Емкость аккумуляторной батареи — важный показатель при выборе АКБ

Содержание

• 1 Емкость батареи
• 2 Как измерить емкость своего аккумулятора
• 3 Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля по его емкости

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.

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.

Емкость автомобильного аккумулятора

Емкость автомобильного аккумулятора — это число тока, полученное от автомобильного аккумулятора при его разрядке до определенного финального напряжения. В утилитарных расчетах емкость автомобильного аккумулятора принято выражать в ампер-часах (Ампер часов). Разрядную емкость Cp можно рассчитать, умножив силу разрядного тока Ip на длительность разряда Tp (при условии, что Ip остается непрерывной)

Cp=Ip•Tp

Разрядная емкость, на которую рассчитан аккумулятор и которая указывается производителем, именуется номинальной емкостью. Помимо нее, значимым показателем является также емкость, уведомляемая аккумуляторной батареей при зарядке, которая вычисляется по формуле (при Iз = const):

Cз = Iз • Tз

Разрядная емкость автомобильного аккумулятора зависит от целого ряда конструктивных и технологических характеристик, а также от условий эксплуатации автомобильного аккумулятора. Особенно важными конструктивными параметрами являются число энергичной массы и электролита, толщина и геометрические размеры аккумуляторных электродов. Основными технологическими параметрами, влияющими на емкость автомобильного аккумулятора, являются рецептура энергичных материалов и их пористость. Эксплуатационные параметры — температура электролита и сила разрядного тока — также оказывают значительное воздействие на разрядную емкость.

Общим показателем, характеризующим производительность работы автомобильного аккумулятора, является показатель применения энергичных материалов процентов:

? = (Cp / Co) • 100%

где Cp — емкость автомобильного аккумулятора, полученная при его разрядке, Ампер часов; Co — теоретическая емкость того же автомобильного аккумулятора, рассчитанная по электрохимическим эквивалентам, Ампер часов.

Для приобретения емкости в 1 Ампер часов, по закону Фарадея, теоретически нужно 4,462 г двуокиси свинца PbO2, 3,865 г губчатого свинца Pb и 3,659 г h3so4 h3SO4. Теоретический удельный расход энергичных масс электродов и h3so4, после суммирования получается 11,986 г/Ампер часов. Тем не менее на практике невозможно добиться полного применения энергичных материалов, принимающих участие в процессе токо образования. Приблизительно половина поверхности энергичной массы недостижима для электролита, так как является базой для создания объемного пористого каркаса, обеспечивающего механическую крепкость материала. В итоге этого настоящий показатель применения энергичных масс правильного электрода составляет 45-55%, а негативного 50-65%. Помимо этого, в качестве электролита применяется 35-38%-ый раствор h3so4. Следовательно величина реального удельного расхода материалов значительно выше, а настоящие значения удельной емкости и удельной энергии значительно ниже, чем теоретические.

На ярус применения энергичной массы, а следственно, и на величину разрядной емкости оказывают воздействие следующие основные факторы.

Пористость энергичной массы. С возрастанием пористости улучшаются данные диффузии электролита в глубину энергичной массы электрода и нарастает правдивая поверхность, на которой протекает токо образующая реакция. С увеличением пористости возрастает разрядная емкость. Величина пористости зависит от размеров частиц свинцового порошка и рецептуры приготовления энергичных масс, а также от используемых добавок. Причем возрастание пористости ведет к уменьшению долговечности в итоге убыстрения процесса деструкции высокопористых энергичных масс. Следственно ярус пористости выбирается изготовителями с учетом не лишь высоких емкостных свойств, однако и обеспечения нужной долговечности аккумуляторной батареи в эксплуатации. В настоящий момент оптимальной считается пористость в пределах 46-60%, в зависимости от предназначения автомобильного аккумулятора.

Толщина электродов. С понижением толщины падает неровность загруженности внешних и внутренних слоев энергичной массы электрода, что содействует возрастанию разрядной емкости. У свыше толстых электродов внутренние слои энергичной массы применяются очень незначительно, в особенности при разрядке крупными токами.

Пористость материала сепаратора. С возрастанием пористости сепаратора и высоты его ребер возрастает резерв электролита в межэлектродном зазоре и улучшаются данные его диффузии.

Насыщенность электролита. При возрастании концентрации h3so4 емкость правильных электродов возрастает, а емкость негативных, исключительно при негативной температуре, падает в итоге убыстрения пассивации поверхности электрода. Повышенная насыщенность также негативно сказывается на сроке службы автомобильного аккумулятора в итоге убыстрения коррозионных реакций на плюсовом электроде. Следственно оптимальная насыщенность электролита устанавливается исходя из общности требований и условий, в которых эксплуатируются авто аккумуляторы. Так, скажем, для стартерных аккумуляторов, работающих в умеренном микроклимате, рекомендована рабочая насыщенность при которой плотность электролита равна 1,26-1,28 г/см3, а для районов с жарким (тропическим) микроклиматом плотность электролита должна быть 1,22-1,24 г/см3.

Сила разрядного тока. Режимы разряда условно разделяют на долгие и короткие. При долгих режимах, разряд совершается малыми токами в ходе нескольких часов. Скажем, 5- , 10- и 20-часовой разряды. При коротких либо стартерных разрядах сила электричества в несколько раз больше номинальной емкости автомобильного аккумулятора, а разряд продолжается несколько минут либо сек.. При возрастании разрядного тока скорость разряда поверхностных слоев энергичной массы нарастает в большей степени, чем глубинных. В итоге рост сернокислого свинца в устьях пор происходит стремительней, чем в глубине, и пора закупоривается сульфатом прежде, чем поспевает прореагировать ее внутренняя поверхность. В итоге прекращения диффузии электролита вовнутрь поры реакция в ней прекращается. Следовательно, чем больше разрядный ток, тем ниже емкость автомобильного аккумулятора, а следственно, и показатель применения энергичной массы. Так, скажем, при разрядке аккумуляторной батареи емкостью 55 Ампер часов током 2,75 А при температуре электролита +25 °С ее емкость составляет C20=55?60Ампер часов, а при разрядке током 255А (4,6C20) емкость уменьшается свыше чем в 2 раза и составляет всего 22Ампер часов. Для оценки пусковых качеств батарей, их емкость характеризуется также числом прерывистых стартерных разрядов (скажем, продолжительностью 10-15с с паузами между ними по 60с). Емкость, которую отдает батарея при прерывистых разрядах, превосходит емкость при постоянном разрядке тем же током, в особенности при стартерном режиме разряда (Ip = 2?5 C20). В текущее время в интернациональной практике оценки емкостных свойств стартерных аккумуляторов применяется представление «резервная» емкость. Она характеризует время разряда аккумуляторной батареи (в минутах) при силе разрядного тока 25А независимо от номинальной емкости аккумуляторной батареи. По усмотрению производителя допускается ставить величину номинальной емкости при 20-часовом режиме разряда в ампер-часах либо по резервной емкости в минутах.

Температура электролита. С понижением температуры разрядная емкость аккумуляторов понижается. Повод этого — возрастание вязкости электролита и его электрического сопротивления, что замедляет скорость диффузии электролита в поры энергичной массы. Связанность времени разряда Тр батарей от силы разрядного тока Iр при разных температурах от +25 °С до -30 °С приведена на рисунке 2 (для разных аккумуляторов значения могут отличаться).

Емкость аккумулятора | PVEducation

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

Единицы емкости батареи: ампер-часы

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

Влияние скорости зарядки и разрядки на емкость

Скорость зарядки/разрядки влияет на номинальную емкость батареи. Если аккумулятор разряжается очень быстро (т. е. ток разряда велик), то количество энергии, которое можно извлечь из аккумулятора, уменьшается, и емкость аккумулятора снижается. Это связано с тем, что необходимые для протекания реакции компоненты не обязательно успевают либо переместиться в нужные им положения. Только часть всех реагентов преобразуется в другие формы, и поэтому доступная энергия уменьшается. С другой стороны, если аккумулятор разряжается очень медленно с использованием низкого тока, из аккумулятора может быть извлечено больше энергии, и емкость аккумулятора выше. Поэтому емкость батареи должна включать скорость зарядки/разрядки. Обычный способ определения емкости батареи состоит в том, чтобы указать емкость батареи как функцию времени, которое требуется для полной разрядки батареи (обратите внимание, что на практике батарея часто не может быть полностью разряжена).

Температура

Температура батареи также влияет на извлекаемую из нее энергию. При более высоких температурах емкость батареи обычно выше, чем при более низких температурах. Однако преднамеренное повышение температуры батареи не является эффективным методом увеличения емкости батареи, поскольку это также сокращает срок службы батареи.

Возраст и история батареи

Возраст и история батареи имеют большое влияние на емкость батареи. Даже если следовать спецификациям производителей на DOD, емкость батареи будет оставаться на уровне или близком к номинальной емкости в течение ограниченного количества циклов зарядки/разрядки. История батареи оказывает дополнительное влияние на емкость в том смысле, что если батарея использовалась ниже своего максимального DOD, то емкость батареи может быть преждевременно уменьшена, а номинальное количество циклов зарядки/разрядки может быть недоступно.

Сколько Ач в автомобильном аккумуляторе?

Автомобильные аккумуляторы различаются по размеру, емкости, группе BCI, типу и еще некоторым деталям, так же как автомобили различаются по размеру, типу двигателя, объему двигателя и т.п.

Емкость автомобильного аккумулятора указывается в ампер-часах и в основном варьируется от 35 Ач до 100 Ач, хотя в современных автомобилях используются даже меньшие, но также и более крупные батареи или аккумуляторные блоки.

Опубликовано: 23 марта 2023 г.

Характеристики и характеристики автомобильного аккумулятора

Автомобильные аккумуляторы в основном представляют собой пусковые свинцово-кислотные аккумуляторы, предназначенные для обеспечения сильного тока в течение очень короткого периода времени.

Такие сильные токи необходимы для запуска газовых и дизельных двигателей, обычно используемых в современных легковых автомобилях, небольших грузовиках и т.п.

Таким образом, автомобильные аккумуляторы могут различаться:

— тип аккумулятора: большинство автомобильных аккумуляторов пусковые аккумуляторы , хотя в некоторых автомобилях также используются аккумуляторы двойного назначения из-за большого количества различных нагрузок, которые необходимо запитать при выключенном двигателе.

В некоторых автомобилях также используются резервные батареи для обеспечения зарядки бортовой электроники во время замены основной батареи или в случае ее разрядки по какой-либо причине.

— химический состав аккумуляторов: большинство автомобильных аккумуляторов представляют собой свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом, хотя гелевые и AGM-аккумуляторы становятся все более распространенными.

Сменные литиевые аккумуляторы постепенно заменяют свинцово-кислотные аккумуляторы в некоторых транспортных средствах, предлагая некоторые преимущества в производительности благодаря легкой конструкции.

— Группы аккумуляторов BCI: автомобильные аккумуляторы различаются по размеру, типу клемм и ориентации — в большинстве автомобилей используется около 10 типичных групп аккумуляторов BCI, хотя есть модели, в которых иногда используются несколько специфические и не очень распространенные размеры аккумуляторов.

— Ток холодного пуска (CCA) Номинальное значение дается в амперах и описывает способность автомобиля обеспечивать сильный ток. Емкость аккумулятора не всегда напрямую связана с рейтингом CCA, так как значение CCA зависит от других деталей, например, является ли аккумулятор стартовым, двойного назначения или даже аккумулятором глубокого цикла.

Конечно, автомобильные аккумуляторы различаются по многим другим параметрам, но это самые важные.

Группы аккумуляторов BCI и емкость аккумуляторов (Ач)

В следующем списке указана емкость (Ач) автомобильных аккумуляторов пускового и двойного назначения в зависимости от группы аккумуляторов BCI:

— BCI Группа 24 Аккумуляторы: 75- 85 Ач,

— BCI Группа 34/78 Аккумуляторы: 55-68 Ач,

— BCI Группа 35 Аккумуляторы: 40-65 Ач,

— BCI Группа 47 (H5, L2, 55L2) Аккумуляторы: 50-60 Ач ,

— BCI Group 48 (H6, L3, 66L3) Аккумуляторы: 60–75 Ач,

— BCI Group 49 (H8, L5, 88L5) Аккумуляторы: 80–95 Ач,

— BCI Group 51 и 51R Аккумуляторы: 38-60 Ач,

— BCI Группа 65 Аккумуляторы: 70-75 Ач,

— BCI Группа 75 Аккумуляторы: 44-60 Ач,

— BCI Группа 94R Аккумуляторы: 75-80 Ач и т. д.

Некоторые батареи группы имеют батареи, которые сильно различаются по емкости из-за разной внутренней конструкции батареи (например, пластины со спиральной намоткой и плоские пластины), разных типов батарей (стартовые и двойного назначения) и химического состава (свинцово-кислотные батареи против литиевых).