Аккумулятор – это хранилище энергии. Способность накапливать и отдавать энергию – совершаемая работа. Измеряется накопленная энергия единицами емкости ампер-часами(А*ч) или миллиампер-часами (мА*ч). Каждая батарея обладает емкостью – способностью поддерживать работу на одном заряде с постоянной силой тока в течение определенного периода. Эта же величина влияет на количество энергии, принятое от зарядного устройства. Способность накапливать энергию зависит от типа аккумуляторов и их размеров. Чем больше активная масса, тем большая мощность у аккумулятора.

Терминология

Одиночный элемент питания

— электрохимический источник тока, состоящий из корпуса с электродами и активной массой. Элементы питания применяются для питания портативных устройств, например, электрических фонариков. Обычно элементы питания имеют напряжение 1–3 В, в зависимости от типа химической реакции в них. Примерами являются элементы питания (разговорное — батарейки) типов AAA, AA, C, D.

Батарея

— группа соединенных последовательно или параллельно и расположенных в едином корпусе одиночных гальванических элементов, аккумуляторных элементов и иных электрохимических источников питания, предназначенных для питания различных устройств. Например, автомобильная аккумуляторная батарея напряжением 12 В и емкостью 45 А·ч, состоящая из шести аккумуляторных элементов напряжением 2 В и емкостью 45 А·ч.

Батарейка

— разговорное название одиночных гальванических или аккумуляторных элементов, обычно небольшого размера, а также батарей из них, например, 9-вольтовая батарейка «Крона» (шесть последовательно соединенных гальванических элементов), пальчиковая батарейка (один гальванический элемент).

Блок (также группа или банк) батарей или элементов

— несколько соединенных последовательно или параллельно электрохимических источников питания в виде батарей или отдельных элементов, не имеющих общего корпуса и используемых для аварийного электропитания различного оборудования. Примером блока батарей является блок из двух аккумуляторных батарей напряжением 12 В и емкостью 8 А·ч в блоке бесперебойного питания. Подробнее о параллельном и последовательном соединении элементов питания и батарей — в конце этой статьи.

Применение АКБ

Есть множество типов аккумуляторов, которые используют в различных гаджетах, направлениях и системах:

1. В энергетике, подстанциях телекоммуникационного оборудования, в качестве аварийного источника питания железнодорожных переездов применяются стационарные свинцовые аккумуляторы.
2. Для питания шахтерских подъемников, средств связи, для запуска дизельных станций и двигателей авиации применяют Никель-кадмиевые АКБ.
3. Для автономного питания портативных приборов используют Никель-металлогидридные АКБ.
4. Портативные устройства, типа мобильного телефона, колонок, камер питаются с помощью Li-ion аккумуляторов.
5. Некоторые портативные гаджеты могут снабжаться литий-полимерными АКБ. Их обычно позиционируют с повышенной безопасностью и увеличенным ресурсом, по сравнению с Li-ion.

Уже несколько десятилетий подряд Li-ion АКБ считаются наилучшими для небольших устройств из-за быстрого заряда, большей ёмкости в соизмерении с размером, имеют меньший вес и более долгий срок службы.

Формулы и определения

Одиночная батарея (элемент)

Указанные ниже формулы определяют взаимоотношения между током, который батарея отдает в нагрузку, ее емкостью и относительной скоростью разряда

:

или

Здесь:

I

bat — ток в амперах, отдаваемый в нагрузку одной батареей,

C

bat — номинальная емкость батареи в ампер-часах (означает произведение амперов на часы), которая обычно маркируется на батарее, и

C

rate — относительная скорость разряда батареи, определяемая как разрядный ток, деленный на теоретический ток, которые батарея может отдавать в течение одного часа и при этом будет полностью израсходована ее емкость.

Время работы

t

и относительная скорость разряда батареи (C-rate) связаны обратной пропорциональной зависимостью:

или

Отметим, что это теоретическое время работы

. В связи с разнообразными внешними факторами, реальное время работы будет примерно на 30% меньше рассчитанного по этой формуле. Следует также учесть, что допустимая глубина разряда батареи еще больше ограничивает время ее работы.

Номинальная запасаемая в батарее энергия в ватт-часах

рассчитывается по формуле

Здесь:

E

bat — номинальная запасаемая в батарее энергия в ватт-часах,

V

bat — номинальное напряжение батареи в вольтах

C

bat — номинальная емкость батареи в ампер-часах (А·ч)

Энергия в джоулях

(ватт-секундах, Вт-с) рассчитывается по формуле

Известно, что при силе тока в один ампер через поперечное сечение проводника в одну секунду проходит заряд в один кулон. Следовательно, заряд батареи

определяется из выражения

Q = I · t

с учетом известной емкости батареи в ампер-часах, которая определяет ток, отдаваемый батареей в нагрузку в течение 3600 секунд:

Здесь:

Q

bat — заряд батареи в кулонах (К) и

C

bat — номинальная емкость батареи в ампер-часах.

Блок батарей

Номинальное напряжение

блока батарей в вольтах определяется по формуле

Здесь:

V

bat — номинальное напряжение батареи в вольтах,

V

bank — номинальное напряжение блока батарей в вольтах

N

s — количество батарей в одной из нескольких групп последовательно соединенных батарей

Емкость

блока батарей в ампер-часах,

C

bank определяется по формуле

Номинальная энергия в ватт-часах

E

bank, хранящаяся в блоке батарей, определяется по формуле

Здесь:

E

bat — номинальная энергия одной батареи,

N

s — количество батарей в группе последовательно соединенных батарей и

N

p — количество групп соединенных последовательно батарей, соединенных параллельно

Энергия в джоулях

рассчитывается по формуле:

Здесь E

bank, Wh — номинальная энергия блока батарей в ватт-часах.

Заряд в кулонах

блока батарей

Q

bank определяется как сумма зарядов всех батарей в блоке:

Ток разряда

блока батарей

I

bank рассчитывается по формуле:

Время работы

блока батарей

t

bank определяется по формуле:

Щелочные элементы питания ААА и АА

Подбор аккумулятора по марке автомобиля

Для того, чтобы узнать какой аккумулятор подходит к вашему автомобилю, можно воспользоваться следующими вариантами:

1. Зайти на любой сайт интернет-магазина по продажам аккумуляторов. Как правило, все они используют сервис по подбору аккумулятора по марке авто.
2. Заглянуть под капот своего автомобиля, и посмотреть какой сейчас установлен аккумулятор