Самый важный параметр практически любого аккумулятора – это его емкость! Ведь от нее зависит то — сколько он будет отдавать энергии в течение определенного времени. И это не обязательно аккумуляторная батарея автомобиля этим параметром обладают все АКБ, начиная от «пальчиковых» которые вы вставляете в свой фотоаппарат или плеер, заканчивая сотовыми телефонами. В общем, знать и правильно понимать этот параметр, это очень важно! Особенно для авто, ведь если взять не ту емкость – то возможны проблемы с запуском двигателя в холодное время, а также его может банально не хватать для вашей бортовой сети. В общем будем разбираться …

Для начала определение.

Емкость аккумулятора – это количество энергии, которую может отдавать батарея, при определенном напряжении, в определенный отрезок времени (зачастую берется обычный час). Измеряется в Амперах или Миллиамперах в час.

По этой характеристики вы выбираете батарею для своего автомобиля, ведь зачастую производитель рекомендует то или иное значение, для нормального функционирования машины. Если занизить этот параметр, то скорее всего холодные пуски будут осложнены.

Как определятся емкость аккумулятора?

НА многих автомобильных батареях (да и на простых бытовых тоже), мы зачастую видим такой параметр — 55, 60, 75 Ам*ч (англ. Ah).

На обычных телефонных — 700, 1000, 1500, 2000 mAh (тысячные доли Ампера). Этот параметр как раз и обозначает емкость АКБ. Не стоит его путать с другим параметром как напряжение, как нам известно – 12,7В

ИТАК — что же обозначают эти 60 Ам*ч ( Ah)?

Все очень просто – эта аббревиатура говорит нам о том, что аккумулятор может работать целый час с нагрузкой в 60 Ампер и номинальным напряжение в 12,7В. Это и является емкостью, то есть он способен накопить в себя такой запас энергии.

Однако это максимальные значения, 60 Ампер это очень большой ток, если перевести его на Ватты, то получается – 60 Х 12,7 = 762 Ватта. Хватит согреть несколько раз электрический чайник, или освещать весь дом несколько суток, с условием, что у вас светодиодные лампы, которые зачастую берут всего 3 – 5 Ватт в час.

Надеюсь это понятно, сразу хочется сказать — что если нагрузка не 60 Ампер, а скажем 30, то АКБ будет работать два часа, если 15 – 4 часа, если 7,5 – 8 часов. Думаю это понятно.

Но вот почему на одних авто емкость в 45 Ампер, у других 60, а третьи вообще должны комплектоваться 75А вариантами?

Все автомобили разные, существуют как класс «A» самый малый, до скажем класса «E» или «D» — представительские седаны. Характеристики машин различные, начиная от пуска до последующего потребления бортовой сетью. Ведь объемы двигателей будут различаться в разы.

Так для маленьких и «легких» малолитражек хватит за глаза аккумулятора в 40 – 45 Ампер – час, а вот для больших и мощных седанов нужно 60 – 75 Ам*ч.

Но почему так?

Все дело в — чем больше аккумулятор, тем больше в нем свинца, электролита и т.д. Что позволяет накопить больше энергии и больше одномоментно его отдать. Так скажем в варианта в 40А пусковой ток будет около 200 – 250А, которые, он сможет отдавать 10 секунд – для малого двигателя, этого достаточно скажем до объема в 1,0 – 1,2 литра. Но этого может быть недостаточно для больших моторов в 2,0 – 3,5 литра, тут пусковой ток должен быть в 300 – 400А, что в два раза больше. Также стоит учитывать, что зимний пуск, еще более сложный – нужно крутить не только поршни, но и густое моторное масло.

Поэтому на малолитражки можно ставить большие АКБ, а вот малые на большие авто нежелательно.

Корпус и емкость

Емкость напрямую зависит от количества – и электролита в конструкции. Понятно, что чем больше этих материалов использовано, тем больше может накопить энергии батарея. Вот почему варианты на 40 и 75А будут отличаться почти в два раза, как по габаритам, так и по весу. То есть здесь прямопропорциональная зависимость.

Малолитражки сами по себе маленькие машинки, подкапотное пространство у них скудное, а поэтому ставить «огромную» батарею просто не рационально! Да и зачем? Если малый вариант прекрасно справляется – запускает мотор.

Падение емкости

Со временем батарея деградирует, то есть емкость начинает падать. Для обычных кислотных АКБ срок службы примерно равен 3 – 5 годам (есть, конечно исключения, работают по 7 лет, но это редко).

Емкость падает, и АКБ уже не может отдать нужный пусковой ток, скажем в 200 – 300А за 10 секунд. Соответственно приходит время его менять. Но почему происходит процесс деградации, причин тут масса:

• Сульфация плюсовых пластин. При глубоких разрядах на пластинах образовывается налет из солей серной кислоты, он очень плотный – полностью закрывает поверхность. Пятно контакта с электролитом падает, и емкость аккумулятора снижается.
• Осыпание пластин. Такое может происходить при перезарядах, особенно когда не хватает уровня электролита в банке. Пластины просто осыпаются вниз и емкость снижается иногда просто катастрофически.
• Замыкание банки. Если пластины перемкнут между собой, плюсовая и минусовая, тол банка выйдет из строя. Упадет не только емкость, но и напряжение. Однако такую .

Сейчас полезное видео, смотрим.

НА этом собственно заканчиваю, думаю информация для вас была полезна. Читайте наш АВТОБЛОГ.

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

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

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

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

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

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

А что же на самом деле?

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

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

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

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

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

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

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

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи

Емкостью аккумулятора называют количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения. По ГОСТ 959.0-71 номинальная емкость С20 стартерных батарей гарантируется при непрерывном 20-часовом разряде батареи силой тока, равной 0,05Сзо, до напряжения 1,75 В на отстающем аккумуляторе, средней температуре электролита 25 °С и его начальной плотности 1,285 г/см.

Для определения емкости батареи ее сначала полностью заряжают силой тока I - 0,1 С20 и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3, а затем разряжают силой тока I = 0,05 С20 до тех пор, пока на одном из отстающих аккумуляторов напряжение не понизится до 1,75 В.

При стартерном режиме разряда батарею разряжают силой тока 1 - 3 С20. Если начальная температура электролита была +25 °С, разряд батареи прерывают, когда на одном из аккумуляторов напряжение понизится до 1,5 В; при начальной температуре электролита -18 °С эта величина должна составлять 1В.

Емкость батареи при 20-часовом режиме разряда больше емкости при Ю-часовом режиме разряда в 1,13 - 1,14 раза.

Емкость батареи при последовательном соединении одинаковых по емкости аккумуляторов равна емкости одного аккумулятора, а э. д. с. батареи равна сумме э. д. с. аккумуляторов, входящих в батарею.

При параллельном соединении аккумуляторов в батарею ее емкость равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а э. д. с. батареи равна э. д. с. одного аккумулятора.

В практике обычно параллельно соединяют 12-вольтные батареи с целью увеличения емкости для пуска двигателя стартером, потребляющим большую силу тока.

При эксплуатации батарей разрядная емкость аккумуляторов зависит от следующих основных факторов: массы и пористости активной массы положительных и отрицательных пластин; силы разрядного тока; температуры электролита; плотности электролита; химической чистоты серной кислоты, воды и материалов, из которых изготовлены решетки и активная масса пластин; чистоты поверхности крышек аккумуляторов батареи; длительности работы пластин и др.

Увеличить емкость аккумулятора при одной и той же массе пластин можно путем увеличения количества пластин за счет уменьшения их толщины и увеличения пористости активной массы. При большем количестве пластин, меньшей их толщине и большей пористости активной массы увеличивается площадь соприкосновения активной массы с электролитом, облегчается проникновение электролита в глубокие слои активной массы, а следовательно, увеличивается количество активной массы, участвующей в химических реакциях, что повышает емкость аккумулятора.

Сила разрядного тока оказывает значительное влияние на емкость аккумуляторной батареи. При увеличении силы разрядного тока, особенно при включении стартера, внутри пор активной массы положительных пластин быстро образуется большое количество воды, поэтому плотность электролита в порах значительно снижается. Следовательно, поверхностные слои активной массы пластин будут омываться более плотным электролитом и вследствие более интенсивного участия их в химических процессах разряжаются быстрее, а образующийся при этом сернокислый свинец закупоривает поры активной массы, уменьшая поступление свежего электролита внутрь пластин. Кроме того, кристаллы PbS04 покрывают стенки пор активной массы. Вследствие этого затрудняется использование химической энергии, запасенной во внутренних слоях активной массы пластик, и ее преобразование в электрическую энергию, что приводит к уменьшению разрядной емкости батареи. Этот фактор нужно учитывать при пуске двигателя стартером, особенно в зимнее время.

При 10-часовом режиме разряда работает около 50% активной массы пластин, а при стартерном режиме-не более 15%.

В соответствии с ГОСТ 959.0-71 при непрерывном разряде батареи ЗСТ -80 силой тока / = 0,05 С20, равной 4А, она отдает 80 А ч, т. е. 100% номинальной емкости; при силе тока десятичасового режима, равной 7А, батарея отдает 70 А ч, или 87,5%, а при силе тока / = 3 С20, равной 240 А, она отдает только 20 А ч, или 25% емкости (рис. 8 и 9). Приведенные величины емкости получены при средней температуре электролита +25 °С для батареи с одинарными сепараторами.

С увеличением силы разрядного тока значительно уменьшается плотность электролита в порах активной массы положительных пластин, вследствие чего понижается э.д.с. и напряжение аккумулятора. Кроме того, напряжение понизится в результате увеличения падения напряжения внутри аккумулятора. Из-за быстрого снижения напряжения приходится преждевременно прекращать разряд батареи, и значительная часть разрядной емкости останется неиспользованной.

Во избежание образования крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца разряд аккумулятора при 10-часовом режиме разряда прекращают при конечном напряжении 1,7 В; при 20-часовом режиме - 1,75 В, а при стартерном режиме разряда силой тока 3 Сго и начальной температуре электролита + 25 °С - при конечном напряжении 1,5 В и при стартерном режиме разряда силой тока 3С20 и начальной температуре электролита -18 °С - при конечном напряжении 1В.

При двойных сепараторах повышается внутреннее сопротивление батареи, вследствие чего при ее разряде быстрее снижается напряжение до допустимого предела, что вызывает необходимость более раннего прекращения разряда батареи. Применение двойных сепараторов снижает продолжительность стартер-ного разряда примерно на 10%, а следовательно, и емкость батареи уменьшается на 10%.

Большое влияние на разрядную емкость оказывает температура электролита. Номинальная емкость гарантируется при температуре электролита +25 °С.

Рис. 1. Разрядные характеристики аккумулятора емкостью 80 А-ч при различной силе разрядного тока и температуре электролита +25 °С ЗСТ -80 от силы разрядного тока при температуре электролита +25 °С

Рис. 2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи

Рис. 3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи ЗСТ -80 от температуры электролита при силе разрядного тока 240 А

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин; при этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется, а разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05. уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока - на большую величину.

При увеличении температуры электролита с +25 до +45 °С емкость аккумуляторной батареи будет на 10 - 14% выше номинальной. Однако при этом возможно сильное коробление пластин, оползание активной массы и разрушение решеток положительных пластин.

Влияние понижения температуры электролита на емкость аккумуляторной батареи сильно сказывается в зимнее время при пуске двигателя стартером. Так, при разряде батареи ЗСТ -80 силой тока 240 А (3 С20) при температуре электролита +25 °С разрядная емкость батареи раьна 20 А ч, что соответствует приблизительно 25% номинальной, а при той же силе разрядного тока, но при температуре электролита -18 °С, разрядная емкость будет равна 12 А-ч, что составляет около 15% номинальной емкости батареи.

Для получения большей величины разрядной емкости в зимнее время батарею утепляют, особенно со стороны крышек аккумуляторов, так как около 80% тепла излучается от межаккумуляторных перемычек.

Аккумулятор - это один из наиболее важных элементов в любом устройстве. Область его применения достаточно широка, начиная от кварцевых часов и заканчивая мощными компенсаторами на промышленных подстанциях. От способности накапливать электрическую энергию зависит многое, в частности, время работы устройства до момента Это время напрямую зависит от такого параметра, как емкость аккумулятора. Чем большее количество запасенной энергии в нем, тем дольше он сможет работать до следующей подзарядки.

В настоящее время наблюдается тенденция к уменьшению размера аккумулятора с одновременным увеличением его емкости. Это достигается за счет применения различных материалов и усовершенствования самой технологии изготовления приборов. На рынке мобильных устройств с успехом используются никель-кадмиевые аккумуляторы, обладающие хорошими эксплуатационными параметрами. Емкость аккумулятора измеряется в соотношении номинального тока на максимальное количество времени. Иными словами, производитель устройства указывает, какое количество времени может работать аккумулятор без подзарядки при номинальном токе нагрузки.

Также необходимо учитывать и особенности эксплуатации аккумуляторов. Обычно производитель сам указывает, в каком режиме необходимо использовать устройство и в каком случае можно производить его подзарядку. Нарушение режима эксплуатации приводит к тому, что со временем емкость аккумулятора падает. Это приводит к быстрому выходу прибора из строя.

Для примера можно сказать, что емкость аккумулятора ноутбука не изменится в течение долгого периода времени, если правильно его эксплуатировать. Не рекомендуется постоянно держать ноутбук подключенным к питающей сети. Это приведет к быстрой потере устройства, так как емкость аккумулятора значительно снизится. Наиболее оптимальным для таких приборов является режим полного который сменяется максимально полным ее разрядом. То же самое можно сказать обо всех аккумуляторах на никель-кадмиевой основе.

Некоторые видеокамеры, в основном корейского производства, снабжены специальным устройством, которое полностью и в оптимальном режиме для самого аккумулятора разряжает его после эксплуатации. Полностью разряженный аккумулятор может храниться долгое время, до следующего использования видеокамеры.

Существуют специальные устройства, которые могут измерить емкость аккумулятора. Они определяют этот параметр методом контрольного разряда. Полностью заряженный прибор помещается в устройство, которое начинает замерять ток разряда, напряжение и время разряда. Как только напряжение на аккумуляторе падает до определенной величины, испытание заканчивается. Управление современных измерителей емкости аккумулятора сделано на базе контроллеров. Они достаточно точно определяют требуемый параметр и выдают результат на дисплей. Точно так же можно следить и за самим процессом измерения. Обычно время замера не превышает одного-двух часов.

В чем и почему измеряется емкость аккумуляторов

Заряд Q, как количество электричества, измеряется к кулонах (Кл), электроемкость конденсаторов C - в фарадах, микрофарадах (мкф), а вот измеряется почему-то не в фарадах, а в ампер-часах (миллиампер-часах).

Что бы это значило? Один ампер — это кулон за одну секунду, мы знаем из курса физики, что если через проводник за 1 секунду проходит электрический заряд равный 1 кулону, то по проводнику течет ток в 1 ампер.

И что тогда такое ампер-час? Ампер-часом (Ач) считается емкость аккумулятора, при которой по приведенному току в 1 ампер, аккумулятор разрядится за 1 час до минимально допустимого напряжения.

1 ампер-час — это 3600 кулон. Пусть, мы хотим получить батарею конденсаторов, эквивалентную по разрядной характеристике, хотя и на коротком участке, аккумуляторной батарее номиналом 12 вольт, емкостью 55 ампер-часов. 55 ампер в течение часа — это 55*3600 кулон.

Примем изменение напряжения от 13 до 11 вольт, тогда поскольку Q = С(U1-U2), то С = 55*3600/2 = 99000 Ф. Почти 100 килофарад эквивалентная электроемкость автомобильного аккумулятора, если бы его разрядная характеристика была такой же, как у конденсатора.

В интернете есть видео, где шестью суперконеднсаторами по 3000 Ф, на 2,7 В каждый, соединенными последовательно заменяют стартерную батарею автомобиля. Получается 500 Ф примерно на 16 В.

Давайте прикинем, какой ток и в течение какого времени сможет дать такая сборка. Пусть рабочий диапазон принят снова от 13 до 11 вольт. В течение какого времени можно рассчитывать на ток в 200 А (с запасом)? I = С(U1-U2)/t, тогда t = C(U1-U2)/I = 500*2/200 = 5 секунд. Достаточно чтобы завести двигатель.