электрического устройства, подключенного к проводнику, создавая электрическую энергию. Затем электроны замыкают цепь, возвращаясь на катод и рекомбинируя с положительными ионами.

Разряд аккумулятора. Конечно, мы знаем, что батарея заряжается не вечно.Следует отметить, что эти движения электронов и ионов представляют собой химические реакции. Это означает, что по мере движения электронов и ионов химические вещества внутри катода и анода преобразуются. Это снижает их способность генерировать электроэнергию, снижая напряжение и, таким образом, аккумулятор медленно разряжается.

Зарядка аккумулятора. При зарядке происходит обратный процесс. Положительные ионы вернутся через электролит в анод. Электроны пройдут более длинный путь в цепи, чтобы вернуться к аноду, где они рекомбинируют.После завершения всего процесса аккумулятор полностью заряжен и готов к работе.

Литий-ионные батареи. Вышеупомянутая концепция остается схожей для разных типов аккумуляторов. Большинство батарей содержат катод, анод и электролит. Ключевым отличием этих батарей являются химические вещества, используемые внутри катода, анода и электролитов. Различные используемые химические вещества означают разные типы химических реакций, производящих разные скорости электронов и положительных ионов.Это, в свою очередь, означает разные уровни заряда батареи, напряжения и поддержки. Производители смартфонов, такие как Apple и Samsung, часто используют литий-ионные батареи. Это связано с тем, что литий — один из самых легких металлов и обладает большим электрохимическим потенциалом. Для своего веса он также имеет самую большую плотность энергии. Хотя попытки создать перезаряжаемые литиевые батареи не увенчались успехом из-за проблем со стабильностью, литий-ионные намного безопаснее и стабильнее. Кроме того, при утилизации они наносят меньший ущерб окружающей среде по сравнению с традиционными аккумуляторными батареями.

Характеристики аккумулятора телефона

Фото Тайлера Ластовича на Unsplash

От плотности энергии до ватт-часов есть несколько функций, которые вы можете использовать для определения качества аккумулятора вашего телефона. В этом руководстве основное внимание уделяется нескольким ключевым общим характеристикам: емкость аккумулятора, время автономной работы и размер аккумулятора.

Емкость аккумулятора. Емкость аккумулятора представляет собой количество заряда, которое может выдержать ваша батарея. С технической точки зрения это количество ионов лития, находящихся внутри анода и катода.Емкость аккумулятора обычно измеряют через мАч. Он обозначает миллиампер-час и измеряет скорость потока электронов через электрический проводник. Другими словами, он измеряет количество заряда, которое может выдержать аккумулятор вашего телефона или внешний аккумулятор. Дешевый блок питания будет работать в диапазоне около 3000 мАч, а мощный — до 50000 мАч. Для сравнения: емкость аккумулятора iPhone X составляет 2716 мАч, что эквивалентно более чем 18-кратной зарядке iPhone!

Срок службы батареи. Срок службы батареи — это время, по истечении которого ваше устройство полностью разрядится. В отличие от емкости аккумулятора, на срок службы аккумулятора влияет несколько внешних факторов, таких как скорость разряда аккумулятора и температурные условия.

Срок службы батареи. С каждым зарядом и разрядом количество ионов лития в катоде и аноде уменьшается. Срок службы батареи — это мера того, сколько зарядов и разрядов может произвести батарея, прежде чем она полностью потеряет свою жизнеспособность в качестве накопителя энергии.Это отличается от времени автономной работы, которое измеряет время только одной единичной разрядки. По оценкам Apple, срок службы своего iPhone составляет от 300 до 500 зарядов, чего хватит на полтора-два года. Это означает, что срок службы батареи вашего iPhone начнет значительно сокращаться до уровня примерно 80% при полной зарядке после 500 зарядок и продолжит сокращаться до 0% по мере того, как батарея расходует больше зарядов.

Теперь, когда мы понимаем ключевые концепции, лежащие в основе работы аккумулятора и как измерить его эффективность, давайте рассмотрим некоторые факторы, которые влияют на заряд аккумулятора, и как можно продлить срок службы аккумулятора телефона.

Как продлить срок службы аккумулятора телефона?

Фото Стива Джонсона на Unsplash

Есть несколько способов продлить срок службы аккумулятора с минимальными усилиями. Давайте взглянем.

Не снимайте чехол во время зарядки телефона. Большинство из нас знает, что экстремальные температуры влияют на время автономной работы нашего телефона. Хотя в большинстве случаев это может быть неприменимо, мы часто забываем, что наш телефон тоже выделяет тепло. В нормальных условиях выделяемое тепло недостаточно сильно, чтобы значительно сократить срок службы батареи вашего телефона.Однако, как и в зимнем пальто летом, тепло, излучаемое телефоном, может возвращаться к нему через чехол для телефона. Это определенно повлияет на время автономной работы вашего телефона, не говоря уже о других компонентах телефона, которые могут быть еще более чувствительными к температуре.

Используйте для телефона черный или темный фон. В большинстве новейших флагманских моделей смартфонов, производимых Apple и Samsung, используются так называемые OLED-экраны. При чем здесь заряд аккумулятора телефона? На самом деле, довольно много.В традиционных телефонах используются светодиодные экраны, которые работают за счет подсветки. Это означает, что экран фактически потребляет значительное количество энергии, пока он включен. С другой стороны, OLED-экраны состоят из отдельных пикселей, которые загораются только тогда, когда это необходимо. Это означает, что при использовании черного фона большая часть пикселей экрана вашего телефона остается неосвещенной по сравнению с экранами с ярким неоновым красочным фоном. Это, конечно, означает, что ваш телефон потребляет меньше энергии при отображении фонового изображения.

Не разряжайте аккумулятор телефона полностью. Традиционная мудрость гласит, что для максимального продления срока службы аккумулятора телефона мы должны использовать каждую зарядку в полной мере. Это означает, что люди полностью разряжают аккумулятор своего телефона, а затем заряжают его снова. Хотя это может быть лучшей практикой для старых моделей батарей, литий-ионные батареи не предназначены для этого. Таким образом, не следует полностью разряжать аккумулятор, а затем часто заряжать его на телефоне, поскольку это может сократить срок его службы.Заряжайте его часто.

Используйте режим низкого энергопотребления. Хотя большинство людей знают о режиме низкого энергопотребления, люди используют его только тогда, когда он автоматически активируется при низком заряде. В режиме низкого энергопотребления выполняется ряд действий по повышению эффективности оставшегося заряда, например уменьшение яркости телефона и остановка фоновых задач. Если ваш телефон часто умирает в течение полного рабочего дня, вы могли бы подумать о том, чтобы включить его, когда он достигнет 80% емкости, вместо того, чтобы ждать, пока он автоматически включится на 20%.

Используйте Wi-Fi вместо 4G. 4G фактически потребляет значительно больше энергии, чем Wi-Fi. Фактически, некоторые сетевые провайдеры (например, Verizon в США) фактически настраивают ваши смартфоны для одновременного использования сетей 3G и 4G, потребляя вдвое больше энергии для поддержания сетевого соединения.