Разрядный ток. Аккумуляторы: каким напряжением заряжать и как это делать

Главная / Все материалы

Рассмотрим маркировку LiPo аккумуляторных батарей на примере батареи, на которой имеются следующие надписи:

3000 - емкость в мАч (mAh);
11,1 В - номинальный вольтаж;
3S - количество и порядок соединения банок (отдельных аккумуляторов, из которых собрана батарея) - это означает, что батарея соединена последовательно из 3-х аккумуляторов, то есть емкость батареи будет 3000мАч, а напряжение будет 3,7х3 = 11,1В;
20С - ток разряда (на аккумуляторе 3000 мАч означает, что максимальный непрерывный ток разряда равен 20*3000=60000 мА=60А).

Напряжение

На аккумуляторах вместо напряжения пишут количество банок.

Напряжение одной банки равно 3,7 В. Соответственно 3 банки равны 11,1 В.

Количество банок обозначается буквой S .

Ток разряда

Обозначается буквой C и числом коэффициентом емкости.

Например, если на аккумуляторе написано 20С, а его емкость равна 3000 мАч (3 Ач),
то ток отдачи равен 3 Ач * 20 С = 60 А

Пиковый ток разряда

Ток, который аккумулятор может отдавать короткий промежуток времени (который тоже указан в характеристиках). Обычно это 10-30 с.

Обозначается так же как и ток разряда, вторым числом.

20С-30С значит что ток разряда равен 20С, а пиковый - 30С.

Емкость

Обозначается в мАч (миллиампер-час). 1000 мА/ч = 1 А/ч.

Зарядка аккумуляторов.

LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток батареи 1000 мАч - Ампер. Для батареи 2200 - будет 2.2 ампера и тд.
Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля мы настоятельно рекомендуем подключать балансировочный разъем всегда ! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!
Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).

Режим "хранение".

На компьютеризированном заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.

Эксплуатация.

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется - может сдохнуть. Регуляторы двигателя имеют функцию отключения двигателя при наступлении такого состояния. Мы используем з или . Также рекомендуем применять . Подсоединяется в балансирный разъем и как запищит - то пора на посадку.
При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго!
Сейчас появились батареи nano-tech с токоотдачей 25-50С.

Подготовка к работе.

Подготовить LiPo к эксплуатации очень просто - просто зарядите ее и все! :)
Данный тип батареи не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой), не требуется циклировать - делать циклы заряд-разряд перед эксплуатацией.
Если вы заряжаете в поле, то стоит поискать аккумуляторы с ускоренной зарядкой, на них пишут Fast charge 2С или 5С. По идее их можно заряжать током 33 Ампера!
Зарядник имеет максимум 5А, но и это позволит сократить зарядку с 50 минут до 20! (аккумулятор 1000 мАч)

Понятие емкости АКБ

Емкость аккумуляторной батареи является одной из ее важнейших технических характеристик. Под этим термином понимают количество времени, которое способен питать источник автономной энергии подключенных к нему электропотребителей. Другими словами – это максимальное количество электроэнергии, накапливаемое АКБ за полный цикл зарядки. Единицей измерения емкости является А·ч (ампер-час), для небольших батарей – мА·ч (миллиампер-час).

Пример расчета необходимой емкости

Как известно расчет потребленной мощности производится в Вт, а емкость батареи для ИБП – в А·ч. Чтобы рассчитать требуемую емкость аккумуляторов для питания той или иной техники необходимо произвести некоторый пересчет. Для лучшего понимания рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется критичная нагрузка 500 Вт, требующая резервирования в течение 3 часов. Так как величина накопленной энергии зависит не только от емкости батареи, но и ее напряжения, для расчета делим общую мощность резервируемого оборудования на их рабочее напряжение (часто путают с напряжением холостого хода полностью заряженной батареи). Для стандартного 12В аккумулятора, величина необходимой емкости батареи составит:

Q= (P· t) / V· k

где Q – необходимая емкость аккумулятора, А·ч;

V – напряжение каждой аккумуляторной батареи, В;

t – время резервирования, ч;

k – коэффициент использования емкости аккумуляторов (количества электрической энергии, допустимой к использованию потребителями).

Необходимость введения коэффициента обусловлена возможностью неполного заряда АКБ. Вдобавок к этому, сильный (глубокий) разряд, следующий после небольшого количества рабочих циклов заряда и разряда, ведет к преждевременному износу и выходу из строя батареи. К примеру, если новый аккумулятор разряжать на 30% от его общей емкости, после чего сразу производить его зарядку, способен выдержать около 1000 подобных циклов. В случае если величина разряда уменьшится до 70%, то количество данных циклов снизится примерно на 200.

Итого, получаем, что для питания данной нагрузки в течение указанного периода времени потребуется:

Q= 500·3/ 12·0,7 = 178,6 А·ч.

Это минимально необходимая емкость аккумуляторных батарей для рассматриваемого случая. В идеале лучше брать источник энергии с небольшим запасом (около 20%) для того, чтобы каждый раз не разряжать его полностью – это поможет сохранить рабочие характеристики батареи в течении как можно большего периода времени.

Q= 178,6·1,2 = 214,3 А·ч.

Значит для решения поставленной задачи необходимо приобрести аккумуляторы суммарной емкостью не менее 215 А·ч. При использовании ИБП в паре с генератором величину поправочного коэффициента емкости рекомендуется снизить до 0,4, поскольку в такой связке батареи чаще всего применяются для поддержания непрерывного электропитания, пока не включится электростанция и вся нагрузка не переключится на нее. При этом если в значение коэффициента 0,4 закладывать потери емкости аккумулятора при его старении, обусловленные особенностью импульсного преобразователя и другие, то в среднем разряд аккумулятора может достигать 50% от его номинальной емкости.

В том случае, когда для резервирования нагрузки используется несколько аккумуляторов, количество накопленной в них энергии абсолютно не зависит от типа их соединения – параллельного, последовательного, либо смешанного. Учитывая данную особенность необходимо подставлять в формулу определения суммарной емкости аккумуляторов напряжение одной батареи, но при этом допускается использование только АКБ с одинаковыми техническими характеристиками.

Показатели аккумуляторных батарей, с которыми неразрывно связано понятие емкости

Зависимость емкости аккумулятора от тока его разряда .

В основе данной зависимости лежит следующий факт: когда защищаемая нагрузка подключается к аккумулятору без использования преобразователя, то величина тока, потребляемого батареей неизменна. При этом время функционирования подключенных электропотребителей определится, как отношение отбираемой емкости к потребляемому току. В более привычном виде данная формула записывается следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора, А·ч (мА·ч);

T – время разряда батареи, ч.

Если имеем дело с большими величинами потребляемого тока, то реальные показатели мощности зачастую ниже номинальных, указанных в паспорте.

Зависимость емкости аккумулятора от энергии

Сегодня среди пользователей достаточно распространенным является мнение о том, что емкость аккумуляторной батареи является величиной, полностью характеризующей его электрическую энергию, накопленной АКБ заряженной на 100%. Это утверждение является не совсем корректным. Здесь еще необходимо сделать оговорку на то, что способность накапливать энергию у батареи напрямую зависит от ее напряжения и чем оно будет выше, беем большее количество энергии сможет накопить аккумулятор. На самом деле электрическая энергия определяется как произведение показателей тока заряда, напряжения батареи и времени протекания этого тока:

где W – энергия накопленная батареей, Дж;

U – напряжение аккумулятора, В;

I – постоянный ток разряда аккумулятора, А;

T – время разряда батареи, ч.

Исходя из того, что произведение тока и времени заряда дает нам емкость АКБ (как было рассмотрено выше), то получается, что электрическая энергия аккумулятора находится путем перемножения номинального напряжения батарее и ее емкости:

где W – энергия накопленная батареей, Вт·ч;

Q – емкость аккумулятора, А·ч;

U – напряжение аккумулятора, В.

При последовательном подключении нескольких аккумуляторов одинаковой емкости, общий показатель данной связки равен сумме емкостей всех АКБ, входящий в ее состав. В таком случае энергия полученного аккумуляторного блока определится, как произведение электроэнергии одной батареи на их количество.

Понятие энергетической емкости аккумулятора

Не менее полезным для потребителя показателем аккумуляторных батарей является их энергетическая емкость, измеряемая в таких единицах, как Вт/элемент. Данное понятие характеризует способность аккумулятора за определенный непродолжительный период времени, который чаще всего составляет не более 15 минут, в режиме постоянной мощности. Наибольшее распространение данный показатель получил в США, но в последнее время набирает популярность и среди потребителей многих других стран. Для приближенного расчета емкости аккумуляторной батареи, измеряемой в А·ч по величине его энергетической емкости в Вт/элемент для периода 15 минут, пользуются формулой:

W – энергетическая емкость аккумулятора, Вт/элемент.

Понятие резервной емкости аккумулятора

Для автомобильных аккумуляторов выделяют еще одну характеристику – резервную емкость, которая говорит о способности батареи питать электрооборудование движущегося авто, когда штатный генератор транспортного средства не работает. Данный параметр также больше известен в США и называется «reserve capacity». Он измеряется в минутах разряда батареи величиной тока в 25 А. Для приблизительной оценки номинальной емкости аккумулятора по его показателю резервной емкости, указной в минутах, необходимо воспользоваться формулой:

где Q – емкость аккумулятора, А·ч;

T – резервная емкость аккумулятора, мин.

Емкость аккумулятора и его заряд (заряженность)

Еще одним достаточно популярным заблуждением является отождествление понятий емкости батареи для и ее заряда (заряженности). Расставим все точки над «и». Под емкостью понимают максимальный потенциал аккумулятора, то есть количество энергии, которое он сможет накопить в полностью заряженном состоянии. Заряд же в свою очередь и представляет собой эту энергию, необходимую для питания нагрузки в автономном режиме. Отсюда вывод, что величина заряда одной и той же батареи может быть разной в зависимости от времени зарядки АКБ, а величина ее емкости в разряженном и заряженном состоянии одинакова. Здесь можно провести аналогию со стаканом, в который наливают воду. Объем прибора и будет представлять собой емкость – это величина не зависящая от того полный стакан или пустой, а самая наливаемая вода – это заряд.

От каких факторов еще зависит емкость аккумулятора?

Ток разряда

Те показатели емкости аккумуляторов, которые можно встретить в их технической документации и на корпусе изделия, производитель указывает исходя из результатов тестовых замеров, производимых по вышеуказанной формуле (Q = I·T) при стандартной длительности разряда (10, 20, 100 часов и т.д.). Соответственно обозначается и емкость – Q10, Q20 и Q100, а также ток разряда – I10, I20 I100. В таком случае величина тока, протекающего через нагрузку при времени разряда 20 часов определится по формуле:

Следуя данной логике можно предположить, что при разряде, длящемся четверть часа (15 мин) ток будет равен Q20 х 4. Однако это не так, как показывает практика, в случае 15-минутного разряда емкость стандартной свинцовой батареи составит не более половины его номинальной емкости. Соответственно величина параметра I0,25 будет чуть менее Q20 х 2. Отсюда можно сделать вывод, что такие характеристики, как время и ток разряда являются не пропорциональными друг другу.

Конечное напряжение разряда

Каждый раз при разряде аккумулятора напряжение на нем постепенно падает, а по достижению так называемого конечного напряжения разряда обязательно необходимо произвести отключение АКБ. При этом, чем ниже данная характеристика, тем соответственно выше будет фактическая емкость батареи. Как правило, производители указывают на собственных аккумуляторах минимальную величину конечного напряжения разряда, которая в свою очередь зависит от того каким током производится разряд. Случаются ситуации, когда напряжения источника энергии падает ниже этой величины (забыли вовремя отключить аккумулятор или этого нельзя было сделать, так как в течение длительного периода нельзя было обесточивать нагрузку). Тогда возникает явление, называемое глубоким разрядом АКБ. Если часто допускать глубокий разряд батареи, она может быстро выйти из строя.

Износ аккумулятора

Как принято считать, новый аккумулятор обладает номинальной емкостью (той, которую указывает производитель). Однако реальная величина данного показателя может немного отличаться – быть меньше заявленной по причине длительного хранения на складе, либо после нескольких полных циклов заряда и разряда и непродолжительной работы в буферном режиме немного увеличиться. Дальнейшая эксплуатация батареи, а также его хранение неизменно ведут к физическому изнашиванию источника энергии, его старению и постепенному выходу из строя.

Температура

Такой важный фактор, как окружающая температура в месте, где используется аккумулятор, очень сильно влияет на емкость последнего. В случае повышения температуры с 20°С до 40°С показатель емкости батареи возрастает на 5%, а при снижении до 0°С – уменьшается в среднем на 15%. Дальнейшее понижение температуры воздуха ведет к падению указанного параметра еще на 25% относительно номинальной величины.

Как проверить емкость аккумулятора?

Очень часто перед владельцем б/у аккумулятора встает задача определения его остаточной емкости. Классическим и нужно отдать должное самым надежным и эффективным способом проверки фактической емкости аккумулятора считается контрольный разряд. Под данным термином понимают следующую процедуру. Аккумуляторную батарею сперва полностью заряжают, после чего выполняют ее разряд постоянным током, при этом замеряют время, за которое она полностью разрядится. После этого рассчитывают емкость АКБ по уже известной формуле:

Величину постоянного тока разряда для большей точности расчета лучше подбирать таким образом, чтобы время разряда составляло около 10 или 20 часов (это зависит от времени разряда, при котором была рассчитана номинальная емкость батареи производителем). Затем полученные данные сравнивают с паспортными, и в случае если остаточная емкость будет меньше номинальной на 70-80%, АКБ подлежит замене, так как это явный признак сильного износа аккумулятора и его дальнейший износ будет протекать ускоренными темпами.

Основными недостатками данного метода являются сложность и трудоемкость в реализации, а также необходимость выведения аккумуляторов из эксплуатации на достаточно продолжительный период времени. Сегодня в большинстве устройств, использующих для своей работы аккумуляторные батареи, имеется функция самодиагностики – быстрой (всего за пару секунд) проверки состояния и работоспособности источников энергии, однако точность таких измерений не всегда высока.

Этот вопрос периодически задают клиенты, покупающие мотор колёса, аксессуары и аккумуляторы для самостоятельного переоборудования велосипедов на электротягу. На первый взгляд может показаться, что ограничений по току в электронаборах нет и их нужно ввести самостоятельно. На самом деле это не так.

И свинцово-кислотные и литий ионные аккумуляторы могут кратковременно выдержать без разрушения максимальный ток до 10с, - то есть ток разряда, в 10 раз превышающий их номинальную ёмкость. Например, свинцово-кислотные аккумуляторы ёмкостью 12 ампер часов, можно кратковременно нагружать током 120 ампер, а литий ионные аккумуляторы ёмкостью 10 ампер часов, могут кратковременно выдать ток 100 ампер.

Однако, для постоянных нагрузок эти значения нужно уменьшить как минимум в 2 раза, то есть – до 5с. В литиевых аккумуляторах Volta bikes, это ограничение реализовано в электронной предохранительной схеме, встроенной в аккумулятор. Она ограничивает ток разряда до безопасной величины 5с, а напряжение – до 30 вольт. При превышении нагрузки или падении напряжения ниже установленных пределов, схема отключает аккумулятор от мотор колеса, тем самым защищая его и обеспечивая расчётный срок эксплуатации, который составляет около 5 лет.

В свинцово-кислотных аккумуляторах такой схемы нет. Здесь максимальный ток разряда ограничивает сам контроллер – до максимальной величины, указанной в его характеристиках. При падении напряжения ниже 10.5 вольт (в пересчёте на один свинцово-кислотный аккумулятор), контроллеры Volta bikes также отключают аккумуляторы от мотор колеса для предотвращения их сульфатации и разрушения. Кроме того в схеме электровелосипеда должен обязательно присутствовать предохранитель или автоматический выключатель, которые служат защитой не только от короткого замыкания, но и от перегрузок. При самостоятельном переоборудовании велосипеда на электротягу, мы рекомендуем устанавливать автоматический выключатель на 20 ампер.

Таким образом, случайно или даже намеренно выйти за пределы безопасных режимов эксплуатации свинцово-кислотных или литиевых аккумуляторов Volta bikes, - не получится. Другой вопрос, что полностью разряженный аккумулятор любого вида следует как можно быстрее поставить на зарядку и уж, во-всяком случае, категорически не рекомендуется бросать электровелосипед с разряженными аккумуляторами на зиму, - где-нибудь в гараже. Такие действия как раз и приводят к быстрому выходу из строя всех типов аккумуляторов для электротранспорта.

Ещё одно заблуждение – то что аккумуляторы нужно заряжать только после полного разряда, - таким образом, якобы, обеспечивается указанное в технических характеристиках максимальное количество циклов заряда-разряда. Подумайте: если Вы так будете поступать с аккумулятором собственного автомобиля, - например ездить с неисправным генератором, а заряжать аккумулятор дома, после поездок, - от зарядного устройства, то в этом режиме работы стартерный аккумулятор прослужит в лучшем случае 2-3 месяца.

А гелевые свинцово-кислотные аккумуляторы для электробайков, да и аккумуляторы AGM, тоже, - отличаются от стартёрных аккумуляторов только тем, что у них электроды толще и они лучше зафиксированы в корпусе, для предотвращения осыпания активной массы. Поэтому подзаряжать их следует как можно чаще – после каждой поездки. Тоже самое касается и литий ионных аккумуляторов для электробайков.

Что касается больших токов разряда, то следует помнить, что чем больше ток разряда, тем быстрее он полностью разрядит аккумуляторы электровелосипеда или электроскутера. Ток с постоянной нагрузкой 1с, - разрядит качественные аккумуляторы любого типа за 1 час; ток 2с – уже за полчаса, а 4с – всего за 15 минут. Куда же вы сможете доехать с таким потреблением электроэнергии?

Поэтому рекомендуем:
Во первых, - экономно использовать электроэнергию, если нужно увеличить расстояние пробега (на эту тему пожалуйста читайте статью), во-вторых, - если аккумуляторы при стандартных для вас режимах поездок, садятся менее, чем за 50-60 минут, это повод подумать о замене их на более мощные.

Аккумуляторная батарея – важнейшая составляющая систем резервного и автономного электроснабжения отдельных электрических приборов или целых объектов промышленного и бытового назначения. На сегодняшний день широкое применение получили аккумуляторы свинцово-кислотного типа (AGM VRLA и GEL VRLA), OPZS, OPZV, а также никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионный типы (Li-ion, LiFePO4, Li-pol).

Возникновение химических источников питания началось еще в 1800 году, когда известный итальянский ученый Алессандро Вольта поместил пластины из меди и цинка в кислоту и получил непрерывное напряжение (Вольтов столб). Современные свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженным элементом является свинец, а отрицательно заряженным – оксид свинца. Самая распространенная аккумуляторная батарея состоит из шести банок по 2В и имеет общее напряжение 12В.

Технические характеристики аккумуляторных батарей

Качество аккумуляторов можно определить по нескольким важным свойствам:

Емкость, Ампер/час;

Напряжение, Вольт;

Допустимая глубина разряда, %;

Срок службы, лет;

Диапазон рабочих температур, °С;

Саморазряд, %;

Габариты, мм;

Ток заряда, А;

Совет! i> Обязательно учитывайте, что все приведенные производителем характеристики батарей указываются для температуры 20 – 25 °С, при снижении и повышении температуры окружающей среды, где будет эксплуатироваться аккумулятор, показатели характеристик изменяются, как правило, он снижаются.

Емкость аккумулятора

Данный параметр отражает количество энергии, которую может сохранить батарея, измерение производится в Ампер*часах. На текущий момент в Украине можно купить аккумуляторы емкостью от 0,6 до 4000Ач. К примеру, батарея с емкостью 200Ач способна обеспечить электропитанием нагрузку током 2А в течение 100 часов, или током 8А в течение 25 часов и т. д. Обязательно учитывайте, что при увеличении потребляемого тока будет происходить снижение емкость аккумуляторной батареи, именно по этой причине производители указывают емкость с дополнительным параметром – С.

Дополнительная, но очень важная характеристика маркируемая латинской буквой «C» с числовым параметром, как правило от 1 до до 48 часов и указывает на емкость аккумуляторной батареи при разряде в определенный промежуток времени (C1, C5, C10, C20 и т.д.). Значение C10 принято считать стандартным значением и подавляющее количество производителей указывает емкость при 10-ти часовом разряде. К примеру, емкость 100Ач при C10 означает, что батарея обеспечит данную емкость при 10-ти часовом разряде, эта же батарея при C5 будет иметь меньшую емкость – 80Ач при C5, а если разряд будет происходить с течение 20 часов, то емкость возрастет и составит около 115Ач при С20. Таким образом, при выборе емкости аккумуляторной батареи необходимо обязательно учитывать время в течение которого будет осуществляется разряд, это имеет большое значение.

Рисунок №1.

Совет! Обратите внимание, что некоторые производители и торгующие организации могут указывать значение емкости при C20. Это сделано для искусственного завышение показателя при неизменной стоимости аккумулятора.

В процессе эксплуатации емкость будет постепенно снижаться, это естественный процесс «старения» батареи, который возникает из-за снижения плотности свинцовых пластин и частичной потери первичного свинца положительных и отрицательных пластин. Высокая интенсивность использования и глубокие разряда приведут к быстрому износу положительных и отрицательных платин аккумулятора и выходу его из строя. Чтобы этого не происходило, необходимо предусматривать резервный запас емкости. Для увеличения емкости батарейного кабинета применяются несколько аккумуляторов с параллельным соединением.

Напряжение батареи

Уровень напряжения – ключевая характеристика по которой происходит выбор аккумулятора. На сегодняшний день распространены элементы и аккумуляторы со следующими значениями напряжения: 1.2, 2.4, 6, 12В. Батарейной банк с более высоким напряжением (24, 48, 96В и т. д.) собирается при помощи нескольких 12В аккумуляторов с последовательным типом подключения.

При помощи измерения уровня напряжения можно оценить степень заряженности и степень износа необслуживаемых типов батарей (AGM и GEL VRLA) Измерение напряжения производится в течение нескольких часов, когда аккумулятор полностью бездействует и отключен от зарядного устройства. Нормальный уровень для AGM батарей считается от 13 до 13,2В.

Допустимая глубина разряда

Различные типы и подтипы аккумуляторов имеют рекомендованные параметры глубины разряда. Ниже приведена таблица №1 в которой указаны наиболее распространенные характеристики аккумуляторов допустимой и рекомендованной глубины разряда.

Тип батареи

Таблица №1. Значения допустимых и рекомендованных значений разряда аккумуляторов.

Уровень разряда является ключевым фактором в сроке службы аккумулятора на ряду с интенсивностью эксплуатации. Даже самую дорогую и качественную свинцово-кислотную батарею можно вывести из строя за 7-10 дней, если производить полный 100% разряд до напряжения 9В несколько раз подряд.

Наиболее стойким к глубоким разрядам являются литий-ионные и никель-кадмиевые, а также специализированные свинцово-кислотные батареи, которые были оптимизированы разработчиками для глубоких разрядов. Обычно такие серии содержат в названии слово «Deep», что в переводе означает «Глубоко».

Срок службы аккумулятора

Современные свинцово-кислотные батареи оптимизированы для разнообразных режимов работы. Одни имеют меньший срок службы, но обеспечивают более высокую разрядную характеристику, другие – больший, но подходят для редких разрядов и работы в буферном режиме и т. д. Поэтому если производителем указан срок службы 10 лет, это информация соответствует идеальному режиму эксплуатации, когда не превышается циклический ресурс и, что еще более важно, глубина разряда. Приведем пример: если производитель указал, что срок службы аккумулятора 10 лет и допускается число циклов заряд/разряд – 600 с глубиной 50%. Аккумулятор может отслужить указанный срок при идеальных условиях эксплуатации и не более чем пяти циклах в месяц. Этот режим полностью соответствует буферному типу.

Срок эксплуатации целиком зависит от количества совершенных циклов заряда и разряда, а также зависит от окружающей среды, где установлена батарея. Как уже отмечалось выше, чем сильнее разряжается аккумулятор и чем дольше он находятся разряженном состоянии, тем меньше он прослужит. Чем выше окружающая температура, тем активнее проходит химическая реакция и тем сильнее поддаются разрушению свинцовые пластины.

В таблице №2 приведены примерные значения срока службы и циклического ресурса аккумуляторов в зависимости от их типов. Данные соответствуют для оптимальной температуры эксплуатации 20 – 25°С.

Тип аккумулятора	Циклический ресурс при глубине разряда	Срок службы, лет
Тип аккумулятора		Срок службы, лет

Таблица №2. Ресурс в зависимости от типа аккумуляторов.

Рисунок №2.

Диапазон рабочей температуры

За исключением литий-ионного типа, где используется минерал – литий, принцип работы аккумуляторов основан на химических элементах и взаимодействии между ними. Поэтому практически все основные характеристики аккумуляторов зависят от температуры окружающей среды. Как правило, при повышении температуры срок эксплуатации снижается, причем если температура выше ~35°С, срок службы свинцово-кислотные AGM батарей сократится вдвое.

Уровень температуры окружающей среды также оказывает влияние на доступную емкость аккумулятора. При снижении температуры происходит падение емкости. При –20°С емкость батареи снизится на 30 – 40% от номинального значения.

Рисунок №3.

Рисунок №4.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд – характерное явления для аккумуляторов всех типов. Данный показатель отражает степень самопроизвольной потери емкости в процессе простоя после полного заряда. Характеристика саморазряда указывается в процентном соотношении за определенный промежуток времени, чаще всего в месяц.

В качестве примера можно рассмотреть 100Ач батарею AGM VRLA типа, которая была полностью заряжена и в течение месяца не использовалась. Среднее значение саморазряда для AGM VRLA типа составляет порядка 1,5%, соответственно через месяц емкость составит порядка 98,5Ач.

На показатели саморазряда оказывает влияние температура окружающей среды. При повышении температуры, показатель будет расти. Причиной возникновения саморазряда служит выделение молекул кислорода на электроде положительного заряда, а повышение температуры является катализатором данного процесса.

Рисунок №5.

Ток заряда

Сила тока которым осуществляется заряд аккумуляторной батареи напрямую зависят от емкости заряжаемой батареи. Свинцово-кислотные АКБ заряжаются 10 – 30% током от номинальной емкости, в зависимости от системы, могут применяться и менее мощные зарядные устройства.

Внимание! Нельзя заряжать аккумуляторы высоким током, это ведет к необратимым химическим реакциями существенно снижает эксплуатационные характеристики батареи.

Рисунок №6.

Габариты и вес батарей

В зависимости от емкости аккумуляторов размеры и вес изменяются, за редким исключением могут быть изменения размера при одинаковой емкости. Существуют общепризнанные размеры небольших аккумуляторов до 250Ач, которые применяются как встроенные источники питания для систем бесперебойного питания, детских игрушек, гольф-каров, поломоечных машин и т. д. В зависимости от производителя присоединительные размеры могут отличаться от десятых до нескольких миллиметров.

Совет! Обращайте внимание на высоту аккумулятора без клемм и с клеммами, некоторые производители указывают два значения высоты.

В этом обзоре я постараюсь сравнить несколько высокотоковых литиевых аккумуляторов типоразмера 18650. Но основной упор буду делать на возможность выдачи тока 35А. Также при этом буду контролировать просадку напряжения на батарее.

Начну я с небольшого введения, в котором расскажу о проведении испытаний.

1. Замеры емкости будут проводиться при помощи зарядного устройства Imax B6. К сожалению, с компьютером я его подружить не смог, поэтому придется обойтись без красивых графиков, но этот недостаток я постараюсь компенсировать количеством тестов.
2. Для измерения отдаваемого тока я буду использовать электронную сигарету и токовый шунт 75ШСМ 50А, включенный в разрыв между двумя аккумуляторами. В качестве нагрузки будет использоваться атомайзер электронной сигареты. Небольшое пояснение: упрощенно можно сказать, что атомайзер представляет собой катушку проволоки с сопротивлением 0,15Ом. Спираль атомайзера изготовлена из Кантала*. Измеренное мною сопротивление шунта составило 1,52мОм.

На картинках буду приводить значение падения напряжения на шунте и для удобства буду сразу его пересчитывать в ток.
Одновременно с замером тока буду показывать просадку напряжения на одном из аккумуляторов. Для этого я немного модифицировал бокс-мод электронной сигареты. К отрицательному полюсу батарейного отсека бокс-мода я подсоединил проводок, который вывел наружу, чтобы к нему можно было подключить мультиметр. Упрощенную схему можно увидеть на рисунке ниже. Перед проведением замеров напряжений и токов я полностью зарядил аккумулятор.

3. Также я замерю внутренне динамическое сопротивление аккумуляторов. Измерения буду проводить при помощи зарядного устройства BT-C3100. При измерении буду следовать рекомендациям, которые даются в документации на устройство. «Поскольку внутренне сопротивление аккумулятора очень мало, то погрешность в его измерения могут вносить контакты, между которыми зажимается аккумулятор. Для более точного измерения рекомендуется дополнительно чем-то прижимать контакты на время проведения измерений» Разумеется точность измерений при таком способе будет не высока, но это поможет дать более подробную картину о характеристиках аккумуляторов.

*Кантал – сплав на основе железа, включающий в себя также Хром, Алюминий, Кремний и Марганец. Является торговой маркой, принадлежащей компании Sandvic, у остальных производителей этот материал называется Фехраль. Применяется для изготовления нагревательных элементов мощных электронагревательных устройств промышленных и технологических печей, пуско-тормозных резисторов электровозов, моторвагонного подвижного состава, в электронных сигаретах в качестве нагревательного элемента. Более подробно про этот материал можно узнать тут:

Все аккумуляторы из обзора не имеют защитной платы. Поэтому при их эксплуатации следует придерживаться нескольких правил.
1. Не допускать короткого замыкания.
2. Не допускать глубокого разряда ниже 2,5В. Т.е. с осторожностью использовать в устройствах, где может происходить неконтролируемый разряд аккумулятора, к примеру, в фонарях.
3. Не перезаряжать выше допустимого уровня напряжения. Для батарей из этого обзора это 4,2В.
4. В ходе эксплуатации не допускать превышения температуры, оговоренной в документации на конкретный вид батарей.
5. Придерживаться рекомендаций по температуре хранения.

Информацию в обзоре буду давать следующим образом. Сначала буду давать основные характеристики батарей, затем буду приводить фото батареи +габариты + вес батареи. Для того, чтобы указанные мною данные можно было проверить или уточнить ещё какие-либо параметры, буду приводить таблицу с характеристиками батареи. Затем буду немного рассказывать о проведенных процессах заряда/разряда и по возможности буду сводить полученные данные в таблицу.
Также в таблице буду давать кроме измеренного значения емкости еще и ожидаемое значение, которое должно будет получиться согласно графику разряда, который приводится в большинстве документаций на батареи. Далее буду приводить этот самый график разряда, на который буду наносить точки, соответствующие полученным значениям емкости.
В спойлер буду класть фотографии измеренных мною значений емкости, дабы не возникло предположений о выдумывании мною, указанных в обзоре значений. Также в этот спойлер буду класть фотографии с измеренным значением внутреннего сопротивления батареи.

Далее я буду приводить фотографию со значением падения напряжения на шунте, при измерении отдаваемого тока и как я уже говорил выше, буду сразу это значение пересчитывать в ток. Иногда максимальное значение тока и максимальная просадка напряжения совпадают во времени, а иногда проявляются с небольшим сдвигом друг относительно друга. Поэтому, когда эти два события не будут совпадать во времени, я буду приводить две фотографии одну с максимальным значением тока, вторую с максимальной просадкой напряжения. Пересчет падения напряжения на шунте в ток буду проводить для случая максимального тока. Также я буду приводить на фотографии значение напряжения на аккумуляторе. А чтобы я никого не обманул своими выводами и картинками в конце обзора я приведу видео, в котором продемонстрирую описанный эксперимент по замеру тока и падения напряжения на аккумуляторе.

Что касается измерений внутреннего сопротивления с помощью зарядного устройства BT-C3100, то результаты измерений я положу в спойлер. Далее, чтобы не загромождать обзор, значение внутреннего сопротивления буду просто указывать с остальными характеристиками батареи.

Внутренние сопротивления батарей

Вот вкратце и все тесты, результаты которых, я хотел бы показать в этом обзоре. Давайте начнем.

1. Sony Konion US18650VTC6 3120mAh - 30A.
Ссылка на батареи:

Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 3 A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 5А/6А

Номинальное напряжение: 3.6V

Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 8-18мОм/ 38мОм

Таблица с характеристиками этих батарей из документации:

До начала эксперимента батарея была немного разряжена, я зарядил её до уровня 4,2В, согласно документации и затем разрядил.
Номинальная емкость в 3120мАч заявлена для случая разряда током 0,2С, т.е. 0,624А при разряде до 2,0В.
Мое разрядное устройство позволяет разряжать батареи до уровня 3,0В, в любом случае разряд до 2В может оказаться губительным для батареи и большинство устройств, работающих от подобного рода батарей блокируют работу устройства на некотором уровне напряжения. Поэтому я разрядил батарею током 0,6А до напряжения 3В. Согласно графику из документации на батарею, при подобном методе разряда я должен был получить емкость примерно 2750мАч, вместо этого я получил значение 2219мАч. Время разряда составило 382 минуты.

Затем я зарядил батарею до уровня 4,2В. Согласно документации на батарею я выбрал ток заряда, равный 3А. При этом емкость составила 2977мАч. Затем я снова разрядил батарею до уровня 3В. Ток разряда я выбрал максимальный, который может обеспечить Imax B6 – 2А. При этом емкость батареи составила 2718мАч, время разряда 141 минута.

Для наглядности результаты измерений свел в таблицу:

Точки я отметил на следующем графике, взятом из документации на батарею. Точка слева - полученное значение емкости, точка справа - ожидаемое значение емкости.

Измерения емкости

Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 30А. Это я проверю методом, описанном в начале обзора. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,4мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,1А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,4В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока.

Слева от первой красной полосы максимальная просадка напряжения, затем между двух красных полос максимальное падение напряжения на шунте и справа от второй красной полосы напряжение, если так можно сказать, «холостого хода» аккумулятора. По факту это напряжение, замеренное с учетом небольшого потребления мозгов электронной сигареты. Для упрощения, далее в обзоре я буду называть это значение напряжения, «напряжением покоя». В данном случае оно составило 4,13В.

2. Sony Konion US18650VTC5A 2600mAh - 35A
Ссылка на батарею:

Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 2.5A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 6А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.0V
Максимальный непрерывный ток: 35A
Номинальное напряжение: 3.6V

Рабочая температура при заряде/разряде: -0...+60C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 7-15мОм/ 31мОм

Таблица с характеристиками этих батарей:

Измерения емкости

Ожидаемая емкость, согласно графику ниже должна была составить примерно 2380мАч. Черная точка слева соответствует полученному значению емкости 2283мАч, черная точка справа соответствует ожидаемому значению емкости 2380мАч. Также согласно этому графику я должен был получить емкость примерно 2400мАч, при разряде током 0,5А.

Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 35А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 52,2мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 34,3А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,43В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Напряжение покоя составило 4,12В.

3. Sony Konion US18650VTC5 2600mAh - 30A
Ссылка на батарею:

Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 2,5A

Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.0V
Максимальный непрерывный ток: 30A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: -0...+60C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 8-18мОм/ 34мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:

Когда я искал документацию на данную батарею, я наткнулся на один интересный документ, который называется «Как отличить поддельные US18650VTC5». Вкратце там сказано, что стоит обратить внимание на то, что на оригинальных батареях Sony под положительным контактом на корпус нанесены два колечка. И на картинке приведено, как расстояние между этим колечками отличается к примеру, от батареи Samsung INR18650-25R. На картинке ниже это отличие обведено в красный прямоугольник. От себя отмечу, что данная отличительная черта характерна только для моделей VTC4, VTC5, VTC5A, а на VTC6 нижнее кольцо расположено немного ниже, чем у его собратьев, к тому же нижнее кольцо более широкое. Верхнее кольцо у версии VTC6 без аналогично предыдущим, описанным выше версиям. Также в документе говорится, то положительный контакт тоже имеет небольшие отличия.

Я зарядил батарею до 4,2В, затем разрядил током 0,5А. Время разряда 413минут. Полученная емкость 2421мАч. Для наглядности я свел в таблицу полученные данные. Ожидаемое значение емкости я получил из графика разряда, который привел ниже таблицы.

Измерения емкости

На следующем графике я отметил точками полученные мною значения емкости. Черной точкой слева обозначено полученное мною значение емкости при разряде током 0,5А. Черной точкой справа обозначено полученное мною значение емкости при разряде током 2А.

Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 30А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,8мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,4А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,3В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Напряжение покоя 4,14В.

4. Sanyo UR18650NSX 2500mAh – 20A
Ссылка на батарею:

Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.75A
Напряжение окончания заряда: 4.2V

Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 10...+45C/-20...+60C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: <35мОм/40мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:

Как и во всех тестах, вначале я зарядил батарею до уровня напряжения 4,2В, все последующие действия отражены в следующей таблице.

Измерения емкости

На следующем графике я отмечу точку, соответствующую полученному значению емкости при разряде током 2А. Согласно этому же графику получить я должен был несколько большее значение. Черной линии соответствует процесс разряда током 2,5А, я же разряжаю двумя амперами, но думаю, что расхождение в значениях должно быть не большим.

Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 20А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 53,8мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,4А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,27В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока. Разрядный ток достиг того же значения, что и у прошлой батареи VTC5, но напряжение здесь просело до 3,27, а в прошлом эксперименте до 3,30. В этом эксперименте напряжение покоя составило 4.12В, а в прошлом 4,14В, и еще 0,1В можно списать на погрешности измерений, получаются одинаковые показания.

5. LG INR18650-HG2 3000mAh – 20A
Ссылка на батарею:

Основные характеристики:

Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 3000mAh

Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 20мОм/39мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:

Внешний вид данной батареи отличается от остальных наличием на её корпусе предупредительной надписи.

Перевод написанного: Использовать только для изготовителей аккумуляторных батарей. Интернет продажи, продажи отдельным потребителям или продажи для электронных сигарет строго запрещены.

На всякий случай напишу английский текст, вдруг кто-то сможет перевести более красивым языком. Use for battery pack maker(s)/ system intergrator(s) only. On-line a-commerce sales, sales to individual consumers, or sales for e-cigarette us are strictly prohibited.

Результаты замеров емкости в таблице ниже. Как обычно перед началом эксперимента батарея была заряжена до 4,2В.

Измерения емкости

На следующе графике я отметил жирной черной точкой полученное значение емкости при разряде батареи током 0,6А, согласно этому же графику оно должно было составить примерно 2850мАч. Маленькой черной точкой я отметил примерное значение емкости, которое должно было бы получиться при разряде током 2А. Получилось ожидаемое значение 2790мАч, а получил я 2664мАч (очень близко).

6. LG ICR18650-HE4 2500mAh - 20A
Ссылка на батарею:

Основные характеристики:

Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20A
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2500mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 20мОм/32мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:

Результаты замеров емкости при заряде и разряде различными токами в таблице ниже. Как обычно перед началом эксперимента батарея была заряжена до 4,2В.

Измерения емкости

7. Samsung INR18650-30Q 3000mAh - 15A
Ссылка на батареи:

Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.5A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток:15
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2900mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 26мОм/36мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:

Хочется отметить, что у Samsung и у Sony наиболее подробная документация. К тому же документацию этих производителей легко найти в интернете. На желтые батареи LG и красные Sanyo документацию нашел с трудом.
Вернемся к тестам. Батареи были дозаряжены до 4,2В и проделанные далее измерения были занесены в таблицу.

Согласно документации, максимальный продолжительный разрядный ток батареи может достигать 15А. Из следующей картинки видим, что максимальное падение напряжения на шунте составило 54,3мВ, следовательно, поделив это значение на сопротивление шунта (1,52мОм), получим максимальное значение разрядного тока. Оно составило 35,7А. При этом напряжение на аккумуляторе просело до 3,24В. Видим, что батарея обеспечивает заявленное значение разрядного тока и даже превышает его. Напряжение покоя составило 4,15В. Немного о превышении разрядного тока. Бокс-мод видимо контролирует падение напряжения и не дает разрядить батарею, если та не способна выдать требуемый ток. Я конечно точно не скажу, как именно бокс-мод определяет, что батарея может, а что нет, но с батареи ICR18650-26FU я на данном бокс-моде смог выжать 22,5А при максимальном токе батареи 5,2А. Я не говорю, что так делать хорошо, просто хочу сказать что разрядить батарею большим током бокс-мод не позволил.

8. Samsung INR18650-25R 2500mAh - 20A
Ссылка на батареи:

Основные характеристики:

Стандартный зарядный ток: 1.25A
Максимальный ток при ускоренном заряде: 4А
Напряжение окончания заряда: 4.2V
Напряжение окончания разряда: 2.5V
Максимальный непрерывный ток: 20А
Номинальное напряжение: 3.6V
Минимальная заявленная ёмкость при разрядке током 0.2C: 2450mAh
Рабочая температура при заряде/разряде: 0…+50/-20...+75C
Внутреннее сопротивление батареи, заявленное/измеренное: 18мОм/31мОм

Таблица с характеристиками батарей из документации:

Как обычно батареи были дозаряжены до 4,2В и проделанные далее измерения были занесены в таблицу.

Измерения емкости

На следующем графике я отметил большой черной точкой значение емкости, которое я получил при разряде батареи током 1C, второй черной точкой, той, что поменьше отмечено ожидаемое значение емкости, оно составило примерно 2415мАч.

Для того, чтобы убедиться в достоверности моих измерений при замерах максимального разрядного тока и измерении просадки напряжения на аккумуляторе я приведу видео, в котором можно будет увидеть как происходили измерения, также при желании можно будет сравнить значения, с теми, что я привел в обзоре.

Итоги.

Чтобы как то подытожить все написанное выше, я приведу таблицу с основными параметрами и сделаю по ней несколько выводов.

1. Все батареи обеспечивают заявленные в документации значения разрядных токов.
2. Заявленные емкости батарей примерно совпадают с полученными мною. Разницу в полученных и заявленных значениях можно списать на недочеты при проведении тестов и погрешность моего оборудования.
3. Самая высокотоковая батарея (Согласно заявленному в документации току): Sony Konion US18650VTC5A
4. Самая выгодная для покупки батарея емкостью 2500: LG ICR18650-HE4
5. Самая выгодная для покупки батарея емкостью 3000: LG INR18650-HG2

На этом у меня всё.
Надеюсь мой обзор был полезен.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +80 Добавить в избранное Обзор понравился +85 +168

Напряжение

Ток разряда

Пиковый ток разряда

Емкость

Технические характеристики аккумуляторных батарей

Емкость аккумулятора

Напряжение батареи

Допустимая глубина разряда

Срок службы аккумулятора

Диапазон рабочей температуры

Саморазряд аккумулятора

Ток заряда

Габариты и вес батарей

Выбор редакции