Что значит миллиампер в час
Что такое Ампер-часы в аккумуляторе и как их перевести в Ватт-часы?
Почему измерение ёмкости проводится в ампер часах?
Что такое «Ампер в час»? – это единица измерения электрического заряда, основное назначение которое выражается ёмкостью АКБ. Внесистемной единице можно дать логическое объяснение.
СПРАВКА! Одним «Ач» считается заряженный электрон, что проходит на протяжении одного часа сквозь площадь металлического проводника при пропускании тока в 1 Ампер.
То есть теоретически – полностью заряженная батарея с ёмкостью в 1000 мАч готова демонстрировать силу тока в 1 А в течении 1 ч. Если потребуется ток 10А, то АКБ сможет выдать его в течении 0,1 ч. Если нужен ток в 0,2 А, батарея будет выдавать его за 5 часов. Логика перевода здесь ясно прослеживается.
В малогабаритных аккумуляторах для удобства счисления используют значение миллиампер в час. В редких случаях используют микроампер в час. Этими АКБ оснащаются малые устройства – в основном электроника.
В реалиях ёмкость батареи приводят, опираясь на двадцатичасовой цикл разряда до «Minimum»-значения «Umin» – тот параметр, до которого лучше не доводить перезаряжаемую батарею.
Рассмотрим на реальных примерах, что значит значение ёмкости.
Пример расчета выдаваемого тока в автомобильном АКБ
В авто используют увесистые аккумуляторы с большой емкостью. Например, ёмкость аккумулятора 6CT-62N равна 62 Ач. Из этого значения можно рассчитать силу тока, которая будет разряжать устройство равномерно до конечного напряжения. В автомобиле оно равно 10,8 В. Измерения делаются исходя из исходных данных:
Чтобы узнать, какой ток способен выдавать аккумулятор на протяжении 20 часов, следует:
Дополнительно, перевести ёмкость Ач можно в единицу измерения – кулон. 1 Кл/с = 1 А, или 1 Ач = 3600 Кл.
Перевод в Вт/ч
Изготовителей аккумуляторных батарей условно необходимо поделить на две касты:
Самое интересное, эти единицы измерения указывают на ёмкость аккумулятора. Для измерения максимально точного значения ёмкости путем перевода Втч в Ампер часов, необходимо провести математический расчет с использованием интегралов от показателя мгновенной мощности, которое выдает перезаряжаемая батарея при разряде.
Но если рассчитать нужно приблизительно, можно оперировать средними показателями напряжения и используемого тока, приведя все данные к такому знаменателю:
Если приплюсовать сюда время, выйдет:
Расшифровка формулы следующая – запасаемая энергия (ватт-час) с допустимой погрешностью равна произведению запаса заряда (Ампер часы в аккумуляторе) на напряжение (В, среднее).
Е=q*U
E=q*U*3600
Если Вт конвертировать в Дж.
Вернемся к примеру, с АКБ, который необходим для стартера. В нем сказано, что запасаемые заряд равен 62 Ач, рабочее напряжение – 12 В.
Ёмкость (запасаемая энергия) с допустимой погрешностью равняется:
62 Ач * 12 В = 744 Втч = 744 Втч*3600 = 2,678 МДж.
Применение АКБ
Есть множество типов аккумуляторов, которые используют в различных гаджетах, направлениях и системах:
Уже несколько десятилетий подряд Li-ion АКБ считаются наилучшими для небольших устройств из-за быстрого заряда, большей ёмкости в соизмерении с размером, имеют меньший вес и более долгий срок службы.
Что происходит в период эксплуатации?
К сожалению, со временем, все перезаряжаемые батареи проходят через процессы химического старения. В следствии этого, ёмкость постепенно уменьшается, что приводит к необходимости частого заряда. В дополнение к такому процессу может снижаться максимальная мгновенная производительность АКБ (ее еще называют пиковой).
Чтобы прибор с перезаряжаемой батареей корректно работало, все электрозависимые компоненты должны незамедлительно получать доступ к электропитанию.
Главным фактором, влияющим на мгновенную передачу заряда АКБ есть его полное сопротивление. Если оно высокое, то перезаряжаемая батарея не всегда сможет отдавать тот заряд, которой требуется для качественной работы прибора. Из-за этого оно может не запускаться или прекратить работать. Полное сопротивление АКБ может увеличиваться:
Если же порог минимального напряжения для работы АКБ будет преодолён при увеличении сопротивления (то есть станет меньшим количество выдаваемых мАч) – автономная работа устройства поддерживаться не сможет.
Понимание объёма (мА*ч) и эффективности зарядки портативного аккумулятора Power Bank
Распространённое заблуждение
Единица измерения миллиампер-час (мА*ч) обычно используется для обозначения объёма аккумулятора. Одно из распространённых заблуждений заключается в том, что мы можем измерять объём аккумулятора power bank с помощью объёма аккумулятора смартфона/планшета, чтобы выяснить, сколько раз мы можем использовать этот power bank для их зарядки. Но такой алгоритм не является правильным.
Объём и энергия – это разные понятия
Проще говоря, Ампер-час (мА*ч) – это единица измерения электрического заряда, которая представляет объём аккумулятора, а Ватт-час (Вт*ч) – это единица измерения электрической энергии.
Ватт-час = Ампер-час х Напряжение
Объём в 10400 мАч означает, что этот аккумулятор способен обеспечить суммарный заряд в 10400 мАч при определенном показателе напряжения. Что касается литий-ионного аккумулятора, то большая часть его заряда передаётся с напряжением около 3,7В, поэтому общая мощность аккумулятора на 10400 мАч теоретически составляет 10400 мАч х 3,7 В = 38480 мВт*ч, что равно примерно 38 Вт*ч.
Определение количества циклов зарядки Power Bank
В качестве примера возьмём аккумулятор TL-PB10400_V1.
TL-PB10400_V1 – литий-ионный аккумулятор объёмом в 10400 мАч. Когда мы используем TL-PB10400_V1 для зарядки других устройств, его выходное напряжение равно 5В, как и в случае многих других зарядных устройств.
Таким образом, общий доступный выходной электрический заряд в теории составляет 38480 мВт*ч / 5В = 7696 мАч. Внутренняя схема устройства должна потреблять некоторое количество энергии, поэтому КПД не может быть 100%. Учитывая, что фактический КПД разряда устройства TL-PB10400 составляет около 90% при 1А тока, TL-PB10400 в действительности выдаёт электрический заряд, который равен 7696 мАч * 0.9 = 6926 мАч.
Примечание: эффективность разряда менее 90% при 2А тока.
Теперь вы можете разделить 6926 мАч на объём аккумулятора вашего смартфона, чтобы определить количество возможных циклов зарядки. Например, 6926 мАч может полностью зарядить устройство с аккумулятором в 2600 мАч около 2,5 раз (6926 мАч / 2600 мАч = 2,66 раза). Но это все равно предполагает идеальные условия.
На самом деле, внутренние схемы смартфона/планшета тоже потребляют некоторое количество энергии. В результате только часть заряда Power Bank в конечном итоге попадёт в батарею смартфона/планшета. Таким образом, вы можете получить менее 2,4 циклов из вышеприведённого примера. Помимо этого различные устройства могут иметь разную эффективность зарядки в зависимости от их различной внутренней конструкции, поэтому цикл заряда может отличаться даже у двух устройств имеющих одинаковую емкость батареи.
Кроме того, если смартфон работает или во время заряда включён экран, Wi-Fi модуль, центральный процессор или работают другие компоненты, он потребляет больше энергии, что делает эффективность зарядки еще ниже.
Окончательная эффективность заряда других аккумуляторных устройств (смартфонов/ планшетов) также определяется их собственной конструкцией по тем же принципам, что описаны выше.
Измеряет ли «мАч» (мА·ч), на сколько часов хватит заряда батареи?
Часто в интернете используется формулировка простыми словами: «Характеристика аккумулятора «мА·ч» показывает, сколько миллиампер может доставить аккумулятор за один час». Согласитесь, ничего толком это не объясняет.
Вот у нас есть цифра «10000 мАч» — в ней нет ничего о том, сколько именно часов проработает аккумулятор, верно?
Продолжая такую логику, можно представить резервуар воды. Выходит, что мА·ч — это размер крана, а не количество воды в резервуаре.
Так что всё-таки значит мАч (мА·ч) в истинном понимании значения?
Учимся понимать характеристику «мА·ч» правильно
Ёмкость аккумулятора — это «общий» и относительный показатель того, на сколько может хватить заряда аккумулятора.
Например, если на батарее указано «3000 мА·ч», то она проработает в 3 раза дольше, чем батарея с маркировкой «1000 мА·ч» на корпусе. Конечно, с учётом, что у обеих одинаковая характеристика напряжения.
Показатель мА·ч (или «мАч», на английском «mAh»)
Неправильно считать, что «мА·ч» — это количество миллиампер, которое аккумулятор может выдать за час. Иначе был бы показатель «мА/ч».
Ток, который измеряется в Амперах — уже величина. Один «Ампер» равен одному «Кулону в секунду».
Если «Ток» уподобить скорости, то «мА/ч» будет ускорением, а «мА·ч» — расстоянием.
Показатель «мА·ч» — это единица заряда, которую мы получим, когда умножим ток на время. При умножении на время часть ампера «в единицу времени» отменяется, и мы возвращаемся к заряду.
Используя знание, что ампер = кулон в секунду, то получаем формулу и взаимосвязь параметров после применения методики анализа размерности.
Например, если взять 1 мА в течение часа из аккумулятора, то мы используем 1 мА · 1 час = 1 мА·ч заряда. Если мы возьмём из аккумулятора 2 мА в течение 5 часов, то выходит, что используем 2 мА · 5 часов = 10 мА·ч заряда.
Как посчитать от значения мАч, сколько это часов?
Вы можете приблизительно рассчитать, на сколько именно часов хватит заряда аккумулятора, зная характеристику ёмкости батареи в мАч (мА·ч).
Разделите общий заряд (в мА·ч) на номинальный ток нагрузки (в мА).
Например, возьмём аккумулятор смартфона, на котором указано 2500 мА·ч. Во время работы на смартфоне нагрузка составит в среднем 200 мА.
2500 мА·ч / 200 мА = 12,5 часов при работе на смартфоне.
В режиме ожидания смартфон потребляет всего 30 мА (зависит от настроек, модели, операционной системы).
2500 мА·ч / 30 мА = 83 часа в режиме ожидания.
В максимально активном режиме (например, во время игр) нагрузка смартфона составит 900 мА на аккумулятор.
2500 мА·ч / 900 мА = менее 3 часов в режиме игр.
В итоге, что значит мАч?
Значение мА·ч входит в техническое описание аккумулятора. Его характеристики могут дать некоторое представление, как долго будет работать электронное устройство при определённых нагрузках.
Например, зная точные характеристики аккумулятора и результаты испытаний гаджета (например, сколько держит заряд смартфон в различных режимах: разговоры, игры, видео), вы можете сравнить энергоэффективность отдельных моделей.
Пример такого сравнения (характеристики мА·ч заявлены официально):
С некоторыми оговорками (всё зависит от равных условий тестирования) Samsung проигрывает Apple в данных моделях по энергоэффективности при воспроизведении видеоролика через Wi-Fi.
Оставляйте вопросы в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники
Содержание
Содержание
Как может показаться на первый взгляд, с емкостью аккумуляторов мобильных устройств все предельно просто и понятно — грубо говоря, чем больше миллиампер-часов (мА·ч) в батарее, тем лучше, и тем дольше проработает девайс. Но подобный показатель, к которому привыкли все или почти все, не всегда отражает реальное положение дел, а значит, что сравнивать данные по емкости аккумуляторов у различных устройств не всегда корректно. Какие же секреты таят современные аккумуляторы, и какие дополнительные показатели могут пролить свет на их реальную емкость? Обо всем этом и пойдет речь в нашей статье, а также будут рассмотрены популярные методы измерения емкости аккумуляторов в домашних условиях.
Параметры аккумуляторов
Самую подробную информацию об аккумуляторе стоит искать на его корпусе или в специальных документах с детальным техническим описанием, именуемых «даташитами» (datasheet), а вот в обычных технических характеристиках устройства едва ли будут указаны все нюансы.
Тип аккумулятора — в современных устройствах обычно используется так называемые литий-полимерные аккумуляторы, которые являются слегка усовершенствованной версией литий-ионных аккумуляторов, а иногда на самом деле отличий никаких и нет, и это не более чем маркетинговая уловка. В бытовом понимании литий-полимерные батареи выделяются лишь тем, что имеют мягкий пластиковый мешочек вместо твердого корпуса.
Limited charge voltage — максимально возможное напряжение аккумулятора, повышение которого вызовет различные проблемы с батареей, вплоть до взрыва. Впрочем, бояться перезаряда не стоит, так как при зарядке должна сработать защита.
Nominal Voltage — среднее или рабочее напряжение аккумулятора, при котором он работает большую часть времени. Показатель стоит воспринимать как усредненное значение.
Typical Capacity — типичное, среднестатистическое значение емкости для используемого аккумулятора. Показатель указывается в мА·ч и/или Вт·ч.
Rated Capacity — минимальная емкость батареи, и тут нужно пояснить, что даже в рамках одной партии емкость аккумуляторов может немного отличаться, что вполне допустимо, а показатель Rated Capacity как раз и дает понять в каких пределах могут быть отклонения. Есть и случаи, когда фактическая емкость оказывается выше заявленной производителем.
В каких значениях измеряется емкость аккумулятора
Так сложилось, что почти все ориентируются на показатель в миллиампер-часах при указании емкости, что удобно как производителям, так и на самом деле и пользователям. Посудите сами, какая цифра выглядит более красивой, 5000 мА·ч или, к примеру, 19.25 Вт·ч? Очевидно, что второй показатель кажется маленьким и неудобным для того, чтобы прижиться у массового пользователя. Но давайте более подробно вникнет в суть терминов.
А·ч (ампер-час) — правильнее ампер-часы называть не единицей измерения емкости, а электрическим зарядом, показывающим, какой ток аккумулятор может выдать за один час. При этом важно знать номинальное напряжение аккумулятора, чтобы получить представление о его возможностях, так как 4000 мА·ч при 3.85 вольтах при переводе в Вт·ч, дадут меньшую емкость, чем 4000 мА·ч, скажем, с 7.4 вольта. Для мобильных устройств стандартным остается номинальное напряжение аккумулятора в 3.7, 3.8 или 3.85 В.
Вт·ч (Ватт-час) — является мерой энергии, показывающей то, сколько энергии будет получено или отдано в течение часа при приеме или отдаче энергии в 1 Вт. Считается, что ватт-часы наиболее точно отражают емкость аккумулятора.
И все-таки не на всех аккумуляторах обозначено значение в ватт-часах, либо оно по каким-то причинам дано неправильно. Но мы и сами можем рассчитать показатель, зная емкость в миллиампер-часах и номинальное напряжение. Достаточно перемножить известные числа, затем поделить их на 1000:
3700 мА·ч («емкость» в миллиампер-часах) x 3.85 В (номинальное напряжение) : 1000 = 14.245 Вт·ч
Бывают случаи, когда производители, вместо номинального напряжения, показатель в мА·ч умножают на максимальное напряжение, что дает более солидную, но неправильную цифру в Вт·ч. По каким причинам это делают непонятно — возможно это ошибка, а может попытка ввести пользователя в заблуждение.
Впрочем, с подсчетом в любом случае не все так просто — ниже приведен график разрядки аккумулятора, по которому видно, что напряжение постепенно падает, а поэтому при умножении на номинальное напряжение получается лишь приблизительная цифра, которая, тем менее, обычно оказывается довольно близка к реальной. Погрешность может составлять около 1 Вт·ч (часто меньше), и почти всегда именно в ватт-часах реальная емкость оказывается меньше заявленной, даже если получится полное соответствие в миллиампер-часах.
Как самостоятельно измерить емкость аккумулятора
Реальную емкость аккумуляторов можно измерить самостоятельно, и самым популярным методом является использование USB-тестера. Обычно такие устройства действительно могут отобразить приблизительную, сравнительно точную емкость, но вариаций тестеров столько, что каких-то однозначных выводов делать не стоит.
Проблема в том, что тестеры подсчитывают только ту емкость аккумулятора, которая используется устройством, тогда как даже после полной разрядки всегда остается некий запас, необходимый для предотвращения глубокого разряда, очень вредного для аккумуляторов. В зависимости от модели мобильного устройства такой запас может составлять несколько сотен мА·ч или около 0.4–1 Вт·ч. Еще одна особенность USB-тестеров заключается в том, что не все они подсчитывают емкость в Вт·ч, а если и делают это, то на достоверность показателей рассчитывать не стоит.
Кроме того, более точные результаты получаются при разрядке, а не при зарядке батареи. И, наконец, в тестерах подсчет в мА·ч обычно происходит при 5 В напряжения, тогда как многие современные смартфоны поддерживают быструю зарядку при более высоком напряжении, в результате чего тестер выдаст низкие показатели емкости. Здесь придется либо использовать при зарядке блок питания, выдающий напряжение не более 5 В, либо самостоятельно пересчитывать результаты с учетом фактического напряжения.
В связи с этим возникает вопрос, есть ли более достоверные методы измерения емкости? Да, есть, правда самое точное оборудование недоступно простым пользователям, так как оно используется на производстве, стоит немалых денег и может иметь огромные размеры. Но есть и бюджетные аналоги в виде электронных нагрузок, которые доступны каждому.
Рассмотрим подобное оборудование на примере EBC-A10, которое способно как заряжать даже глубоко разряженные аккумуляторы, так и разряжать их, что нам и нужно для получения достоверных данных.
Стоит отметить, что правильнее всего измерять емкость батареи, когда она извлечена из устройства или когда отсоединен шлейф, соединяющий ее с основной платой девайса.
Проще всего тестировать съемные батареи, для извлечения которых не нужно разбирать устройство. Вначале добиваемся полной разрядки девайса, так, чтобы он автоматически выключился. После подключаем аккумулятор к электронной нагрузке и дополнительно разряжаем его примерно 30–60 секунд током 0.2 C (20% от заявленной емкости аккумулятора), в результате чего получим напряжение, которое нам пригодится для того, чтобы узнать используемую мобильным устройством емкость батареи.
В аккумуляторах смартфонов напряжение при отключении устройства варьируется примерно от 3.2 до 3.5 вольта.
Затем полностью заряжаем аккумулятор через мобильный девайс и вновь ставим его на разрядку через электронную нагрузку, снова тем же током 0.2 C. В настройках программы EB Tester Software, которая нужна для проведения подсчетов и построения графиков, выставляем разрядку сначала до напряжения, полученного в предыдущем тесте, а затем до значения 2.8 вольта. Меньше уже ставить опасно для аккумулятора — он может перестать заряжаться даже через электронную нагрузку (а именно через нее потом придется заряжаться для получения более высокого напряжения), не говоря уже о смартфонах и планшетах, да и на общее значение емкости это почти никак не повлияет, так как после разрядки примерно до 3 вольт напряжение уменьшается очень быстро.
В итоге получаем емкость как в привычных для многих мА·ч, так и в более правильных Вт·ч, причем программное обеспечение ведет непрерывный подсчет с учетом снижающегося напряжения, и по итогу получаются более точные цифры, чем в том случае, если бы просто умножили номинальное напряжение на заявленные производителем миллиампер-часы.
Итоги
У производителей давно существуют различные маркетинговые хитрости, благодаря которым удается добиться красивых цифр в спецификации под названием «емкость аккумулятора», и лишь изредка в технических характеристиках устройств указывается емкость в Вт·ч, по которой было бы правильнее делать сравнения с другими моделями. Но даже это значение является приблизительным.
Впрочем, явным обманом это трудно назвать, ведь миллиампер-часы (мА·ч) обычному пользователю удобнее для восприятия, а сильно завышенная информация о емкости встречается обычно только в некоторых девайсах от не слишком известных производителей. Правда многое зависит и от вида устройства, и если смартфоны с завышенной в характеристиках емкостью батареи встречаются все реже, то у портативных аккумуляторов реальные показатели пока не всегда соответствует ожиданиям.
Не стоит забывать и том, что большая емкость батареи, насколько бы честной она не была, еще не гарантирует продолжительное время работы устройства, так как многое зависит от оптимизации операционной системы и софта, а также от максимальной яркости дисплея, дополнительных функций и от используемого железа, которое не всегда может быть энергоэффективным.
Что такое миллиамперы и как они влияют на производительность батареи?
Если взглянуть на число миллиампер, то нетрудно догадаться, сколько примерно будет работать тот или иной девайс на одном заряде. Впрочем, на автономность гаджета влияют несколько факторов, в том числе, конечно, и пресловутые мА·ч. В этой статье мы подробно расскажем, что это такое и как они связаны с работой устройства.
Что такое миллиампер-час (мА·ч)?
Если не вдаваться в подробности, то мА·ч — это стандартная единица электрического заряда, которая используется для измерения количества энергии, которой аккумулятор способен обеспечить устройство в течение часа. Понятное дело, чем батарея больше по емкости (способна хранить больше миллиамперов), тем дольше проработает гаджет с момента последней подзарядки.
Однако, как было сказано в самом начале, не только емкая батарея определяет автономную работу устройства. Существует также несколько других факторов, которые также нужно иметь в виду.
Во-первых, это тип батареи. Большинство электронных устройств сейчас использует литий-ионный аккумулятор, который не страдает так называемым эффектом памяти, поэтому гаджет можно заряжать не дожидаясь его полной разрядки. Как видите, по этому параметру аппараты не отличаются друг от друга.
Во-вторых, на автономность влияет железо. Здесь, разумеется, наблюдается прямая зависимость: чем мощнее девайс, тем больше миллиампер должна включать в себя батарея. Например, Nokia 3210 со своим аккумулятором емкостью 1250 мА·ч проработает аж неделю без подзарядки, в то время как Nexus 6 с 3220 мА·ч едва ли продержится сутки.
Экран — ещё один большой потребитель энергии. Тут стоит отметить, что технология изготовления дисплея играет ключевую роль. IPS-экраны требуют гораздо больше, чем Super AMOLED, которые очень энергоэффективны при преобладании черного цвета на экране, тогда как IPS распознает черный цвет как и любой другой. Разрешение и яркость также не стоит сбрасывать со счетов.
С другой стороны, программное обеспечение, вернее оптимизация, является не менее важным параметром, определяющим автономность того или иного девайса. Всевозможные оболочки, которые так любят Samsung и HTC, излишние фоновые процессы и службы негативным образом отражаются на количестве оставшихся часов. Однако справедливости ради стоит отметить, что Samsung и Sony включают в ПО специальные утилиты по оптимизации и экономии энергии, которые компенсирует потребление.
И, наконец, сердце любого электронного цифрового девайса, процессор, тоже требует достаточной подпитки.
Таким образом, мА·ч ничего не значат, если не взглянуть на остальные характеристики устройства. В общем, не забудьте при покупке также ознакомиться с экраном, ПО и железом, чтобы представить полную картинку автономной работы.