Соотношение ватт-часов и миллиампер-часов в аккумуляторах¶
Ватт-час (Вт·ч) — единица измерения электрической энергии, равная работе, совершаемой источником тока мощностью 1 ватт за один час. Миллиампер-час (мА·ч) — единица измерения электрического заряда, показывающая, какой ток аккумулятор способен отдавать в течение часа. Запрос «100 Вт·ч — сколько мА·ч» не имеет однозначного ответа без знания номинального напряжения аккумулятора, поскольку эти две величины связаны формулой: энергия (Вт·ч) = заряд (А·ч) × напряжение (В).
¶Формула пересчёта
Для перевода ватт-часов в миллиампер-часы используется соотношение:
Ёмкость (мА·ч) = Энергия (Вт·ч) / Напряжение (В) × 1000
Напряжение в формуле — номинальное напряжение аккумулятора, а не напряжение зарядки или максимальное. Именно поэтому один и тот же показатель 100 Вт·ч при разных напряжениях даёт принципиально разные значения ёмкости.
¶Примеры пересчёта для распространённых напряжений
| Напряжение аккумулятора | 100 Вт·ч в мА·ч | Типичная область применения |
|---|---|---|
| 3,7 В (Li-ion) | ≈ 27 027 мА·ч | Смартфоны, пауэрбанки, ноутбуки |
| 7,4 В (2S Li-ion) | ≈ 13 514 мА·ч | Фототехника, радиоуправляемые модели |
| 11,1 В (3S Li-ion) | ≈ 9 009 мА·ч | Квадрокоптеры, электроинструмент |
| 12 В (свинцово-кислотный) | ≈ 8 333 мА·ч | ИБП, автомобильные АКБ |
| 14,8 В (4S Li-ion) | ≈ 6 757 мА·ч | Профессиональный электроинструмент |
| 36 В | ≈ 2 778 мА·ч | Электровелосипеды |
| 48 В | ≈ 2 083 мА·ч | Электроскутеры, электромотоциклы |
Как видно из таблицы, при увеличении напряжения ёмкость в мА·ч уменьшается пропорционально, хотя запас энергии остаётся одинаковым.
¶Почему производители указывают Вт·ч, а не мА·ч
На рынке портативных аккумуляторов (пауэрбанков) сложилась практика маркировки в ватт-часах, поскольку этот показатель объективно отражает реальный запас энергии. Ёмкость в мА·ч сама по себе вводит в заблуждение: пауэрбанк на 20 000 мА·ч при напряжении 3,7 В содержит 74 Вт·ч энергии, а аккумуляторная батарея на 20 000 мА·ч при 12 В — уже 240 Вт·ч. Сравнивать устройства по мА·ч без учёта напряжения некорректно.
При этом авиакомпании и правила перевозки литий-ионных аккумуляторов на борту самолёта оперируют именно величиной ватт-часов. По нормам ИКАО и большинства авиаперевозчиков пассажир может перевозить аккумуляторы суммарной ёмкостью до 100 Вт·ч в ручной клади без предварительного согласования; устройства от 100 до 160 Вт·ч допускаются с разрешения авиакомпании; аккумуляторы свыше 160 Вт·ч к перевозке на борту не принимаются. Это одна из причин, по которой производители ноутбуков и пауэрбанков всё чаще маркируют продукцию в Вт·ч.
¶Практический расчёт на примере смартфона
Номинальная ёмкость аккумулятора типичного смартфона составляет 4000–5000 мА·ч при напряжении 3,7–3,85 В, что соответствует примерно 15–19 Вт·ч. Если требуется оценить, сколько зарядки хватит от пауэрбанка на 100 Вт·ч, учитывают не только ёмкость, но и КПД преобразования напряжения (обычно 85–95 %), а также то, что пауэрбанк отдаёт энергию при 5 В или 9 В через контроллер, а не напрямую.
¶Типичные заблуждения
Распространённая ошибка — попытка сравнивать ёмкость мА·ч разных устройств без привязки к напряжению. Второе заблуждение — считать, что 100 Вт·ч при 3,7 В и 100 Вт·ч при 12 В дают одинаковый «пробег» или время работы: при прочих равных устройство на 12 В сможет отдавать больший ток при той же мощности, что важно для нагрузок с высоким энергопотреблением (например, для электроинструмента или двигателей).
Третье заблуждение связано с тем, что номинальное напряжение литий-ионной ячейки в процессе разряда меняется от 4,2 В (полностью заряжена) до 3,0 В (разряжена), а номиналом считается усреднённое значение 3,6–3,7 В. Поэтому расчёт по формуле даёт приблизительную оценку, достаточную для бытовых целей.
Источники:
- ГОСТ Р МЭК 60050-482-2007 «Электротехнический терминологический словарь. Аккумуляторы и топливные элементы»
- Руководство ИКАО по безопасной перевозке литий-ионных аккумуляторов (Technical Instructions on the Safe Transport of Dangerous Goods by Air)
- Техническая документация производителей литий-ионных ячеек (Panasonic, Samsung SDI, LG Chem)