На что влияют амперы на аккумуляторе
- Токи разряда и заряда
- Понятия пикового и продолжительного тока разряда
- Пример
- Как увеличить токоотдачу?
- Выводы
В перечне рабочих параметров аккумуляторов и аккумуляторных батарей наряду с напряжением и емкостью важную роль играют допустимые токи разряда и заряда. Именно их значение указывается в амперах при описании технических характеристик элементов питания и АКБ. Рассмотрим подробнее, что означают амперы на аккумуляторе и как их значение влияет на работу накопителей энергии.
Токи разряда и заряда
У каждого аккумулятора есть допустимые значения разрядных и зарядных токов. При превышении этих значений происходят изменения в химической структуре, перегрев и другие нежелательные последствия. От величины регламентированных токов разряда зависит, насколько мощную нагрузку сможет питать данный накопитель энергии. От допустимых токов заряда зависит, какое ЗУ ему подойдет и насколько быстро он сможет заряжаться.
Допустимые токи заряда и разряда Li-ion аккумуляторов зависят от их химического состава (в первую очередь, от формулы катодного материала) и емкости. Например, для литий-кобальтовых элементов (маркировка ICR) допустимый уровень токоотдачи составляет 2С, а для литий-марганцевых ячеек (маркировка IMR или INR) – 5С, где С – величина емкости в ампер-часах. К примеру, для батареи с типом химии ICR и емкостью 10 А·ч токи разряда могут достигать 20 А, а для аналогичной модели подвида IMR или INR – 50 А.
Что значат амперы на аккумуляторе?
Для удобного считывания номинальные токи разряда и заряда аккумуляторов могут указывать сразу в амперах, а не в виде С-рейтинга. Хотя и те, и другие параметры определяют эффективность использования накопителей энергии. Так, номинальный разрядный ток показывает, как быстро данный аккумулятор способен отдавать накопленную энергию, т.е. какую токоотдачу он может обеспечивать подключенному устройству.
Другими словами, амперы в описании или маркировке аккумулятора определяют его способность выдавать токи в нагрузку и позволяют оценить возможную скорость его зарядки. Чем выше их значение, тем устойчивее рассматриваемый элемент питания к токовым нагрузкам. Такие аккумы называют высокотоковыми. В частности, к ним относятся литий-марганцевые и литий-железо-фосфатные ячейки.
Понятия пикового и продолжительного тока разряда
Продолжительный разрядный ток – это допустимая величина токовых нагрузок, которые конкретный аккумулятор может испытывать в течение длительного времени без перегрева и других неприятностей. Пиковый ток разряда указывает, какими могут быть максимальные кратковременные нагрузки (до 3 секунд). В таблице приведены ориентировочные значения этих параметров относительно емкости для аккумуляторов разных подвидов.
|
Тип аккумулятора |
Продолжительный Iразр. |
Пиковый Iразр. |
Iзар. |
|
Литий-кобальтовый, ICR |
1C |
2C |
0,7–1C |
|
Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные, NMC |
1С–2C |
2С–5С |
0,7–1C |
|
Литий-марганцевые, IMR или INR |
5C |
10С |
Оптимально 0,7–1C, в режиме быстрой зарядки допустимо до 3С |
|
Литий-железо-фосфатные, LFP, IFR или LiFePO4 |
10С |
25С |
1С |
|
Литий-титанатные, LTO |
10С |
30С |
1С–5С |
Пример
Рассмотрим в качестве примера Li-ion аккумулятор SONY VTC6 18650 с номинальным напряжением 3,7 В и емкостью 3000 мА·ч. Максимальный ток отдачи для него составляет 30 А, что соответствует 10С. Но чем выше разрядные токи, тем больше потери выдаваемой емкости. Так:
- при токоотдаче 15 А аккумулятор выдает емкость 2,8 А·ч, т.е. потери составляют менее 7% от номинального значения;
- при токоотдаче 20 А выдаваемая емкость снижается до 2,5 А·ч;
- при максимально допустимом разрядном токе 30 А – до 1,8 А·ч.
Поэтому при выборе и применении элементов питания рекомендуется придерживаться золотой середины, т.е. иметь запас в рабочих параметрах и не использовать аккумуляторы на пределе их возможностей. Тогда они и накопленную энергию будут отдавать по максимуму, и прослужат дольше.
При выборе зарядного устройства обязательно учитывают допустимые зарядные токи. Превышать их нельзя, чтобы не навредить АКБ. Если же использовать ЗУ с гораздо меньшими токами, чем их оптимальные значения, процесс зарядки будет проходить очень медленно.
Как увеличить токоотдачу?
Для увеличения допустимых токов заряда и разряда, как и для набора емкости, аккумуляторы соединяют параллельно. При этом суммируется емкость ячеек, а от нее напрямую зависит и уровень токоотдачи получаемой батареи. Для суммирования напряжения элементы соединяют последовательно. Если же нужно увеличить все характеристики, используют подходящую последовательно-параллельную схему.
Например, при использовании схемы 4S11P и литий-ионных ячеек LG HE4 18650 емкостью 2500 мА·ч и вольтажом 3,7 В получаем батарею емкостью 27,5 А·ч и напряжением 14,8 В. Для ячеек с литий-марганцевой химией продолжительный ток разряда составляет 5С, а кратковременный – 10С. Значит, для одной такой ячейки безопасная длительная токоотдача составляет 12,5 А, а для батареи, собранной по схеме 4S11P – 137,5 А.
Выводы
Подведем итоги: что значат амперы на аккумуляторе? Они показывают, какими токами можно заряжать и разряжать конкретный накопитель энергии без вреда для его технического состояния и долговечности. По этим значениям выбирают зарядное устройство и определяют, какие приборы (с какой интенсивностью энергопотребления) можно подключать к данному источнику питания.
В предыдущей статье блога VirtusTec.ru мы рассказали о том, как часто нужно менять АКБ в источниках бесперебойного питания.
