Как рассчитать Ah аккумуляторного блока 18650: Полное руководство

Хотите собрать индивидуальный аккумуляторный блок, используя литий-ионные элементы 18650?

Тогда вам нужно знать, как рассчитать емкость аккумулятора в Ампер-часах (Ah).

Почему?

Потому что рейтинг Ah показывает, сколько заряда может удерживать ваш блок и как долго он сможет питать ваше устройство.

В этом руководстве, как профессионал производитель аккумуляторных блоков 18650, я покажу вам точно, как рассчитать Ah аккумуляторного блока 18650, шаг за шагом.

Давайте начнем.

Что такое Ah и почему это важно

Ампер-час (Ah) — это единица измерения емкости аккумулятора.

Думайте об этом как о топливном баке вашего аккумулятора.

Например, аккумулятор с емкостью 3,0Ah теоретически может обеспечить:

• 3,0 ампер на один час

• 1,5 ампер на два часа

• 0,5 ампер на шесть часов

Понимаете идею.

Для аккумуляторов 18650 отдельные элементы обычно имеют емкость от 2,5Ah до 3,5Ah. Когда вы соединяете эти элементы в блок, общая емкость зависит от того, как они соединены.

И именно это мы сегодня и рассмотрим.

Основы аккумуляторов 18650 в 2025 году

Прежде всего: что именно такое аккумулятор 18650?

18650 — это стандартный литий-ионный аккумулятор, названный по его размерам: диаметр 18 мм и высота 65 мм.

Эти аккумуляторы повсюду:

• Электромобили

• Электроинструментов

• Батареи для ноутбуков

• Самодельные портативные аккумуляторы

Вот основные характеристики типичной ячейки 18650:

• Номинальное напряжение: 3.6В-3.7В

• Емкость: От 2 500мАч (2,5Ач) до 3 500мАч (3,5Ач)

Теперь главный вопрос: как соединить эти ячейки, чтобы получить нужное напряжение и емкость?

Здесь вступают в игру последовательные и параллельные соединения.

Последовательные и параллельные соединения (Основы математики батарей)

Вот в чем дело:

Как вы соединяете ваши элементы 18650, полностью меняет характеристики вашего аккумуляторного блока.

Давайте разберёмся:

Последовательное соединение (S)

Когда вы соединяете батареи последовательно:

• Напряжения складываются

• Емкость остается той же

Вот формула:
Общее напряжение = Количество ячеек в последовательности × Напряжение одной ячейки

Например, батарея 2S1P (две ячейки в последовательности) с ячейками по 3,7В будет иметь:

• Общее напряжение: 7,4В (2 × 3,7В)

• Общая емкость: такая же, как у одного элемента (предположим, 3,0Ah)

Параллельное соединение (P)

Когда вы подключаете аккумуляторы параллельно:

• Емкость складывается

• Напряжение остается неизменным

Вот формула:
Общая емкость (Ач) = Количество элементов в параллели × Емкость одного элемента

Например, аккумуляторный блок 1S2P (два элемента в параллели) с элементами по 3.0Ач будет иметь:

• Общее напряжение: 3.7В (такое же, как у одного элемента)

• Общая емкость: 6.0Ач (2 × 3.0Ач)

Последовательно-параллельное соединение (например, 3S2P)

Здесь начинаются интересные моменты.

Последовательно-параллельное соединение сочетает обе конфигурации для достижения желаемого напряжения И емкости.

Например, аккумуляторный блок 3S2P с элементами по 3.7В, 3.0Ач будет иметь:

• Общее напряжение: 11.1В (3 × 3.7В)

• Общая емкость: 6.0Ач (2 × 3.0Ач)

Понимание этих конфигураций важно для точного расчета характеристик вашего аккумуляторного блока.

Как рассчитать общее напряжение и Ач (шаг за шагом)

А теперь перейдём к практической части.

Вот пошаговый процесс расчёта напряжения и Ah вашего аккумуляторного блока 18650:

Шаг 1: Определите характеристики отдельных элементов

Найдите емкость и напряжение каждого используемого элемента 18650. Эта информация обычно предоставляется производителем и может быть напечатана на элементе.

Например: элементы Samsung 30Q имеют номинальное напряжение 3.6В и емкость 3.0Ач.

Шаг 2: Определите вашу конфигурацию

Решите, сколько элементов вы соедините последовательно и сколько параллельно, исходя из ваших требований к напряжению и емкости.

Например: Если вам нужен аккумулятор примерно 12В и 9.0Ач, вы можете выбрать конфигурацию 3S3P (3 серии × 3 параллели = всего 9 элементов).

Шаг 3: Применение формулы расчета

Теперь используйте эти простые формулы:

• Общее напряжение = Количество ячеек в последовательности × Напряжение одной ячейки

• Общая емкость (Ач) = Количество элементов в параллели × Емкость одного элемента

Давайте посмотрим на это на практике с реальными примерами.

Практические примеры (здесь всё становится ясно)

Позвольте показать вам, как это работает на практике с помощью нескольких примеров:

Пример 1: конфигурация 2S1P

• Элементы: 2 элемента, каждый 3.7В и 3.0Ач

• Конфигурация: 2S1P (2 в серии, 1 параллельно)

• Расчет:

  • Общее напряжение = 2 × 3.7В = 7.4В

  • Общий заряд = 1 × 3.0Ач = 3.0Ач

• Результат: Аккумулятор имеет 7.4В и 3.0Ач

Пример 2: конфигурация 1S3P

• Элементы: 3 элемента, каждый 3.6В и 2.5Ач

• Конфигурация: 1S3P (1 в серии, 3 параллельно)

• Расчет:

  • Общее напряжение = 1 × 3.6В = 3.6В

  • Общий заряд = 3 × 2.5Ач = 7.5Ач

• Результат: Пакет имеет 3.6В и 7.5Ач

Пример 3: Конфигурация 4S2P

• Элементы: 8 элементов, каждый по 3.7В и 3.0Ач

• Конфигурация: 4S2P (4 в серии, 2 параллельно)

• Расчет:

  • Общее напряжение = 4 × 3.7В = 14.8В

  • Общий ток = 2 × 3.0Ач = 6.0Ач

• Результат: Пакет имеет 14.8В и 6.0Ач

Профессиональный совет: Хотите рассчитать общую энергию в вашем аккумуляторе? Просто умножьте общее напряжение на общую емкость:
Энергия (Вт·ч) = Напряжение (В) × Емкость (Ач)

Для приведенного выше примера 4S2P: 14.8В × 6.0Ач = 88.8Вт·ч

Расчет емкости (Ач) для реальных приложений в 2025 году

Теперь давайте разберём некоторые практические сценарии, с которыми вы можете столкнуться в 2025 году:

Создание аккумулятора для электровелосипеда

Допустим, вы хотите собрать аккумулятор для электровелосипеда, который требует:

• номинальное напряжение 36В

• минимум 10Ач емкости

Сколько элементов 18650 (3.7В, 3.0Ач каждый) вам потребуется?

1. Для 36В вам нужно: 36В ÷ 3.7В ≈ 10 элементов в серии

2. Для 10Ач вам нужно: 10Ач ÷ 3.0Ач ≈ 4 элемента параллельно

3. Общая конфигурация: 10S4P

4. Общее количество необходимых ячеек: 10 × 4 = 40 ячеек

5. Итоговые характеристики: 37В и 12Ач

Самодельный портативный аккумулятор для кемпинга

Вы хотите создать переносной аккумулятор для кемпинга, который сможет перезаряжать ваши устройства несколько раз:

1. Используя ячейки 3.6В, 3.5Ач

2. Вы выбираете конфигурацию 4S3P (всего 12 ячеек)

3. Общее напряжение: 4 × 3.6В = 14.4В

4. Общая емкость: 3 × 3.5Ач = 10.5Ач

5. Общая энергия: 14.4В × 10.5Ач = 151.2Вт·ч

Этого достаточно, чтобы перезарядить типичный смартфон примерно 15 раз или работать небольшим светодиодным кемпинговым фонарём несколько ночей.

Распространённые ошибки, которых следует избегать при расчёте емкости аккумулятора

Вот некоторые распространённые ошибки, которые я вижу у людей при расчёте Ah их аккумуляторного блока:

Ошибка #1: путаница между мАч и Ач

Многие ячейки 18650 указывают свою емкость в миллиампер-часах (мАч). Чтобы перевести в Ач, просто разделите на 1000.

Например: 2500мАч = 2.5Ач

Ошибка #2: игнорирование скорости разряда

Номинальная емкость аккумулятора обычно измеряется при низкой скорости разряда (например, 0.2C). Когда вы берёте больше тока, эффективная емкость уменьшается.

Например, ячейка 3.0Ач может выдавать только 2.7Ач при разряде на 1C (3 ампера).

Ошибка #3: смешивание разных ячеек

Использование ячеек с разной емкостью в одной параллельной группе приведёт к тому, что будет работать только ячейка с наименьшей емкостью. Всегда используйте одинаковые ячейки для оптимальной производительности и безопасности.

Меры безопасности и система управления батареей (BMS)

Послушайте:

Безопасность очень важна при работе с литий-ионными батареями.

Эти аккумуляторы могут загореться или даже взорваться, если обращаться с ними неправильно. Поэтому вам нужно включить систему управления аккумулятором (BMS) в ваш блок.

BMS выполняет несколько критически важных функций:

• Контролирует напряжение отдельных элементов

• Предотвращает перезаряд и переразряд

• Обеспечивает сбалансированную зарядку всех элементов

• Защищает от коротких замыканий

• Предотвращает тепловой разгон

Большинство потребительских аккумуляторных блоков включают BMS с отключающим напряжением между 2,8 В и 3,0 В на элемент, чтобы предотвратить повреждение.

Вот некоторые дополнительные советы по безопасности:

• Используйте высококачественные элементы от проверенных производителей, таких как Samsung, LG, Sony или Panasonic

• Никогда не смешивайте элементы с разной емкостью или уровнем заряда

• Храните и обращайтесь с батареями в прохладной, сухой среде

• Используйте правильную точечную сварку (никогда не припаивайте напрямую к элементам)

• Всегда носите средства индивидуальной защиты при сборке аккумуляторных блоков

Проверка ваших расчетов в реальных условиях

Вот в чем дело:

Теоретические расчёты хороши, но всегда полезно проверить свои результаты.

Вот как проверить фактическую емкость вашей аккумуляторной батареи:

1. Полностью зарядите ваш блок

2. Используйте контролируемую скорость разряда (обычно 0.2C)

3. Измерьте общее количество энергии, переданной

4. Сравните с вашими расчетами

Например, если ваша батарея емкостью 6,0 Ач выдает 5,8 Ач при разрядном тесте, это довольно близко к теоретическому значению (и нормально из-за внутреннего сопротивления и других факторов).

В резюме

Давайте подытожим.

Расчет емкости Ah вашего аккумуляторного блока 18650 сводится к этой простой формуле:

Общая емкость (Ah) = Количество элементов параллельно × Емкость одного элемента

Запомните эти ключевые моменты:

• Последовательные соединения (S) увеличивают напряжение, но не емкость

• Параллельные соединения (P) увеличивают емкость, но не напряжение

• Комбинации последовательных и параллельных соединений (SxP) увеличивают и то, и другое

• Всегда используйте BMS для безопасности

• Используйте совместимые, высококачественные элементы

Понимая эти принципы, вы можете разработать индивидуальный аккумуляторный блок 18650, который соответствует вашим точным требованиям по напряжению и емкости.

Самое лучшее? Освоив это, вы сможете создавать аккумуляторные блоки практически для любых целей – от питания ваших DIY-проектов до создания резервного питания для дома.

Вы собирали аккумуляторный блок из элементов 18650? Поделитесь своим опытом в комментариях!

Помните: безопасность превыше всего. Всегда соблюдайте правильные процедуры обращения при работе с литий-ионными аккумуляторами. И если вы не уверены в своих навыках, рассмотрите возможность покупки готовой аккумуляторной батареи вместо самостоятельной сборки.