Расчёт времени разряда батареи или аккумулятора

Ёмкость аккумулятора. Онлайн калькулятор зависимости непрерыв­ной работы АКБ от его ёмкости, тока разряда, температуры, коли­чества циклов заряда-разряда и прочих параметров

Ёмкость аккумулятора – это параметр, равный количеству электрической энергии (заряда), которую может отдать полностью заряженный аккумулятор в процессе разряда до наименьшего (безопасного для конкретного типа) напряжения. Параметр ёмкости АКБ нормируется при заданных величинах максимального тока нагрузки (разряда) и температуры.
При токах разряда, превышающих регламентированную в документации величину, ёмкость аккумуляторов уменьшается.
При повышении температуры окружающей среды, например, от +20°С до +40°С, ёмкость свинцового АКБ увеличивается на 5...7% (при этом сокращается срок его службы), а при понижении до -20°С – уменьшается на 20...30%.

На практике для перерасчёта фактической ёмкости аккумулятора при условиях, отличных от стандартных, вводится поправочный коэффициент Кп, учитывающий наихудшие условия реальной эксплуатации АКБ. Расчёт этого коэффициента – дело непростое, так как, помимо температурной и нагрузочной зависимостей, на ёмкость аккумулятора также влияет ряд других факторов. К их числу относятся: режимы его работы (буферный или циклический), срок эксплуатации (возраст, количество циклов заряда), а также – тип аккумуляторных элементов (свинцовые, щелочные, литиевые и т. д.).

Формула зависимости времени разряда аккумулятора (батареи) от его ёмкости и тока нагрузки выглядит следующим образом: t = C×К_п/I, где
t – это фактическое время разрядки (в часах);
C – паспортная ёмкость аккумулятора или батареи (в А·ч);
I – фактический ток разряда (ток, потребляемый нагрузкой) (в А);
К_п – поправочный коэффициент, зависящий от разрядного тока, температуры, срока использования и др.

На основании этой формулы приведём незатейливый калькулятор времени разряда аккумулятора в зависимости от его ёмкости, тока нагрузки и коэффициента К_п:

Онлайн калькулятор времени разряда аккумулятора (батареи)

Паспортная ёмкость аккумулятора, C		A⋅h  mA⋅h
Ток разряда (нагрузки), I		А   mA
Поправочный коэффициент, Кп
Время разряда аккумулятора

Если аккумулятор работает при комнатной температуре и, при этом ток нагрузки не превышает 0,2...0,8 от паспортной ёмкости АКБ, а количество полных циклов зарядки далеко от максимальных значений, то поправочный коэффициент Кп можно смело принимать за "единицу".
В противном случае значение Кп для реальных условий следует выбирать исходя из документации на аккумулятор. При этом следует иметь в виду, что поправочный коэффициент представляет собой произведение отдельных коэффициентов, каждый из которых отвечает за свой отдельный фактор, приводящий к снижению ёмкости, к примеру: К_п = К_{п_температура}×К_{п_ток}×К_{п_возраст .}

В документации значение поправочного коэффициента может быть приведено как в явном (Рис.1), так и косвенном виде (Рис.2).


Рис.1 Поправочный коэффициент ёмкости в зависимости от температуры окружающей среды для батарей FIAMM AGM в разных режимах разряда


Рис.2 Зависимость средней фактической ёмкости от времени разряда для батарей AGM FIAMM

На Рис.2 приведена зависимость ёмкости АКБ от времени разряда, которое, в свою очередь, напрямую связано с током нагрузки. А зная этот ток, можно определить по графику поправочный коэффициент. Если фактическая ёмкость аккумулятора равна 70%, то К_п = 0.7, если 80% – то К_п = 0.8 и т. д.

Аналогичным образом можно определить К_п для АКБ, отработавшего определённое количество циклов заряда.

Рис.3 Зависимость средней ёмкости аккумулятора от количества полных циклов заряда/разряда

Для современных Li-ion аккумуляторов в спецификациях могут приводиться как графики, так и различного рода таблицы, например:


Рис.4 Таблица температурной зависимости ёмкости аккумулятора


Рис.5 Таблица зависимости ёмкости аккумулятора от разрядного тока

Принцип определения поправочных коэффициентов в данном случае аналогичен описанному выше.