移动设备电池容量的精确验证-技术和应用46

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电池的容量是确定智能手机和其它移动设备续航时间的关键指标。但设计人员在为产品选用电池的时候,只根电池据制造商的技术资料确定产品的续航时间,而不具体验证用在该产品上的真实电池的容量和额定能量,得到的结果一定不精确。电池的标称容量通常以理想条件为基础,代表可从电池获得的最大电量。但事实是, 在应用中进行验证时,实际容量最终都小于标称容量。

电池容量是电池规定拥有的以安时(Ah)或毫安时(mAh)表示的电容量。这与电池的额定能量不同,额定能量的单位是瓦特小时(Wh)。通过将电池容量(Ah)乘以标称的额定电压(V),您可以确定额定能量。对于移动设备的运行时间来说,电池的实际能量比电池的容量更重要,因此对这个两个值进行验证是非常重要的.温度和电池寿命也会影响从电池获得电量,因此, 要确定移动设备的运行时间,您还需要考虑这些因素。

验证电池的标称容量和额定能量需要在精密的控制条件下,精确地记录电压和电流。

对于充电电池来说,在充电和放电条件下,极小的差异都可导致电池电容和能量出现巨大差异。因此,精确地复制和控制所有条件以获得良好的测量结果非常重要。一个关键条件是放电速率,通常表述为一定 AH 额定容量比例(简称为 C 率)下的恒定电流放电。例如,一个制造商可能会规定 0.3 的放电 C 率,因为高放电率可使电池提供的容量和能量降低。

从理论上讲,0.3 的 C 率将使电池在 3.33 小时内完全放电。对于 2Ah 电池,0.3 的 C 率将是 0.6 A 的恒定电流放电。还有一点值得注意的是,测得的额定能量可能因标称的额定电压的不同而不同,因为实际的电池放电电压特性可能使结果略有不同。确定电池的容量和额定能量时,精密地控制测试条件,同时精确地记录电池的电流和电压可确保精确、一致的结果。

验证电池容量和额定能量的实例

我们使用图 1 中描述的设置以固定的 C 率使手机的充电锂电池放电。Agilent N6781A SUM电源模块提供完整的 2 象限功能,使其非常适合作为精密的高性能电子负载和直流源使用。使用 Agilent 14585A 软件快速设置和显示 0.3A 的恒定电流放电和 3.0V 的截止电压及长期数据记录,以验证电容和额定能量

图 2 显示电池容量和额定能量的验证结果。将测量标尺置于数据记录的起始和截止电压点上,显示出电池提供 879 mAh 和 3.32 Wh。这两个值居然比于电池技术资料给出的 1Ah 和 3.6 Wh 额定值小15%!下一步是确定哪些因素导致了以上差异,然后评定是否可从电池中提取额外的容量。如图所示,最好不要假设电池的额定容量和能量将是您所要获得的容量和能量,将其作为确定手机和移动设备运行时间的一部分进行验证十分重要。

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