Kapacita je hlavní charakteristikou baterie. Určuje množství energie, kterou může zdroj energie akumulovat a uvolnit, a životnost baterie jím napájeného zařízení. U elektrokol a dalších druhů osobní elektrodopravy kapacita baterie přímo určuje dojezd na 1 nabití.
Jak se měří kapacita baterie?
V otázce, jaká je energetická kapacita baterie, je zvažováno několik charakteristik – od konkrétních až po absolutní hodnoty. V technických specifikacích je kapacita baterie uvedena v ampérhodinách (Ah) a/nebo watthodinách (Wh). Přesněji řečeno, možnosti zdroje energie se projevují ve watthodinách. Toto je absolutní kapacita. Jeho hodnota ukazuje, kolik energie může tato baterie vyrobit za 1 hodinu bez ohledu na vybíjecí proudy a napětí.
Například 450 Wh baterie může produkovat 450 wattů energie po dobu 1 hodiny. Měrná energetická náročnost se měří ve Wh/kg a ukazuje, kolik energie může daná baterie o hmotnosti 1 kg poskytnout po dobu 1 hodiny. Čím větší je měrná energetická náročnost (jinými slovy hustota energie) baterií, tím menší je jejich hmotnost při stejném množství akumulované energie.
Kapacita v ampérhodinách je již relativní hodnota v závislosti na jmenovitém napětí baterie. Například lithium-iontové baterie mají jmenovité napětí 3,7 V na článek a fosforečnan lithný (LiFePO4) – 3,2 V. Pro nastavení požadovaného napětí – 36 V, 48 V atd. – baterie jsou připojeny k baterii sériově. Abychom shrnuli kapacitu článků, jsou zapojeny paralelně.
Převod kapacity z Ah na Wh
Chcete-li vypočítat absolutní konstantní energetickou kapacitu ve Wh, když znáte hodnotu v Ah, musíte ji vynásobit jmenovitým napětím baterie:
Wh (Wh) = V (V) x Ah (Ah).
Například pro baterii s kapacitou 13 Ah a napětím 36 V bude absolutní energetická kapacita 13 Ah x 36 V = 468 Wh.
Podobně, pokud znáte absolutní konstantní energetickou kapacitu baterie ve Wh, můžete vypočítat její skutečnou kapacitu při určitém provozním napětí zařízení. Chcete-li to provést, jednoduše vydělte absolutní kapacitu ve watthodinách provozním napětím zátěže ve voltech:
Ah (Ah) = Wh (Wh): V (V).
Například: 468 Wh :36 V = 13 Ah a 468 Wh :24 V = 19,5 Ah.
O napětí
Nejčastěji mají baterie elektrokol provozní napětí 24, 36 nebo 48 V. S jeho nárůstem se obvykle zvyšuje maximální vyvinutá rychlost elektrokola. Výkon a rychlost elektrokola samozřejmě ovlivňují i další faktory, jako je výkon motoru a účinnost převodovky. Ale přesto bývají výkonná a vysokorychlostní elektrokola vybavena bateriemi s napětím 48 V a vyšším.
Závěry: co ovlivňuje energetickou náročnost baterie elektrokola?
Na této charakteristice závisí dojezd na 1 nabití baterie. Přibližně při jízdě v nejúspornějším režimu – na hladkém asfaltu, bez prudkého zrychlování a brzdění, proti větru a jiných překážek – se spotřebuje 8-10 Wh energie lithiové baterie na každý kilometr cesty (bez šlapání). Při šlapání cyklista snižuje proud odebíraný motorem, a proto je energie baterie využívána ekonomičtěji.
Kapacita je nejpřesněji a nejjasněji charakterizována její absolutní konstantní hodnotou, měřenou ve watthodinách. S jeho znalostí lze snadno určit jak přibližný dojezd na 1 nabití, tak i relativní kapacitu v ampérhodinách, která závisí na jmenovitém napětí dodávaného zařízení.
Ahoj všichni. Autonomie notebooku, mobilního telefonu nebo nepřerušitelného zdroje napájení závisí na parametru baterie zvaném kapacita. Měří se v miliampérhodinách: mAh nebo mAh. Pro baterie zařízení s nízkou spotřebou nebo ampérhodiny: Ah nebo Ah. Jakmile zjistíte, jakou kapacitu má baterie, můžete nakreslit čáru času, kdy baterie dodává elektřinu pro spotřebovávané zařízení. O tom si povíme v článku.
Proč se kapacita měří v ampérhodinách?
Co je to “Ampér za hodinu”? je jednotka měření elektrického náboje, jejíž hlavní účel vyjadřuje kapacita baterie. Nesystémové jednotce lze dát logické vysvětlení.
ODKAZ! Jedna „Ah“ je považována za nabitý elektron, který prochází oblastí kovového vodiče po dobu jedné hodiny při průchodu proudu 1 Ampér.
Tzn., že teoreticky plně nabitá baterie o kapacitě 1000 mAh je připravena předvést proud 1 A po dobu 1 hodiny. Pokud je požadován proud 10 A, pak jej baterie dokáže poskytnout do 0,1 hodiny. Pokud je potřeba proud 0,2 A, baterie jej vydá za 5 hodin. Logika překladu je zde jasně viditelná.
U malých baterií se pro usnadnění výpočtu používají miliampéry za hodinu. Ve vzácných případech se používají mikroampéry za hodinu. Tyto baterie se používají v malých zařízeních, především v elektronice.
Ve skutečnosti se kapacita baterie počítá na základě dvacetihodinového vybíjecího cyklu na hodnotu „Minimum“ „Umin“ – parametr, ke kterému je lepší dobíjecí baterii nepřinášet.
Podívejme se na reálné příklady toho, co znamená hodnota kapacity.
Příklad výpočtu výstupního proudu v autobaterii
Auta používají těžké baterie s vysokou kapacitou. Například kapacita baterie 6CT-62N je 62 Ah. Z této hodnoty můžete vypočítat proud, který bude zařízení vybíjet rovnoměrně na konečné napětí. V autě se rovná 10,8 V. Měření se provádějí na základě počátečních údajů:
- Kapacita – 62 Ah.
- Doba vybíjení – 20 hodin.
- Pracovní U – 12V.
- Konečné napětí je 10,8V.
Chcete-li zjistit, kolik proudu může baterie produkovat po dobu 20 hodin, měli byste:
Navíc můžete kapacitu Ah převést na měrnou jednotku – coulomb. 1 C/s = 1 A nebo 1 Ah = 3600 C.
Přepočet na Wh
Výrobci baterií lze podmíněně rozdělit do dvou kast:
- První označuje „rezervované nabití“ (v ampérech/hodinách) baterie.
- Ty píší „uložená energie“ ve Wh.
Nejzajímavější je, že tyto jednotky měření udávají kapacitu baterie. Pro změření co nejpřesnější hodnoty kapacity převodem Wh na ampérhodiny je nutné provést matematický výpočet pomocí integrálů okamžitého výkonu, který dobíjecí baterie vyprodukuje při vybití.
Pokud však potřebujete přibližně vypočítat, můžete pracovat s průměrnými hodnotami použitého napětí a proudu, čímž všechna data přenesete do následujícího jmenovatele:
Pokud sem přidáte čas, získáte:
Dekódování vzorce je následující – uložená energie (watthodina) s přijatelnou chybou se rovná součinu rezervy nabití (ampérhodin v baterii) a napětí (V, průměr).
Е=q*U
E=q*U*3600
Pokud se Watty převedou na J.
Vraťme se k příkladu baterie, která je nezbytná pro startér. Říká, že uložený náboj je 62 Ah, provozní napětí je 12 V.
Kapacita (uložená energie) s povolenou chybou se rovná:
62 Ah * 12 V = 744 Wh = 744 Wh * 3600 = 2,678 MJ.
Využití baterie
Existuje mnoho typů baterií, které se používají v různých gadgetech, oblastech a systémech:
- V energetice se jako nouzový zdroj energie pro železniční přejezdy používají rozvodny telekomunikačních zařízení a stacionární olověné baterie.
- Nikl-kadmiové baterie se používají k napájení důlních kladkostrojů, komunikačních zařízení a ke spouštění dieselových stanic a leteckých motorů.
- Nikl-metal hydridové baterie se používají pro autonomní napájení přenosných zařízení.
- Přenosná zařízení jako jsou mobilní telefony, reproduktory, fotoaparáty jsou napájeny Li-ion bateriemi.
- Některé přenosné přístroje mohou být vybaveny lithium-polymerovými bateriemi. Obvykle jsou umístěny se zvýšenou bezpečností a zvýšenou životností ve srovnání s Li-ion.
Již několik desetiletí v řadě jsou Li-ion baterie považovány za nejlepší pro malá zařízení díky rychlému nabíjení, vyšší kapacitě v poměru k velikosti, nižší hmotnosti a delší životnosti.
Co se děje během provozu?
Bohužel postupem času procházejí všechny dobíjecí baterie procesy chemického stárnutí. Tím se kapacita postupně snižuje, což vede k nutnosti častého nabíjení. Kromě tohoto procesu se může snížit maximální okamžitý výkon baterie (také nazývaný špičkový výkon).
Aby zařízení s dobíjecí baterií správně fungovalo, musí mít všechny elektricky závislé součásti okamžitý přístup k napájení.
Hlavním faktorem ovlivňujícím okamžitý přenos náboje do baterie je její celkový odpor. Pokud je vysoká, pak dobíjecí baterie nebude vždy schopna dodat náboj potřebný pro kvalitní provoz zařízení. Z tohoto důvodu se nemusí spustit nebo přestat fungovat. Impedance baterie se může zvýšit:
- Trvale během chemického stárnutí.
- Krátkodobě při nízké úrovni baterie.
- Dočasně při nízkých a záporných teplotách vzduchu.
Pokud se zvýšením odporu překročí minimální napěťový práh pro provoz na baterie (to znamená, že se zmenší množství dodávané mAh), nebude možné udržet autonomní provoz zařízení.
