Одной из важнейших характеристик аккумулятора является его емкость. Знание этого параметра позволяет оптимально использовать батарею и питаемое оборудование.
Что такое емкость, на что влияет
Емкость батареи – это характеристика количества энергии, которое аккумулятор способен запасти и отдать в пределах одного цикла заряд-разряд. Измеряется емкость в ампер-часах (амперы, умноженные на часы), или в дробных единицах для небольших значений – миллиампер-часах. Эта цифра показывает, сколько по времени будет разряжаться батарея при существующем токе. Так, аккумулятор на 100А*ч может отдавать ток в 1 ампер в течение 100 часов, а ток в 2 ампера – в течение 50 часов.
На самом деле это не совсем так – емкость зависит от отдаваемого тока. И зависимость эта нелинейная.
Некоторые производители декларируют емкость АКБ в ватт-часах. Пересчитать ватт-часы в ампер-часы можно по формуле Ca=Cp/U, где:
- Ca – емкость, А*ч;
- Cp – емкость Вт*ч;
- U – напряжение аккумулятора, вольт.
Вопреки иногда встречающемуся мнению, емкость не определяется степенью заряженности батареи. По аналогии с водой – стакан может не быть заполнен жидкостью до краев, но его емкость всегда равна, например, 200 мл.
Емкость — величина непостоянная. У нового аккумулятора она соответствует (должна соответствовать) тому, что написано на шильдике. В течение всего срока службы она постепенно снижается в силу деградации батареи, пока не достигает уровня, при котором дальше эксплуатировать АКБ станет невозможным. Чтобы этот момент не наступил неожиданно, надо периодически проводить проверку реальной емкости аккумулятора.
Способы измерения аккумуляторной емкости
Существует всего один способ достоверно измерить реальную емкость аккумулятора – разрядить его известным одинаковым током от 100% до нуля (либо зарядить от 0% до полного уровня). Ток, умноженный на время, даст искомую цифру, с которой можно сравнить заявленную производителем. Проблема только в том, что надо воспроизвести кондиции, в которых измерял емкость изготовитель:
- температура;
- разрядный ток (при разных его значениях емкость будет разной);
- прочие условия.
Если чистоту эксперимента не соблюсти, фактическую емкость узнать не удастся – отклонения будут слишком велики.
В автомобиле
Определить емкость автомобильного аккумулятора удобнее всего в процессе контрольного разряда. Полностью заряженный аккумулятор надо нагрузить так, чтобы ток разряда составлял 0,05 от заявленной (или ожидаемой) емкости батареи. Удобнее всего это сделать с помощью одной или нескольких автомобильных лампочек – если прибора на нужную мощность не нашлось, можно соединить параллельно необходимое количество элементов (их мощности сложатся). Также можно подобрать резистор требуемого сопротивления и мощности, или сделать его самостоятельно из проволоки с высоким сопротивлением (подойдет спираль от нагревательного прибора).
Читайте: Как проверить внутреннее сопротивление аккумулятора
После зарядки АКБ надо собрать стенд по приведенной схеме и зафиксировать время начала теста. Каждые 30..60 минут надо контролировать ток и напряжение (желательно записывать результаты измерений в таблицу). Как только напряжение на клеммах достигнет уровня 11,5 вольт, замеры надо делать чаще, чтобы не допустить глубокого разряда (каждые 10..15 минут). Когда на выходе батареи уровень составит 10,5 вольт, тест надо прекратить, остановить таймер. Фактическая емкость вычисляется как С=I*t, где I – средний ток в амперах, а t – время разряда в часах.
Светодиодные лампы лучше в этой схеме не использовать – их потребляемая мощность мала, для создания достаточного тока придется использовать большое количество LED-светильников. Надо найти лампы накаливания.
В телефоне
В мобильном телефоне также можно измерить емкость аккумуляторной батареи с помощью специальных приложений. С учетом повсеместного перехода на несъемные батареи, это, пожалуй, единственный способ померить необходимую характеристику. Ничего принципиально нового эти программы не несут, просто используют измерения, выполненные во время заряда телефона. Разрядить телефон стабильным током трудно — нагрузка на аккумулятор постоянно меняется. А во время зарядки, если гаджетом не пользоваться, можно сделать достаточно точные замеры. Приложение само вычислит остаточную емкость по формуле С=I*t, здесь t будет не временем разряда, а временем заряжания. Если заряжать телефон не с нуля до 100% (так происходит в большинстве случаев), то программа аппроксимирует результаты, но в этом случае ошибка замера будет заметно выше.
Одно из таких приложений – AccuBattery. Программа начинает выдавать первые результаты при пополнении запаса энергии уже на 5%, но эта цифра очень далека от реальной, что подтверждает разработчик приложения. Согласно мануалу, относительно достоверные замеры получаются при зарядке на 20% и более. По факту более-менее соответствующие действительности значения емкости получаются лишь при изменении уровня заряда примерно на 60%.
На скрине видно разницу между замерами при 60% и 80% зарядки, но разброс уже не так велик, и этим сведениям уже можно верить. Существуют и другие приложения для Android и iOS, например Battery Testing, Capacity Info и т.д.
Также можно померить способность батареи запасать энергию с помощью USB-тестера. Этот прибор включается в разъем USB зарядного устройства и измеряет ток заряда и время. Проблема таких устройств в том, что из-за габаритов и стремления производителей сделать прибор компактнее, в нем применяются упрощенные схемотехнические решения. Одно из них – отсутствие усилителя для напряжения шунта. Поэтому это напряжение должно быть достаточно большим, а значит и сопротивление шунта должно быть увеличенным. Это ведет к заметному снижению точности. Но если пользователя устраивает погрешность в 25% в обе стороны, можно применить и этот прибор. Есть и другая проблема – зарядом батареи смартфона управляет схема, в которой напряжение может преобразовываться к необходимому уровню, поэтому не факт, что потребляемый ток соответствует зарядному току. Это вносит дополнительную неточность.
Более подробно описано в статье: Проверка состояния батареи телефона на ОС android
Если у смартфона батарея съемная, то ей можно организовать и контрольный разряд, как у автомобильного аккумулятора. Только надо придумать, как подключиться к ее выводам. Если под рукой не кажется лампочки на требуемое напряжение, можно нагрузить аккумулятор с помощью резистора, рассчитав его сопротивление по формуле R=U/I, где I – разрядный ток в миллиамперах (амперах), R – сопротивление, соответственно, в килоомах (омах), U – напряжение аккумулятора в вольтах. Мощность резистора принципиального значения не имеет, но чем она больше, тем меньше он нагреется во время разряда. Тем меньше будет тепловой уход сопротивления, тем точнее будет результат.
В ноутбуке
Определить состояние батареи ноутбука можно с помощью специальных утилит. По мнению большинства пользователей, наиболее достоверные сведения можно получить с помощью программы AIDA. Утилита платная, но сведения о состоянии батареи можно получить и из триальной версии.
Для проведения теста текущей емкости аккумулятора ноутбука можно использовать и другие утилиты – их в сети множество. Но они выдают результаты, сильно отличающиеся друг от друга. Применение таких программ – на усмотрение пользователя.
Также для проверки текущего состояния батареи можно использовать штатную утилиту Windows. Для этого достаточно командной строке набрать powercfg/energy. В ответ на это действие операционная система сформирует и сохранит файл со сведениями о фактическом состоянии АКБ.
Полный тест описан здесь: Как проверить состояние аккумулятора на ноутбуке
В аккумуляторной батарее типа 18650
Чтобы замерить фактическую энергоемкость литий-ионного аккумулятора широко распространенного форм-фактора 18650, удобно воспользоваться специальным тестером. Большинство таких устройств работает по принципу контрольного разряда, поэтому для тестирования с помощью самых недорогих измерителей аккумулятор надо предварительно зарядить на стороннем устройстве. В более серьезных моделях функции зарядки и тестирования могут быть совмещены.
Подобным способом можно определить фактическую емкость каждого элемента, входящего в состав батареи ноутбука. Это полезно сделать при переупаковке сборки элементов, для определения возможности дальнейшего применения каждой банки (необязательно в составе элемента питания ноута).
Проверить энергоемкость батареи несложно даже при наличии одного лишь мультиметра. Надо лишь проявить небольшую смекалку и базовые знания электротехники.
