Статья · расчёт

На сколько хватит аккумулятора

Ампер-часы сами по себе не говорят о запасе энергии: 100 А·ч при 12 и при 24 вольтах — это разный запас вдвое. Считать надо ватт-часы, и вот как это делается на своих числах.

Сколько хватит аккумулятора: расчёт в ватт-часах

Ампер-часы показывают только количество заряда, но без напряжения они не дают представления о том, сколько энергии действительно доступно. Энергию вычисляют умножением напряжения на ёмкость в ампер-часах:

Энергия (Вт·ч) = напряжение (В) × ёмкость (А·ч). При одинаковых ампер-часах у сборок разного напряжения запас энергии различается пропорционально напряжению.

Из фактуры:

• 12 В × 100 А·ч = 1280 Вт·ч (реальное 12,8 В, 4 ячейки)
• 24 В × 100 А·ч = 2560 Вт·ч (реальное 25,6 В, 8 ячеек)

То есть при одинаковых 100 А·ч 24-В сборка хранит в два раза больше энергии, чем 12-В.

Полезная энергия учитывает глубину разряда (DOD = 0,9) и КПД преобразования (η = 0,95). Формула расчёта времени работы выглядит так:

Часы работы = (Энергия (Вт·ч) × DOD × η) / нагрузка (Вт)

Для LiFePO4 подставляем DOD = 0,9 и η = 0,95.

Все расчёты выполнены для сборки 12 В 100 А·ч (полная энергия = 1280 Вт·ч). Если использовать 24 В 100 А·ч, в формуле вместо 1280 подставляем 2560 Вт·ч — время работы удвоится при той же нагрузке, потому что полезная энергия тоже удвоится (2189 Вт·ч вместо 1094 Вт·ч).

Таким образом, сравнивая варианты, ориентируйтесь на ватт-часы, а не только на ампер-часы, чтобы правильно оценить, сколько действительно будет работать ваш мотор, эхолот или ИБП.

Формула расчёта времени работы и её составляющие

Для оценки, как долго выдержит нагрузку аккумулятор, используется простая формула:

часы работы = (ёмкость в ватт-часах × глубина разряда × КПД) ÷ мощность нагрузки в ваттах

Каждый множитель имеет конкретный смысл:

• Ёмкость в ватт-часах (Вт·ч) — это энергия, которую может отдать батарея при полном заряде. В фактуре она получена как напряжение × ёмкость в ампер-часах. Например, сборка 12 В 100 А·ч даёт 12,8 В × 100 А·ч = 1280 Вт·ч.
• Глубина разряда (DOD) — доля энергии, которую безопасно использовать без значительного снижения ресурса. Для LiFePO4 в расчёте берём 0,9 (90 %). Это значит, что из 1280 Вт·ч можно реально отдать лишь 0,9 × 1280 ≈ 1152 Вт·ч. Для традиционных AGM-аккумуляторов DOD указано 0,5 (50 %).
• КПД (η) — эффективность преобразования энергии внутри батареи и её управления (BMS, кабели). Для LiFePO4 в расчёте используется 0,95 (95 %). AGM-кпд в формуле не указано, поэтому при сравнении берём его равным 1, что даёт более консервативную оценку.
• Мощность нагрузки (P) — потребляемая мощность в ваттах. Чем выше P, тем меньше будет время работы.

Подставим значения для сборки 12 В 100 А·ч:

Полученное число 1094 Вт·ч совпадает с данными «Полезная энергия» в фактуре (1094 Вт·ч из 1280 Вт·ч). Это показывает, что формула воспроизводит реальный результат.

Сравнение с AGM-аккумулятором, у которого DOD = 0,5:

Почему нельзя брать 100 % ёмкости? Полный разряд приводит к падению напряжения ниже допустимого уровня, ускоряет деградацию электродов и резко сокращает цикл жизни. Ограничивая DOD до 0,9 для LiFePO4 и до 0,5 для AGM, сохраняем ресурс (3000-6000 циклов vs 300-500) и гарантируем, что напряжение останется в безопасных пределах.

Итого, формула учитывает реальную доступную энергию (ёмкость × DOD × КПД) и позволяет быстро оценить, сколько часов выдержит любой заданный потребитель, подставив его мощность в ваттах.

Таблица по нагрузкам и как ей пользоваться

Для сборки 12 В 100 А·ч полезная энергия рассчитывается так:

Энергия полезная (Вт·ч) = напряжение × ёмкость (А·ч) × глубина разряда × КПД

Подставляем данные из фактуры: 12,8 В × 100 А·ч × 0,9 × 0,95 ≈ 1094 Вт·ч. Именно эта величина используется в формуле расчёта времени работы:

Часы работы = полезная энергия (Вт·ч) / мощность нагрузки (Вт)

Ниже — готовая таблица для нашей сборки 12 В 100 А·ч. Время указано в часах и минутах, полученное по формуле выше.

Как пересчитать таблицу под свою сборку:

• Определите полезную энергию вашей батареи. Для LiFePO4 она равна U × Ah × 0,9 × 0,95, где U — реальное напряжение сборки (12,8 В для 4 ячеек, 25,6 В для 8 ячеек и т.д.).
• Если ёмкость удвоена, например 12 В 200 А·ч, полезная энергия удваивается: 12,8 В × 200 А·ч × 0,9 × 0,95 ≈ 2189 Вт·ч. Это ровно в 2 раза больше, чем у 100 А·ч.
• Время работы при той же нагрузке будет в 2 раза больше, потому что в формуле часы = полезная энергия / мощность всё, что меняется — числитель.
• Для любой другой ёмкости используйте ту же формулу: умножьте напряжение на Ah, затем на 0,9 и 0,95, получив полезную энергию, и разделите её на требуемую мощность нагрузки.

Важно помнить, что цифры в таблице являются приблизительными. Реальная нагрузка почти никогда не постоянна: моторы меняют мощность в зависимости от нагрузки, эхолоты включаются периодически, а инверторы могут иметь пиковые токи. Поэтому полученные часы следует воспринимать как ориентир, а не как точный срок работы.