計算鉛酸電池的 Ah 額定值

最近收到關於將10個12V電池串聯的查詢,目的是希望 Ah 額定值增大十倍。我理解這並不是一個正確的方法。

簡而言之,串聯電池會增加電路的電壓源,而並聯電池會增加可用電流。 如果您查看下面的電路圖,可能會有所幫助。

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以上兩線路圖,在串聯電路中,從負載看電池,它會看到兩個電池或兩個電壓源,電流必須在到達負載的過程中從一個電池流向另一個電池。 在並聯電路中,負載看到是一個有電池板兩倍寬度的電池,因此電壓與單一電池相同,但電流可以從一個或兩個電池直接流向負載。 使用兩個獨立的電流源,您可以有效地將電流容量加倍。

然而,在這個項目上的工作讓我意識到 Ah 冷啟動電流和其他一些我以前並不熟悉的術語,所以我需要做一些資料搜集。 我決定挑選一對 12 VDC 鉛酸電池作為測試並開始深入了解。

我發現一個稱為「 20 Ah」,那麼這是否意味著它可以在 1A 下運行 20 小時,還是在 20A 下運行 1小時?按照我的理解,在 25°C / 77°F 下應該是 1A 20小時。

一個標準的 12V 鉛酸深度週期電池,除非另有說明,否則以 20 小時的速率進行測試。要謹記閱讀製造商的規格書以確定測試條件。如果不了解規格中的條件,規格是毫無意義

啟動電池以 10小時的速率進行測試,保持相同警覺。

因此,在特定電池上,要在 20小時內對電池進行放電,測試電流為 1.2A。 我查看了第二個 12V 電池,發現它們在 20小時率下的額定電流為 20Ah,測試電流為 1A。 他們還有一個注釋,正向電壓為每節電池 1.75V,這是每節電池放電時的電壓。

我再看看規格書,列出截止電壓是 10.5V。 所以基於 12V 電池是 6 個 2V 電池,我用 10.5 / 6 得到 1.75V 以確保是同一條件下作比較。 有一註腳說明列出的比率是三個充放電週期的平均值,而不是最低值。 這解釋了為什麼會在期望 1A 20小時達到 20Ah 但實際是 1.2A。這有點混淆了,但它也是一個很好的例子,說明為什麼你總是要閱讀規格書。

所以我有一個額定電流為 20 Ah 或 1A 20 小時的電池,我需要 2A。 在規格書中顯示 1.9A 將在 10 小時內耗盡電池,這怎麼可能? 我們可以責怪威廉·皮克特(Wilhelm Peukert),但事實是他因解釋情況並提供公式來幫助我們而受到讚譽。 隨著放電率的增加,電池的可用容量會減少,這大致符合 Peukert 定律。

換句話說,鉛酸電池電流消耗的速度越快,在電池的充電壽命期間必須使用的總電流就越少。 在我上面的示例中,上面的 20 Ah 電池可以產生 1 安培的電流 20 小時,但在 1.9A 時它會在 10 小時或 19 Ah 耗盡,根據 Peukert 定律,可想像 2A 情況情況下會變得更糟。

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其中
H 為額定放電時間(小時)
C 是該放電率下的額定容量(以 Ah 為單位)
I 為實際放電電流(A)
k 是 Peukert 常數(無單位)
t 是電池實際放電時間(以 H 為單位)

k 的計算公式如下:

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因此,對於 20小時率,1A 時的原始額定值為 20Ah。

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第二組數字在 10 小時為 1.9A,即 19 Ah

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k = 1.079914285

總結以上算法。 如果我打算以 2A 的電流使用這電池,我將在不到 10 小時的時間內要為它充電。

從數學驗證:20/(1.9x1.079914285)= 19 Ah,在10小時放電的情況下除以 1.9A ,這只是為了配合規格書。現實中,使用 2A 只可以使用 9.46小時。(假設 25 攝氏度,電池是新的等等……)

非常重要的注意事項。如果您打算混合使用不同電池化學物質,如鎳鎘和鎳金屬氫化物,您將需要進行額外的資料搜集。 如果您打算混合不同電壓或電流額定值的電池,亦需要進行更多資料搜集,此處未涵蓋(特別是如果您打算將電池組作為一個單元進行充電)。在本報告中,我們正在研究同一電池的倍數。

一些電池定義

  • 電池組是將兩個或多個電池連接在一起用於單一應用。

  • 將電池串聯連接是電壓相加,但保持相同的額定安培數(也稱為 Ah值)。

  • 並聯連接會增加可用電流額定值,但電壓將保持不變。

  • 冷啟動電流(CCA):美國定義,在電壓降到太低而無法使用之前,在零度華氏(F)下可以從電池中保持 30 秒的最大安培數。 此術語較普遍用於引擎發動電池。

  • 啟動電流 (CRANKING AMPS,簡稱CA):美國定義 與 CCA 相同,但溫度為 32 華氏度(0ºC)。

  • 生命週期(Life Cycle): 電池從完全充電到完全放電再回到完全充電的一個循環。 電池可以執行的循環總數就是它的循環壽命。 大多數電池製造商不會討論其產品的循環壽命。

  • 安培小時(AMP HOURS,Ah): 根據電池的類型有不同的定義。 當電池給出 Ah(安培小時)額定值時,應附有該額定值的小時數。 在尋找您的應用程序需求時,請確保您比較的是相似的費率。

  • 對於深度週期電池,標準額定值為 20 小時。

  • 啟動電池通常額定為 10 小時。

非常重要的注意事項。如果您打算混合使用不同電池化學物質,如鎳鎘和鎳金屬氫化物,您將需要進行額外的資料搜集。 如果您打算混合不同電壓或電流額定值的電池,亦需要進行更多資料搜集,此處未涵蓋(特別是如果您打算將電池組作為一個單元進行充電)。在本報告中,我們正在研究同一電池的倍數。