Калькулятор батареи: время работы и мощность

В основе расчета лежит простое отношение: емкость в миллиампер-часах делится на средний ток в миллиамперах. Батарея 3,000 mAh при постоянной нагрузке 500 mA в идеале работает шесть часов. Реальные системы обычно не могут использовать всю указанную емкость, поэтому калькулятор сначала умножает ее на доступную долю. При доступной емкости 85 процентов тот же пример дает 2,550 mAh и примерно 5.1 часа. Процентное поле объединяет несколько практических факторов в один коэффициент планирования. Защита может отключить питание до полного разряда ячейки, стабилизаторы теряют часть энергии, высокие токи разряда уменьшают доступную емкость, а старение снижает исходный номинал. Важна и температура: холод может временно уменьшить отдачу, а нагрев ускоряет долговременную деградацию. Для многих исправных систем 80–90 процентов — разумная начальная оценка, но правильное значение следует брать из разрядных кривых и измеренного КПД преобразователя. Потребляемый ток должен быть усреднен с учетом времени, а не просто взят как наибольшее число из спецификации. Электроника часто переключается между сном, ожиданием, обработкой данных, радиопередачей, работой двигателя и дисплея. Умножьте ток каждого состояния на долю времени в нем и сложите результаты. Например, датчик, потребляющий 100 mA в течение десяти процентов времени и 1 mA в течение девяноста процентов, имеет средний ток 10.9 mA. Пиковый ток важен для просадки напряжения и выбора компонентов даже при малой доле времени его действия. Напряжение не меняет отношение для времени работы на основе mAh, если ток батареи и нагрузки измеряется на одной электрической стороне. Оно нужно для расчета энергии в ватт-часах и средней мощности нагрузки. Доступные Wh равны доступным mAh, умноженным на напряжение и деленным на 1,000. Мощность нагрузки равна току в амперах, умноженному на напряжение. Если преобразователь меняет напряжение, сравнивайте энергию и мощность, а не непосредственно входной и выходной ток, и учитывайте КПД преобразователя. На этикетках батарей указаны номинальные значения, измеренные в заданных лабораторных условиях. Литий-ионные сборки, щелочные элементы, никель-металлгидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы разряжаются по-разному. Емкость может зависеть от напряжения отсечки, профиля нагрузки, химического состава, согласованности ячеек и истории зарядки. Система управления батареей также может резервировать энергию ради безопасности и увеличения числа циклов. Используйте результат для выбора оборудования и планирования работы, затем проверяйте проект измерениями. Записывайте ток в типичных рабочих циклах, проводите испытания при ожидаемых температурах, учитывайте саморазряд и потери в ожидании, оставляйте запас на старение. Батарейным системам нужны подходящие зарядные устройства, защитные схемы, проводка, предохранители и тепловое управление. Расчет времени работы не заменяет требования безопасности изготовителя и рекомендации по электрическому проектированию.