Единицы измерения емкости аккумулятора

При выборе портативного пуско-зарядного устройства (ПЗУ) многие задаются вопросами: "Что означают характеристики мАч и Втч?", "И зачем они нужны?"

Отвечаем. Оба значения: мА·ч (миллиампер-час) и Вт·ч (ватт-час) - характеризуют емкость пуско-зарядного устройства. Но правильнее всего ориентироваться на емкость, измеряемую в ватт-часах. И вот почему.

Вт·ч - это абсолютная постоянная емкость, максимально точно описывающая потенциал устройства.

А емкость, указанная в мА·ч - это относительная величина, которая описывает емкость устройства применительно только к какому-то конкретно выбранному напряжению. То есть для одного напряжения – одна емкость, а для другого напряжения – другая емкость. Часто также можно встретить обозначение «А·ч» (ампер-час). 1 А·ч = 1000 мА·ч. Таким образом, чтобы получить значение в А·ч, нужно значение в мА·ч разделить на 1000. И наоборот, чтобы получить мА·ч, необходимо значение в А·ч умножить на 1000.

Например, пуско-зарядное устройство CARKU E-Power-3 имеет емкость 29,6 Вт·ч или 8000 мА·ч (8 А·ч).

При этом 8000 мА·ч – это номинальная емкость, и указана она относительно номинального напряжения аккумуляторов, встроенных в корпус пуско-зарядного устройства. Все литий-полимерные (LiPo) и литий-феррум-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы, применяемые в пуско-зарядных устройствах, имеют номинальное напряжение 3,7 В. Многие спросят: «Как так? Если номинальное напряжение = 3,7 В, то почему на выходах ПЗУ обозначены значения 5В, 12В и 19В?» Ответ простой: повышение напряжения для того или иного выхода ПЗУ происходит благодаря электронной начинке устройства.

Таким образом, для номинального напряжения 3,7В ПЗУ CARKU E-Power-3 имеет номинальную емкость 8000 мА·ч. Из этого значения номинальной относительной емкости, выраженной в мА·ч, легко получить значение абсолютной емкости, выраженное в Вт·ч:

1) для начала переводим значение ёмкости, выраженное в миллиампер-часах в ампер-часы

8 А·ч х 3,7 В = 29,6 Вт·ч

Благодаря данному соотношению легко вычислить реальную ёмкость в мА·ч ПЗУ CARKU и любой другой аккумуляторной батареи при конкретном рабочем напряжении конкретного электропотребителя.

Произведём расчёты на примере ПЗУ CARKU E-Power-3. Данная модель имеет 2 выхода:

1) USB-выход для зарядки мобильных телефонов, планшетов и т.п. с рабочим напряжением 5 В. Для расчёта реальной ёмкости при данном режиме работы необходимо абсолютною емкость 29,6 Вт·ч разделить на напряжение 5 В, и тогда получаем 5,92 А·ч:

29,6 Вт·ч / 5 В = 5,92 А·ч (или 5920 мА·ч) .

2) Выход для запуска двигателя с рабочим напряжением 12 В. Здесь для расчёта реальной ёмкости используется та же формула:

29,6 Вт·ч / 12 В = 2,467 А·ч (или 2467 мА·ч).

Как мы видим из расчетов, самая наглядная и правильная величина, характеризующая емкость ПЗУ – это именно Вт·ч. А уже исходя из нее, легко вычислить емкость в мА·ч для того или иного напряжения и, следовательно, примерно прикинуть потенциал ПЗУ для конкретного электропотребителя.

Величины емкости в мА·ч для ПЗУ CARKU E-Power-3 при правильном подсчете для 5В и 12В получаются не такие внушительные, как для номинального напряжения 3,7В, но это не умаляет высоких потребительских показателей этой малютки. Компактная и легкая E-Power-3 позволяет, например, 3 раза полностью зарядить iPhone4 или 6 раз классическую Nokia 106, а также уверенно заводить 4-литровые бензиновые двигатели летом и 1,6-литровые бензиновые двигатели зимой, что подтверждается реальными испытаниями и многочисленными видеороликами в Youtube .

Кто в лес, кто по дрова

В описаниях и паспортах ПЗУ в первую очередь необходимо указывать емкость в Вт·ч. Дополнительно можно указать номинальную емкость ПЗУ в мА·ч, отдавая дань исторически популярной размерности, легко узнаваемой массовым потребителем и широко применяемой для powerbank-ов (внешних аккумуляторов), аккумуляторов мобильных телефонов, планшетов и т.п.

Для всех ПЗУ CARKU указана абсолютная емкость в Вт·ч и номинальная относительная емкость в мА·ч. Некоторые же производители некорректно указывают емкость ПЗУ только в мА·ч, отражая второстепенную характеристику емкости и совсем забывая о самой главной.

Бывают и такие ситуации, что на некоторых сайтах указаны завышенные характеристики в мА·ч. Например, абсолютная емкость ПЗУ CARKU E-Power-Elite равна 44,4 Вт·ч, а значит его номинальная емкость равна 12000 мА·ч (44,4 Вт·ч / 3,7 В = 12 А·ч). Поэтому не может быть ПЗУ CARKU E-Power-Elite с абсолютной емкостью 44,4 Вт·ч и в то же самое время с номинальной емкостью 14000 мА·ч или 15000 мА·ч, как указывают некоторые компании-продавцы.

Стоит также иметь в виду, что подавляющее большинство портативных пуско-зарядных устройств, представленных на текущий момент на российском рынке, имеют реальную емкость гораздо меньше заявленной. Например, 5000 мА·ч вместо 8000 мА·ч, 8000 мА·ч вместо 14000 мА·ч и т.д. Разница между заявленной и фактической емкостью порой достигает 2 и более раз. Это очень распространенная ситуация, потому что потребителю очень не легко проверить реальную емкость, а уж тем более замерить ее. В свою очередь реальная емкость ПЗУ CARKU полностью соответствует заявленной. Что подтверждается, например, независимым обзором российского рынка ПЗУ и , в котором ПЗУ CARKU демонстрирует бОльшее количество запусков, чем аналоги с бОльшей емкостью.

Почему так важно обращать внимание на емкость ПЗУ? Потому что от нее непосредственно зависит продолжительность автономной работы запитываемых от ПЗУ электропотребителей. Особенно важна емкость ПЗУ в зимнее время года при запуске двигателя транспортного средства, так как чем больше будет емкость, тем больше будет попыток для запуска двигателя и их длительность, а, следовательно, вероятность успешного пуска. Кроме того аккумуляторная батарея является основным элементом ПЗУ, поэтому от ее емкости напрямую зависит стоимость ПЗУ. Так что имейте это в виду при подборе ПЗУ для себя.

Почему так важно при покупке пуско-зарядного устройства обращать внимание на его емкость? Именно от нее зависит продолжительность автономной работы питающихся от ПЗУ гаджетов. Емкость прибора имеет также решающее значение при запуске двигателя автомобиля – чем она выше, тем, соответственно, больше раз можно пытаться завести мотор.

В описаниях и паспортах ПЗУ емкость может быть указана в мАч и/или Вт.ч. О чем говорят эти характеристики?

Значение емкости в Втч и мАч – принципиальное различие

Максимально точно потенциал устройства описывает абсолютная постоянная емкость, измеренная в Вт.ч. К примеру, у Carku E-Power Elite она равна 44,4 Вт.ч. Это означает, что данный прибор может питать нагрузку 44,4 Вт в течение одного часа при любых токах и напряжениях.

Если емкость в Втч не указана в технических характеристиках ПЗУ, подсчитать ее очень просто – нужно перемножить ее значение в Ач на номинальное напряжение аккумулятора в вольтах.
Значение емкости в мАч – это относительная величина, описывающая емкость устройства для конкретного напряжения. То есть, к примеру, для 5 В у аккумуляторной батареи будет одна емкость, а для 19 В – другая.

Для определения абсолютной постоянной емкости в Втч необходимо знать ее значение в Ач (ампер-час). 1 Ач = 1000 мАч. Чтобы получить величину емкости в Ач, нужно показатель в мАч разделить на 1000.

Какое номинальное напряжение аккумуляторов Li-Po?

Номинальное напряжение одноэлементного литий-полимерного аккумулятора – 3,7 В. Именно такое исполнение имеют портативные пуско-зарядные устройства CARKU. У многих это вызывает вопросы, ведь у прибора есть несколько рабочих разъемов с разным значением выходного напряжения – 5 В, 12 В, 19 В? Их получают из номинального в результате преобразований, происходящих в электронной начинке устройства.

Подбираем технику CARKU по техническим характеристикам

Опираясь на приведенную информацию, вы можете выбирать технику CARKU, ориентируясь на мощность наиболее часто используемых гаджетов. К примеру, если вы планируете подключать к прибору ноутбук ASUS N73S, имеющий литий-полимерный аккумулятор с емкостью 4 400 мАч – определите его мощность и сравните ее с характеристиками CARKU. Для этого:
1)переведите значение ёмкости из миллиампер-часов в ампер-часы – 4 400 мАч / 1000 = 4,4 Ач;
2)умножьте полученные ампер-часы на номинальное напряжение литий-полимерной батареи – 4,4 Ач х 3,7 В = 16,28 Втч.

Если вы решите купить Carku E-Power Elite, емкость которого 44,4 Вт.ч, то подключенный к полностью заряженному устройству ноутбук проработает 44,4 Втч / 16,28 Вт.ч = 2,7 часа. Модель Carku E-Power-37 с емкостью 55,5 Вт.ч обеспечит 55,5 Вт.ч / 16,28 Вт.ч = 3,4 часа беспрерывной эксплуатации.

Как часто случается в нашем несовершенном мире, общепринятой единицей измерения ёмкости аккумуляторов стала единица, не способная точно отразить ёмкость - миллиампер-часы (mAh, мАч, мА·ч). Многие производители пытались "привить" населению "правильную" единицу измерения - ватт-часы (Wh, Втч, Вт⋅ч), но почему-то она до сих пор не прижилась.

Объясню, почему ватт-часы "правильная единица", а миллиампер-часы (или ампер-часы) "неправильная". Аккумуляторы и аккумуляторные сборки бывают на разное номинальное напряжение, например 1.2, 3.6, 3.7, 7,4, 11.1, 14.8 V. При этом аккумулятор 7.4 V 2000 mAh имеет вдвое большую ёмкость, чем 3.7 V 2000 mAh, с ватт-часами такой путаницы не будет - первый аккумулятор имеет ёмкость 14.8 Wh, второй 7.4 Wh. В данном случае, чтобы получить ватт-часы я просто умножил номинальное напряжение аккумулятора на заряд в ампер-часах (1Ah=1000mAh).

Но это ещё не всё. Давайте посмотрим, как разряжается Li-ion аккумулятор от смартфона Cubot S200.

В процессе разряда напряжение на аккумуляторе меняется. У нашего литий-ионного аккумулятора оно падает от 4.291 V до 3.0 V.

При этом в характеристиках аккумулятора указывается среднее напряжение 3.7 V и заряд в миллиампер-часах для этого напряжения. Реальное количество энергии, которое выдаст аккумулятор, можно посчитать лишь в ватт-часах, умножая текущее напряжение на текущий ток в каждый момент времени и получая итоговое значение ёмкости из суммы этих значений, разделив её на количество таких подсчётов в час.

Анализатор разряжал аккумулятор 36694 секунды, поддерживая постоянный ток разряда 301 mA. Если просто умножить 301 на 36694 и разделить на 3600 (количество секунд в часе) получим 3068 mAh. Умножим это значение на номинальное напряжение аккумулятора 3.7 V и разделим на 1000. Получится 11.35 Wh.

А что же на самом деле?

Анализатор замеряет значения напряжения 10 раз в секунду. Умножив каждое значение напряжения на ток разряда получим мощность во время каждого замера. Сложим значения мощностей всех 366913 замеров и разделим на количество замеров в час (36000).

C вашего позволения, скриншоты 366893 промежуточных строк я приводить не буду. :)

Получается значение 11.78 Wh - реальное количество энергии, которое выдал аккумулятор. Если разделить это значение на 3.7V получим расчётный заряд 3184 mAh.

Расхождение реального количества энергии, которую выдал аккумулятор, отличается от расчётного на 3.8%, именно такая ошибка получится, если измерять не ватт-часы, а миллиампер-часы, выданные аккумулятором.

Справедливости ради надо сказать, что у обычных аккумуляторов это расхождение обычно составляет около одного процента.

Именно поэтому все устройства, измеряющие ёмкость аккумуляторов в миллиампер-часах дают лишь приблизительные результаты, ведь напряжение в процессе разряда меняется, а это не учитывается.

Точные результаты могут быть только в ватт-часах при условии, что в процессе разряда делается множество измерений.

Думаю тема может быть многим интересна, т.к. с этим сейчас сталкиваются практически все.

Речь про емкость аккумуляторов и ее обозначение.
Так исторически сложилось, что емкость аккумуляторов чаще всего указывают в мАч (mAh) или Ач (Ah). В ряде случаев это может привести к серьезным заблуждениям. Например, может получиться так, что человек увидит два аккумулятора, скажем 800 мАч и 2400 мАч. И скорее всего решит, что второй запасает в три раза больше энергии. Но это может оказаться не так. Вполне может оказаться, что в аккумуляторе "800 мАч" энергии будет запасаться гораздо больше. И я сейчас говорю вовсе не о хитрых китайцах, пишущих что попало на этикетке, а о физике.

Давайте разберемся, что значит емкость аккумулятора скажем 4000 мАч. Все очень просто, это означает, что аккумулятор может отдавать ток 4000 мА в течение одного часа. Или 1000 мА в течение четырех часов. Или 2000 мА в течение двух часов и так далее. Но, потребляемый устройством/отдаваемый аккумулятором ток является только одной характеристикой, есть еще одна - напряжение. При одинаковом токе напряжение может быть разным. Вспоминая школьный курс физики - можно подсчитать, что например при токе 1 А и напряжении 10 В нагрузка потребляет 10 Вт. А при том же самом токе 1 А и напряжении 3 В, нагрузка потребляет уже всего лишь 3 Вт. Поэтому напряжение является важнейшей характеристикой и говорить о количестве энергии, который может запасать аккумулятор, зная только про ток нельзя.

Самой правильной характеристикой емкости аккумулятора является Вт*ч (Втч, Wh). Скажем емкость аккумулятора 10 Втч скажет нам о том, что он может питать нагрузку 10 Вт в течение одного часа. При этом какой там ток и напряжение нам уже совершенно не важно. Емкость в Втч подсчитать очень просто - достаточно перемножить емкость в Ач и номинальное напряжение аккумулятора в вольтах.

Почему все-таки прижилось обозначение в мАч?
Дело в том, что напряжения на аккумуляторах не случайные, а зависят от типа элемента. Сейчас чаще всего это литиевые элементы. Номинальное напряжение на одном литиевом элементе 3.7В. До тех пор пока мы говорим об одинаковом типе аккумуляторов и одинаковом количестве последовательных ячеек в аккумуляторе - мы можем "законно" сравнивать емкость в мАч. Но как только в одном аккумуляторе оказывается одна ячейка, а во втором две соединенные последовательно (7.4В), сравнивать емкости в мАч уже нельзя, ибо при одинаковых мАч, во втором энергии будет в два раза больше.

Когда стоит заморачиваться?
Когда нет уверенности, что аккумуляторы одного типа, с одним количеством ячеек. Скажем в телефонах всегда используются литиевые аккумуляторы в количестве одной ячейки(может исключения есть, но я не встречал). А значит их спокойно можно сравнивать в мАч. Также спокойно можно сравнивать аккумуляторы предназначенные для одного устройства, ибо крайне редко устройство поддерживает аккумуляторы с разным количеством последовательных ячеек. А вот сравнивать аккумуляторы разных устройств и типов так нельзя. Скажем у ноутбуков бывают аккумуляторы с двумя последовательными ячейками (7.4В) и с тремя (11.1В).

Так же, бывает люди удивляются, что на обычном АА аккумуляторе написано 2700 мАч, в то время как на примерно таком же по объему в телефоне - всего 800 мАч. Это как раз тот случай, когда сравнивать мАч неправильно, ибо
емкость АА аккумулятора составляет 1.2В*2.7Ач=3.24Втч, в то время как емкость литиевого аккумулятора 3.7В*0.8Ач=2.96Втч, то есть они почти одинаковы, а вовсе не отличаются в три раза.

Вывод: говорить о емкости аккумулятора в мАч можно только и исключительно в том случае, если также оговаривать тип аккумулятора(химия и количество последовательных ячеек) или его напряжение. В других случаях сравнение емкости по данному параметру является абсолютно бессмысленным.

ампер час, ампер часы
Ампер-час (А·ч) - внесистемная единица измерения электрического заряда, используемая главным образом для характеристики ёмкости аккумуляторов.

Исходя из физического смысла, 1 ампер-час - это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нём тока силой в 1 ампер.

Заряженный аккумулятор с заявленной ёмкостью в 1 А·ч теоретически способен обеспечить силу тока 1 ампер в течение одного часа (или, например, 10 А в течение 0,1 часа, или 0,1 А в течение 10 часов). На практике слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву.

На практике же ёмкость аккумуляторов приводят, исходя из 20-часового цикла разряда до конечного напряжения. Для автомобильных аккумуляторов оно составляет 10,8 В. Например, надпись на маркировке аккумулятора «55 А·ч» означает, что он способен выдавать ток 2,75 ампер на протяжении 20 часов, и при этом напряжение на клеммах не опустится ниже 10,8 В.

Часто также применяется производная единица миллиампер-час (мА·ч), которая используется обычно для обозначения ёмкости небольших аккумуляторов.

Величину в ампер-часах можно перевести в системную единицу измерения заряда - кулон. Поскольку 1 Кл/c равен 1 А, то, переведя часы в секунды, получаем, что один ампер-час будет равен 3600 Кл.

• 1 Перевод в ватт-часы
  • 1.1 Пример
• 2 См. также
• 3 Литература
• 4 Примечания

Перевод в ватт-часы

Часто производители аккумуляторов указывают в технических характеристиках только запасаемый заряд в мА·ч (mAh), другие - только запасаемую энергию в Вт·ч (Wh). Обе характеристики могут называться словом «ёмкость» (не путать с электрической ёмкостью как мерой способности проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах). Вычислить запасаемую энергию по запасаемому заряду в общем случае непросто: требуется интегрирование мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором за всё время его разряда. Если большая точность не нужна, можно вместо интегрирования воспользоваться средними значениями напряжения и потребляемого тока и воспользоваться формулой, следующей из того, что 1 Вт = 1 · 1 А:

1 Вт·ч = 1 · 1 А·ч.

То есть запасаемая энергия (в Вт·ч ) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в А·ч ) на среднее напряжение (в Вольтах ):

E = q · U.

Пример

В технической спецификации устройства указано, что «ёмкость» (запасаемый заряд) аккумулятора равна 56 А·ч, напряжение работы равно 15 В. Тогда «ёмкость» (запасаемая энергия) равна: 56·15 = 840 Вт·ч (≈3 МДж)

При последовательном соединении аккумуляторов «ёмкость» остаётся прежней, при параллельном соединении - складывается.