Přesný výpočet životnosti baterie pomocí matematických výpočtů není triviální úkol. V tomto ohledu jsme tento úkol zjednodušili implementací výpočetního algoritmu do kalkulaček:

Podívejme se však na přístupy k určení výdrže baterie.

1) Jednoduchý vzorec

T = E•U/P

  • E – kapacita baterie v Ah
  • U – napětí
  • P – zátěžový výkon ve W.

Jedná se o velmi zjednodušený vzorec, který poskytuje velmi přibližný výsledek pro výboje v rozmezí 5-15 hodin. Vhodné pro rychlý odhad doby autonomie ve vaší hlavě. Algoritmus nezohledňuje pokles výdeje energie baterie při krátkých vybíjeních a nárůst při dlouhých vybíjeních, stejně jako různé koeficienty.

Existuje vylepšený vzorec s koeficienty:

T = Uab * Sak * K * h * Kr * Kg / Pnagr

  • T – životnost baterie zdroje nepřerušitelného napájení, h;
  • Uab – napětí baterie, V;
  • Kapacita baterie Sak, Ah;
  • K – počet baterií v obvodu;
  • h – účinnost měniče (h=0,75-0,9), často se mění v závislosti na zatížení;
  • Kr – koeficient hloubky výboje 0,8–0,9 (80%-90%), je třeba uvažovat 80%;
  • Kg – koeficient dostupné kapacity (závisí na režimu vybíjení a teplotě, viz charakteristika baterie)
  • Rload – výkon zátěže.

Tento algoritmus poskytuje relativně přesné výsledky, ale pro dlouhodobé vybíjení 1 hodiny nebo více. Při krátkých vybitích mohou být výsledky značně zkreslené v důsledku funkce nelineárního vybíjení olověných akumulátorů. Podobnou metodu jsme použili v článku Výpočet autonomního provozu spotřebitele pomocí baterií.

2) Peukertův vzorec

T=Cp/I^n

  • T – čas v hodinách
  • Cp – Peckertova kapacita (kapacita baterie při vybití proudem 1A)
  • I – vybíjecí proud
  • n – Peukertův exponent

Peukertův exponent je někdy uveden v charakteristikách baterie a je vypočítán na základě údajů C-rating baterie (kapacita při různých dobách vybíjení). Kapacita Peukert se vypočítá podle vzorce – Ср=R(C/R)^n (R je hodnocení v hodinách odpovídající této kapacitě, např. 10).

Naše kalkulačky jsou založeny na tomto vzorci a berou v úvahu účinnost střídačů a hloubku vybití. Počítají dobu autonomie s vysokou přesností pro krátké i dlouhé výboje.

3) Výpočet pomocí tabulek ze specifikací baterií

Životnost baterie můžete profesionálně a přesně vypočítat pomocí tabulek vybíjení baterie. Pojďme si popsat algoritmus krok za krokem:

Krok 1. Výpočet celkového výkonu do výkonu baterie

Rakb = (Pload*cos(φ)*Knagr)/účinnost inv

  • Plload – výkon v kVA
  • cos(φ) – charakteristika účiníku (zatěžovací charakteristika)
  • Knagr – úroveň zátěže UPS
  • Efficiency inv – účinnost měniče
ČTĚTE VÍCE
Jakou značku bych si měl vybrat ložisko pro svou pračku?

Vezměme si například 120 kVA UPS pracující při 70% zatížení s účiníkem 0.8:

Rakb= (120000 0,8*0,7*0,94)/71=489 XNUMX W – Je to tato zátěž, která dopadne na celou baterii, když je UPS napájena z baterie.

Krok 2. Vypočítejte zatížení jedné baterie

Pojďme si přepočítat zátěž na jednu baterii. Zpravidla se ve velkých UPS baterie zapojují do série v množství 32-40 ks. Pro výpočet zatížení jedné baterie se 40 bateriemi:

71 489Вт/40=1 788Вт.

V datovém listu baterie je obvykle uveden výkon na článek (Pel), kterých je 6 kusů. v 12V baterii. Proto:

Rel = 1788/6 = 298 W.

Krok 3. Studie tabulek vybíjení baterie a výběr.

V článku Jak vybrat správnou baterii do UPS jsme se podívali na podtypy baterií v kontextu různého zamýšleného použití. Jednou ze základních charakteristik je energetický výdej, tzn. kolik energie je baterie schopna dodat za určitou dobu.

Podívejme se na vybíjecí tabulky 100Ah Delta baterií dvou různých řad.

Delta DTM 12100 l:

dtm12100

Delta HRL 12100:

12100 hrl

Připomeňme, že naše zatížení prvku je 298W. Hloubka vybití – 10,8V nebo 1,80V na prvek. Z těchto tabulek tedy můžeme usoudit, že DTM 12100 l vydrží zátěž cca 13,8 minuty (lze vypočítat úměrně, zkreslení je minimální), Delta HRL 12100 – 16,3 minuty. rozdíl objednávky 15%. Mimochodem, cenový rozdíl je přibližně stejný.

4) Provádění skutečných výbojů

Ideální je samozřejmě provádět skutečné bitové testy. Je třeba vzít v úvahu, že baterie dosáhnou své maximální kapacity do 10. cyklu nabití-vybití.

sokora_1_03

Pro jednoduchost jsme vytvořili kalkulačky:

Nyní si představíme výpočetní algoritmus:

1) Určete celkový výkon zátěže a konstantní vybíjecí proud.

2) Vypočítáme potřebnou kapacitu baterie pro danou autonomii.

3) Určete typ baterie

příklad

Vzhledem k: dva LED pásky o výkonu 10W každý a pracující na 12V. Požadovaná autonomie: 10h. Životnost: jeden rok při každodenním používání. Provozní podmínky: stálá pokojová teplota 20 stupňů.

Hledat: minimální přijatelné a optimální baterie pro řešení problému.

rozhodnutí

1) Celkový výkon W=10W*2=20W. Konstantní vybíjecí proud: I=20/12=1.67A. Pro přesné výpočty je vhodné měřit spotřebu proudu pomocí multimetru.

ČTĚTE VÍCE
Co je lepší na podmořský lov, vzduchovka nebo kuše?

2) Chcete-li určit požadovanou kapacitu, měli byste projít následujícími body:

) Pro podporu zátěže při takovém vybíjecím proudu je nutné určit minimální vypočtenou kapacitu baterie: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) Je třeba mít na paměti, že kapacitu dobíjecích baterií udávají výrobci na základě určité doby vybíjení. Obvykle je to 10 hodin. Někteří výrobci ale uvádějí 20 hodin. Zde nám pomůže specifikace baterie, kterou najdete na našem webu. Podívejme se na specifikaci Delta DTM 1226:

Charakteristiky vybíjení nejbližší plánované baterie

Charakteristiky vybíjení nejbližší plánované baterie

V našem případě je doba provozu z baterie 10 hodin, což znamená, že kapacitu můžeme považovat za rovnou nominální. Pokud však úkol vyžaduje 5 hodin, musíte počítat s tím, že při takové době vybíjení bude kapacita baterie nižší (vybíjecí proud vynásobíme hodinami – 4,8A * 5h = 24Ah místo 28 ).

c) Dále musíme vzít v úvahu počet cyklů nabití-vybití, pro které systém navrhujeme (ze specifikace):

Odhadovaný počet cyklů

Odhadovaný počet cyklů

V problému vidíme, že plánovaný počet cyklů je 365. Přibližná maximální hloubka výboje je v našem případě asi 57 %. Je vhodné to brát s rezervou, budeme počítat s 50% vybitím (reálné provozní podmínky se liší od ideálních laboratorních podmínek).

Zavedeme tedy korekci 0,5: 16,7/0,8 = 33,4 Ah.

d) Pokud máme co do činění s jinou než optimální provozní teplotou (25 stupňů), je nutné zadat korekční faktor, který můžeme také převzít ze specifikace:

Vliv teploty na kapacitu baterie

Vliv teploty na kapacitu baterie

Takže při teplotě 10 stupňů byste měli zadat koeficient 0.9, tzn. dalších +10 % k vypočtené kapacitě.

3) Pokud potřebujeme režimy dlouhého vybíjení, měli bychom věnovat pozornost sérii baterií AGM od oblíbených výrobců na ruském trhu:

  • Baterie Delta má řadu DTM
  • CSB má GP
  • Baterie BB – BC

V případě, že se výboj provádí vysokými proudy, ale na krátkou dobu:

Tyto baterie jsou optimalizovány pro vysokou energetickou účinnost, i když nejsou o nic horší pro dlouhé vybíjení (jen jsou dražší). Baterie založené na technologii GEL nejsou pro tento úkol zcela optimální, protože. znatelně dražší a hluboké vybití, i když přijatelné, výrazně snižuje životnost.

ČTĚTE VÍCE
Je třeba kovová garážová vrata před lakováním napenetrovat?

Odpověď: minimum: Delta DTM 1233 (33Ah), optimální: Delta DTM 1240 (40Ah), nebo analogy.

Podobný článek o metodách výpočtu na našem blogu: https://tok-shop.ru/tok-blog/time-ups-akb/

Viz také:

O autorovi

Sergej Ledněv

Vedoucí komplexních projektů na stabilní a nepřerušované napájení. 220@tok-shop.ru

Proč jste pro své výpočty vzali specifikaci 26Ah baterie, když je nakonec potřeba 33Ah baterie?

Faktem je, že jsme z grafů převzali výpočtové koeficienty, nikoli absolutní hodnoty. Pro baterie podobné kapacity budou tyto koeficienty téměř totožné, takže pro výpočet můžete vzít specifikaci zamýšlené baterie

Jak dlouho vydrží baterie Delta agm 12100 l při vybíjení proudem 14,5 A až 10,5 V? Děkuji předem!

Sergey Lednev 08.11.2016 | Odpověď

Chcete-li to provést, musíte se podívat na charakteristiky vybíjení baterie v pdf – http://tok-shop.ru/newpdf/dtm-12100-l-pdf_1_90.pdf. Asi 4,5 hodiny.

Ahoj. Mám otázku. snímač spotřebuje 12 voltů při 2 ampérech. Potřebuji spočítat, která baterie je vhodná na 4 měsíce výdrže baterie.

Sergey Lednev 04.09.2017 | Odpověď

Pokud vezmeme lineární výpočet. 4 měsíce jsou asi 2880 hodin. Utratíte ~2Ah za hodinu. Minimálně 5760Ah, tzn. potřebujete ~30 baterií o kapacitě 200 Ah

Ahoj. Prosím řekni mi. Jakou baterii mám zvolit pro provoz autonomního ohřívače po dobu 10 hodin?Je známo, že spotřebuje 60W.Děkuji.

Sergey Lednev 21.02.2019 | Odpověď

Ahoj! Výpočet pro baterii si můžete prohlédnout v naší kalkulačce: https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80

Dobrý den, moje Ariadne nano má spotřebu 40MA, maximálně 50MA s pohybovým senzorem, kolik 18650 baterií potřebuji a s jakou kapacitou, aby fungovaly 1 rok a 2 měsíce bez nabíjení? Děkuji předem!

Sergey Lednev 21.10.2019 | Odpověď

Ahoj! Chemické složení lithiových baterií se znatelně liší od olověných baterií, a proto platí mírně odlišné vzorce výpočtu. Ale přibližně, výpočet je: 40mA*24h.*(365+60d.)=408000mAh. Další úpravy se provádějí pro samovybíjení (vysoce závislé na teplotě), při pokojové teplotě asi 40 % ročně ze 100 % nabití. 408000*1,4=571200mAh. Průměrně má jedna 18650 cca 2500mAh, 571200/2500=285ks. U takové sestavy by se měly provést korekce na chod BMS, průtoky, odpor sestavy atd. a to může velmi vážně upravit požadovaný objem směrem k jeho zvýšení.

Dobrý den, sdělte mi dobu vybíjení 60Ah baterie ze zatěžovacího proudu 0,2A

ČTĚTE VÍCE
Může dítě od narození spát v odděleném pokoji?

Sergey Lednev 29.11.2019 | Odpověď

Ahoj! Zpravidla byste neměli pracovat s vybíjecím proudem, ale s výkonem, protože Proud se bude zvyšovat, jak se baterie vybíjí při stálém výkonu. Nicméně 0,2A je 2,4W, proto: https://tok-shop.ru/calcvr/?kolak=1&emak=60&mng=2.4&kpd=100&grzd=80

Použil jsem vaši kalkulačku a získal údaje pro požadovanou baterii, která byla asi dvakrát vyšší. Zrovna teď jsem testoval nově zakoupenou baterii do UPS, vydržela tak dlouho, jak by podle vaší kalkulačky měly vydržet 2 takové baterie. Není to špatný způsob, jak zdvojnásobit tržby!

Sergey Lednev 16.04.2020 | Odpověď

Alexandre, s největší pravděpodobností jsi provedl měření špatně. Svůj UPS s baterií můžete přinést k nám do kanceláře a já vám dokáži, že kalkulačka počítá s rezervou cca 20 %, aby nedošlo k hlubokému vybití baterie.

V měření je nemožné udělat chybu. Tady se zázraky nedějí. Po prvním nabití UPS s novou baterií Sven SV 1290 (9 Ah, 12 V) pracovala přesně 55 minut. Jako zátěž byly použity dvě žárovky o celkovém výkonu 85 W. Vaše kalkulačka ukazuje, že k provozu po dobu 1 hodiny při tomto výkonu potřebujete dvě baterie 12 Ah nebo 3 baterie 7 Ah. To je dokonce více než 2krát příliš vysoké požadované parametry!

Sergey Lednev 16.04.2020 |

Pojďme se na to blíže podívat. Za prvé, zde jsou výpočty podle vašich podmínek – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=90&grzd=100. Na odporové zátěži je CP vyšší a dovolíte hluboké vybití. Kalkulačka ukazuje požadovaných 12Ah. A to je přesně asi 20% rezervy, o které jsem psal výše. Za druhé, s tolerancemi pro nízkou účinnost a mělký výboj dostaneme následující výpočet – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=80&grzd=80, tzn. 15Ah. Docela relevantní hodnoty pro řešení problému. Zatřetí se můžete podívat na tabulku charakteristik vaší baterie – https://tok-shop.ru/newpdf/sven-sv-1290-instr-pdf_0_6015.pdf. Vidíme, že při 1 hodinovém vybíjení na 1,75V na článek dostaneme výkon 10,76W. A to je 65W energie z celé baterie za hodinu. Podívejme se na kalkulačku – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=65&tavt=1&kpd=100&grzd=100. Vše je přesné, pokud odstraníme tolerance hloubky a účinnosti. A dostanete 85W*0,9=76,5W, což je o 15 procent více než v dokumentaci. To znamená jediné – nesprávná naměřená data. Pro přesné výpočty nelze použít jmenovitý výkon žárovky. Za čtvrté, musíme pochopit a vzít v úvahu degradaci baterie v průběhu času a provést pro to úpravy. Pokud tedy chcete získat garantovanou vypočítanou kapacitu bateriové banky, s přihlédnutím k možné nízké účinnosti měniče a mělkému vybití baterie, s přihlédnutím k degradaci baterie, lze hodnoty kalkulátoru považovat za spolehlivé. A mimochodem, kalkulačka zaokrouhlí počet potřebných baterií na celá čísla.

ČTĚTE VÍCE
Jakou teplotu použít při pájení plastových trubek?

Dobrý den, prosím o radu jakou kapacitu záložní baterie použít pro autonomní provoz 60W autochladničky na 10 hodin provozu v noci, když neběží motor auta? Jsem řidič kamionu a v ledničce se několikrát vybily baterie a nepodařilo se mi nastartovat motor, a teď přemýšlím o záložní baterii do chladničky.

Sergey Lednev 03.05.2020 | Odpověď

Ahoj! Musíte zjistit, kolik energie chladnička nakonec přes noc spotřebuje, protože. nemusí mít neustále spotřebu 60W, ale pokud je to stálá zátěž, tak ti bude stačit jedna 80Ah baterie – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80

Dobrý den, prosím o informaci, jakou kapacitu baterie je potřeba pro motor 75 kW, max. 22500 300 ot./min, 250 V, 10 A, takže může běžet XNUMX hodin.

Sergey Lednev 03.12.2020 | Odpověď

Ahoj! Váš problém nemá řešení) Požadovaná baterie je příliš velká. Problém vyřeší pouze naše vlastní generace

Dobré odpoledne Řekněte mi prosím, jaké baterie a jakou kapacitu je nejlepší použít pro čerpadlo určené k čerpání paliva. Výkon čerpadla 300W. Požadovaná provozní doba je XNUMX hodin denně. Baterie se budou dobíjet solárními panely.

Dobrý den, prosím o sdělení jakou kapacitu záložní baterie použít pro autonomní provoz autochladničky.V dokumentaci se píše:
1.DC 12V/24V
2. výkon 45 Watt,
3.příkon 0,2-0,25 kw.h/24h
Nerozuměl jsem, na který bod 2 nebo 3 se zaměřit při výběru kapacity záložní baterie.

Dobrý den, zajímá mě následující dotaz: Chceme si s sebou vzít na túru baterii Delta DT 12012 (12V / 1.2Ah) a připojit 12V LED žárovky, jak moc nám bude svítit při plném nabití? Je to racionální? Nebo jsem si měl vzít velký stroj?

Jak nejlépe vypočítat počet 5NK-125 (5KL-125P) alkalických baterií na loď s požadovaným stálým odběrem minimálně 2 kW po dobu 24 hodin při denním nabíjení části baterií na břehu?