Ампер-часы и ватт-часы: как сравнить аккумуляторы и рассчитать запас

Ампер-часы нельзя сравнивать без напряжения. Батарея 100 А·ч на 12 В и батарея 100 А·ч на 48 В имеют разный номинальный запас энергии. Для портативных станций удобнее использовать ватт-часы: они позволяют связать аккумулятор с потреблением приборов и временем работы.

Базовая формула энергии

Для предварительной оценки применяют Eном ≈ Uном × C, где E — энергия в Вт·ч, U — номинальное напряжение в вольтах, C — ёмкость в А·ч. Напряжение реальной батареи меняется в процессе работы, поэтому это номинальная оценка, а не точное интегральное измерение отдачи.

Для конкретной батареи используйте её собственное номинальное напряжение. Подстановка условных 12 В вместо указанных 12,8 В изменит результат. А напряжение полностью заряженного аккумулятора не следует выдавать за номинальное при сравнении каталогов.

Перевод миллиампер-часов

Тысяча миллиампер-часов равна одному ампер-часу. Например, 20 000 мА·ч — это 20 А·ч. Но если эта ёмкость указана для внутренних ячеек 3,7 В, номинальная энергия будет около 20 × 3,7 = 74 Вт·ч, а не 240 Вт·ч при 12 В и не 400 Вт·ч при 20 В USB-C.

На выходе повербанка или станции действует преобразователь. Изменение напряжения не создаёт дополнительную энергию. Поэтому для честного сравнения ищите Вт·ч и условия, при которых указана ёмкость.

Последовательное и параллельное соединение

Для одинаковых согласованных батарей при последовательном соединении складываются напряжения, а ёмкость в А·ч остаётся прежней. Две условные батареи 12 В 100 А·ч дадут номинально 24 В 100 А·ч, то есть 2400 Вт·ч.

При параллельном соединении сохраняется напряжение и складываются А·ч: две такие батареи теоретически образуют 12 В 200 А·ч, также 2400 Вт·ч. Это объяснение арифметики, а не разрешение соединять любые аккумуляторы. Совместимость, балансировка, BMS, токи и защита определяются проектом и производителем.

Почему на розетке доступно меньше энергии

Часть номинального запаса может быть недоступна из-за порогов защиты и выбранного остатка заряда. Дополнительные потери возникают в преобразовании, а электроника источника потребляет энергию даже без полезной нагрузки. Температура и износ также меняют результат.

У свинцовых АКБ важна скорость разряда. Номинальные А·ч, измеренные при небольшом токе за длительное время, не следует считать полностью доступными при мощном инверторе. Для точности нужны разрядные таблицы или проверенные характеристики системы.

Расчёт времени с учётом собственного расхода

Если Eпол — энергия, которую батарея может отдать в выбранном режиме, P — средняя мощность нагрузки, η — КПД преобразования, Pсоб — собственный расход со стороны батареи, то оценка времени: t ≈ Eпол / (P / η + Pсоб).

Пусть Eпол = 900 Вт·ч, P = 100 Вт, η = 0,85 и Pсоб = 5 Вт. Получаем 900 / (100 / 0,85 + 5) ≈ 7,3 часа. Все параметры условные. Нельзя повторно вычитать те же потери, если полезная энергия уже измерена на выходной розетке: важно понимать, к какой точке относится исходное значение.

Средняя мощность и максимальная мощность

Для времени работы используют среднее потребление за нужный сценарий. Для совместимости выхода — наибольшую одновременную нагрузку и пуск. Холодильник может иметь небольшую среднюю мощность по циклам, но требовать значительно больше в момент запуска.

Батарея с большой энергией не обязательно способна отдать большую мощность, а мощный инвертор не гарантирует много часов работы. Эти два требования проверяют отдельно. Практическое сравнение классов ёмкости есть в статье 500, 1000 или 2000 Вт·ч.

Какие числа подготовить для подбора

Укажите модели приборов, измеренное среднее потребление, нужную длительность и возможный одновременный запуск. Для батареи запишите напряжение, А·ч или Вт·ч, допустимый ток и совместимый источник. Так расчёт можно проверить, а не строить на одной крупной цифре из рекламы.