Почему батареи глубокого цикла измеряются в ампер-часах, а не в ватт-часах?

Проще говоря, ватты измеряют скорость потребления, а ампер-часы или киловатт-часы измеряют общую потребляемую энергию. Аккумуляторы накапливают энергию, поэтому единица, которая количественно измеряет количество накопленной энергии, полезна.

Ватт — это джоуль в секунду, поэтому 1 ватт — это потребление 1 джоуля в секунду. Ватт-часы — это энергия, потребляемая нагрузкой с потребляемой мощностью 1 Вт в течение одного часа. Это та же единица, которую энергетическая компания использует для определения вашего счета за электроэнергию.

Таким образом, вопрос может быть изменен на «Почему батареи выражаются в ампер-часах, а не в киловатт-часах», и для этого тоже есть веская причина. Указав напряжение отдельно, единица «Ампер-часы» позволяет удобно пересчитывать различные комбинации последовательно/параллельно батарей, а также упрощает расчет срока службы батарей (измерять ток нагрузки проще, чем мощность нагрузки).

Ампер-часы лучше указать, что аккумулятор хранит и обеспечивает то, что делают ватт-часы.

Ампер-часы относятся к основной химической реакции батареи, тогда как ватт-часы гораздо больше зависят от состояния заряда при зарядке и разрядке, а также от скорости заряда и разряда.

В батарее LiFePO4 эффективность Ач может составлять 99,5% +, но ватт-час (энергоэффективность) может составлять 70–90% в зависимости от различных условий и параметров. Стандартная литий-ионная батарея в чем-то похожа, а свинцово-кислотная батарея может достигать эффективности более 90% по току (= Ач).

Аккумулятор будет изменять свое напряжение в диапазоне заряда.
Внутреннее сопротивление х квадрат тока заряда = внутренние резистивные потери, которые полностью потрачены впустую.

При разряде
внутреннее сопротивление x квадрат тока разряда = внутренние резистивные потери
, которые представляют собой полностью потерянную энергию.

В одном случае отработанная энергия отражается RISe Vterminal, а в другом – падением.

При зарядке в начале цикла внутреннее сопротивление относительно низкое. Ач (ампер-часы), вложенные в батарею, в значительной степени восстанавливаемы, а также ватт-часы.
Но по мере зарядки внутреннее сопротивление увеличивается, энергоэффективность зарядки падает , НО эффективность зарядного тока все еще достаточно высока.

В качестве превосходного примера возьмем батарею LiFePO4 (также известную как «LFP» ), когда ТЕКУЩАЯ эффективность заряда-разряда составляет около 99,5%. По мере старения батареи эффективность ПОВЫШАЕТСЯ! т.е. почти все вложенные усилители × часы могут быть выведены. НО вводимые ватт-часы и отбираемые ватт-часы зависят от того, где в цикле они вводятся и как быстро они истощаются. Ватт-часы в начале цикла достаточно эффективны, но их эффективность снижается по мере роста напряжения.

Солнечная

Фотогальваническая / фотоэлектрическая / солнечная панель для зарядки системы 12 В обычно имеет 36 элементов, напряжение без нагрузки> 20 В, «MPP» = максимальное напряжение в точке питания, возможно, 15 В, так что оптимальное напряжение при полной нагрузке значительно превышает 12 В. . Подключите эту панель к батарее 12 В, и напряжение упадет до значения, которое зависит от параметров батареи и уровня заряда.

При нагрузке выше точки максимальной мощности фотоэлектрическая панель будет приближаться к источнику постоянного тока.

Если фотоэлектрическая панель работает, скажем, на 3 А, то независимо от мощности, которую производит панель (V x I), будь то, скажем,
18 В x 3 А = 54 Вт, или
15 В x 3 А = 45 Вт, или
13 В x 3 А = 39 Вт,
то, что видит батарея, 3А.
3А - это то, что запускает химическую реакцию накопления, и независимо от напряжения на клеммах, когда батарея разряжена, вы не получите более 3 Ач на любые 3 Ач вложенных, а на практике получите меньше, потому что зарядка и разрядка никогда не бывают на 100% эффективными. .

Если напряжение батареи составляет, скажем, 12,1 В, когда вы потребляете 3 А в течение одного часа, и она была заряжена панелью, которая заряжалась бы при 15 В x 3 А, «если это разрешено»
, то возвращаемая и доступная энергоэффективность составляет
12,1 x 3 A / (15 x 3A) x Kah
= ~ 81% x Kah
, где Kag - эффективность в ампер-часах.
Если Kah равен 0,9 (90%), то общая эффективность в ватт-часах относительно того, что МОГЛА сделать панель, составляет 0,81 x 0,9 = ~ 73%.

Можно возразить, что «несправедливо» говорить, что панель «могла выдать 15 В x 3 А», когда она нагружена, скажем, до 12,5 В от батареи, и это правильное замечание, НО 15-вольтовая батарея была используется или id=f используется контроллер MPPT, который позволяет панели работать в оптимальной точке, тогда панель выдавала заявленные 15 В x 3 А. Какой подход является «правильным», зависит от того, что вы пытаетесь определить.

AH — это количество тока, которое может потреблять нагрузка за один час. Или ток, который может быть отдан батареей за один час.

WH будет потреблением энергии нагрузкой за один час.

Напряжение будет величиной потенциала, необходимой для управления током. Следует отметить, что напряжение нагрузки должно быть меньше по сравнению с аккумулятором, как подсказывает принцип разности потенциалов.

Что касается того, почему батареи рассчитаны на AH, потому что каждая нагрузка работает на разном напряжении. Оценка батареи непосредственно в WH не будет означать, при каком напряжении работает нагрузка. Напряжение подается, а ток потребляется.

Все эти три параметра принципиально разные, но технически они должны быть вместе, чтобы понять возможности любой системы с электрическим питанием :).