Jaká je kapacita baterie? |

Kapacita baterie je ukazatel, který udává, kolik času je k dispozici pro autonomní napájení zátěže. Určuje se spolu s hodnotou jmenovité kapacity, je důležité vzít v úvahu také řadu dalších charakteristik, které s ní úzce souvisejí.

Jak vypadá vzorec pro výpočet kapacity baterie?

Přímo udává potenciál baterie. V samotném názvu zařízení je jmenovitá kapacita baterie často uvedena samotným výrobcem.

Pro zjištění množství energie uložené ve zdroji napájení je třeba použít následující rovnici – E (A x hodina) se rovná I (A) x T (hodina). V ní je I (A) konstantní vybíjecí proud (pokud je baterie malá, pak v mA), T (hodina) je doba provozu baterie.

Důležité je, že čím větší je zátěž baterie, tím rychleji se vybíjí. Proto je lepší pro výpočet kapacity baterie použít následující vzorec – Q = (P t) / V k. Zohledňuje faktory, jako je napětí baterie, doba rezervy, výkon zátěže a nabíjecí faktor.

V rovnici pro uloženou energii bateriového bloku:

• Q je požadovaná kapacita (A x hodina);
• P – výkon stávající bateriové zátěže, (W);
• V – napětí paměťového zařízení nebo zařízení (volty);
• t – požadovaná doba provozu baterie (hodiny);
• k je koeficient (0.7), který zohledňuje hloubku vybití baterie. Například zdroj energie nemusí být plně nabitý nebo hluboce vybitý – takové zařízení po určitém počtu cyklů rychle selže.

Na čem závisí kapacita baterie?

Jak je zátěž napájena, napětí na baterii klesá. V pasu každé baterie je uvedena maximální povolená hodnota konečného nabíjecího napětí – jakmile je dosaženo, měla by být baterie odpojena od sítě. Upozorňujeme, že čím vyšší je hodnota vybíjecího proudu, tím rychleji baterie vybije svou energii a vybije se.

Pro zjištění množství energie, které lze získat ze 100% nabitého paměťového zařízení, je třeba použít následující rovnici – Q(A x h) = I(A) x t(h). V ní:

• Q – kapacita;
• I – hodnota vybíjecího proudu;
• t – doba, během které dojde k úplnému vybití.

Vybíjecí proud a čas baterie jsou uvedeny v Peukertově rovnici – Cp = In x T, kde:

• n je exponent pojmenovaný po Peukertovi, rovná se 1.15 – 1.35 (pro uzavřené olověné akumulátory). Čím nižší je exponent, tím lépe.
• Ср – kapacita, která se měří při vybíjecím proudu;
• I — vybíjecí proud.

Jak vypočítat energii plně nabitého zdroje energie z baterie?

Záleží na takových složkách, jako jsou:

• W – akumulovaná energie;
• U – napětí;
• I – stejnosměrný vybíjecí proud;
• T – doba vybíjení baterie.

K tomu se používá rovnice W (J) = I (A) x U (V) x T (sec).

Energie úložné jednotky se také rovná W (W x hodina) = E (A x hodina) x U (V), kde E je kapacita baterie a U je její jmenovité napětí.

Nabití baterie (stav nabití)

Neméně důležitý proces než vybíjení baterie je její nabíjení. Nejlepší stav pro baterii je být v nabitém stavu, ale v praxi je toho velmi obtížné dosáhnout.

Pro úplné nabití napájecího zdroje je třeba znát jeho normální úroveň napětí. Například pro posouzení provozního stavu napájecího zdroje automobilu byste měli použít multimetr v režimu měření napětí. Některé baterie jsou okamžitě vybaveny indikátory nabití. Pokud svítí zeleně, baterie je zcela připravena k provozu, pokud šedě, baterie vyžaduje dobití, ale černá znamená, že baterie vyžaduje výměnu, je zcela vybitá.

Energetická kapacita baterie

Energetická kapacita se měří v (W/článek) a udává hlavní charakteristiky baterie – po krátkou dobu (obvykle 15 minut) při zajištění konstantního výkonu. Ukazatel energetické kapacity pro přibližný odhad výkonu nabíječky vypadá jako rovnice Q = W/4, kde:

• Q – kapacita baterie (A x h);
• W – energetická kapacita baterie.

Rezervní kapacita baterie

Rezervní kapacita baterie se měří v minutách vybíjení (proud 25A) a vyhodnocuje schopnost dodávat proud do motoru vozidla – za jízdy a s neběžícím generátorem.

Pro tento účel se používá rovnice E(A x h) = T(min) / 2, kde:

• E – kapacita autobaterie;
• T – rezervní kapacita autobaterie (min.).

Další funkce pro výpočet kapacity

Začněme s maximální kapacitou baterie, která se vypočítá takto: E (A x h) = I (A) x T (h). Tento výpočet souvisí s parametry, jako je energie úložné jednotky, okolní teplota, opotřebení jednotky a konečné nabíjecí napětí.

Pokud jde o nabíjecí proud, ten je obvykle uváděn výrobcem přímo na zařízení – na jeho těle. Rovná se 0,2 (0,3) jeho celkové kapacity. Aby se co nejvíce zachovala životnost baterie, je nutné ji správně nabíjet. Pokud ji budete nabíjet proudem vyšším než nastavený, byť jen jednou, baterie se dříve vybije. Pokud budete baterii nabíjet proudem nižším než nastavený, nabíjení bude trvat příliš dlouho. Navíc bude baterie dlouho ve vybitém stavu, což dále urychlí její opotřebení.

Provozní teplota baterie je jedním z kritických parametrů baterie. Důvodem je, že uvnitř baterie probíhají elektrochemické reakce, které přímo závisí na okolní teplotě. Aby baterie fungovala co nejdéle, je nutné ji udržovat na teplotě 20–25 °C. Čím vyšší teplota, tím rychleji probíhají všechny procesy:

• když teplota stoupne, nabíječka se rychle porouchá;
• při poklesu teploty se elektrochemické procesy výrazně zpomalují a samotné zařízení také pracuje na hranici svých možností, což snižuje jeho životnost.

Proto se v horkém nebo velmi chladném podnebí často používají nikl-kadmiové a alkalické baterie. Na rozdíl od olověných baterií jsou méně náchylné ke škodlivým vlivům teplotních podmínek.

Pro co největší prodloužení životnosti baterie je nutné kontrolovat nejen úroveň nabíjecího proudu, ale i její konečné napětí. Pokud je jeho úroveň nedostatečná, napájecí zdroj se nenabije na 100 %. To nakonec povede ke snížení životnosti baterie. Pokud je naopak úroveň konečného nabíjecího napětí nadměrná, uvolňování plynů ještě rychleji sníží její životnost.

Co ovlivňuje opotřebení baterie?

Kromě přirozených procesů stárnutí a přirozeného opotřebení baterie je životnost jednotky ovlivněna i způsoby jejího používání, skladování a údržby.

V první řadě je důvodem předčasného selhání napájecího zdroje z baterie nesprávné použití, a to:

1. Silný proudový výboj, pokud jsou disky ponechány v zařízení, které není vypnuté. Každý výrobce stanoví maximální přípustné konečné napětí, při jehož dosažení by měl být napájecí zdroj odpojen od sítě. Pokud se tak neučiní včas, může dojít k jeho selhání. Pro prodloužení životnosti je vhodné omezit hloubku vybíjení.
2. Přebíjení baterie – v důsledku vysokého nabíjecího proudu, vadné nabíječky nebo předčasného odpojení od sítě.
3. Sériové zapojení baterií s různými kapacitami. Vysvětlíme to na jednoduchém příkladu – pokud jeden z bloků nebyl plně nabitý, pak během provozu zařízení jeho napětí klesne na 0 (jednoduše selže), zatímco celková úroveň umožní pokračování normálního provozu připojeného zařízení.
4. Hluboké samovybíjení – baterie se nacházejí v zařízení, které se dlouho nepoužívalo nebo nenabíjelo. Některé baterie by se měly dobíjet alespoň jednou za 3 až šest měsíců, zatímco jiné by se měly dobíjet alespoň jednou ročně.

Jak správně změřit kapacitu baterie?

Chcete-li zkontrolovat kapacitu baterie, musíte ji nejprve plně nabít a poté ji plně vybít konstantním specifikovaným proudem (I). V tomto případě je třeba změřit čas potřebný k úplnému vybití. Provést to svépomocí je obtížné a časově náročné, ale existují již speciální technická zařízení pro okamžité testování kapacity baterie.