本文章最後由 Spook 於 2013-8-30 11:28 編輯
●多一個人看營養文 ‧ 就少一個人不長進～
本文中的知識，可以廣泛利用於各種應用實例：
各種 3C產品 功耗 與 使用時間 & 充電時間計算；
車輛改裝電系前先評估耗電量...等。
個人 已盡所能 用 最淺顯易懂的方式 想辦法把功力無私灌給大家
為了編輯這篇文章，耗時數個小時，自己也犧牲掉了幾個小時 的 騎車改車時間...
希望 勤學上進 的朋友們 能夠吸收～
【前言】
小弟本身 是在 竹科內 的 小小系統廠 擔任 電子研發工程師 一職
因為工作性質的關係，所以對於 消費性電子產品 皆頗有研究；
平常在工作之餘 也會 用自己的 3C 產品做些實驗～
【經驗分享】鋰電池 的種類 與 電量計算
關於 鋰電池 的構造 與 原理 ，網路上的資料很多，
個人不在此多說，直接 分享重點 與 個人經驗 給大家
基本上 鋰電池 分成兩種：鋰聚合物電池(Li-Polymer) 和 鋰離子電池(Li-ion)
鋰聚合物電池(Li-Polymer)：
使用可折的金屬箔作封裝；外觀自由度高，不局限於體積的限制，可依照特殊需求打樣製作。
主要應用於一般可攜式消費性電子產品 (藍芽耳機、行車記錄器、導航機...)
鋰離子電池(Li-ion)：
使用金屬外殼作封裝，依其外形可區分為「方形」以及「圓柱型」 兩種。
主要應用於一般可攜式消費性電子產品 (手機、平板、相機、筆記型電腦...)
無論是 鋰聚合物電池(Li-Polymer) 或是 鋰離子電池(Li-ion)
其單節 (1 cell) 的 電壓特性都是標示 3.7V（電量均值）
(實際上的電壓範圍約在 充滿電 4.2V ~ 放電截止 2.8V 之間)
關於電池容量部分，通常會標示 Whr (瓦x小時)
其中 W(瓦) 是功率 P 的單位，功率 P (W)=電壓V (V) x 電流I (A)
依照圖一標示之 鋰聚合物電池(Li-Polymer) 電池為例
標示 3.7V（鋰電池電量均值） x 2090mAh (2.09Ah)（電流時間） = 7.73Whr (電池容量)
代表此電池如果接上一顆消耗功率為 7.73W 鎢絲燈泡，理想狀況可以連續點亮1個小時。
同理，如果接上一顆消耗功率為兩倍的 15.46W 鎢絲燈泡，理想狀況可以連續點亮0.5個小時。
如果接上一顆消耗功率為一半的 3.865 W 鎢絲燈泡，理想狀況可以連續點亮2個小時。
反之，也可以用 充電電壓 與 充電電流 去推估計算 充飽此電池容量 所需的時間。
【經驗分享】揭露 行動電源 標稱容量 的秘密！
現今市售的低價行動電源，一堆標示號稱超大容量 1X000mAh
多數都是使用 4顆 18650 鋰離子電池(Li-ion) 的架構
但是低價的行動電源，其內部使用的鋰電池幾乎都是陸製品，
不是容量大灌水、就是用 次等 或 回收劣質電芯
例：神火(UltraFire) 3000mAh 有業者使用電子負載儀器量測，實測容量只有1600mAh (唬很大！)
還是 日製大廠電芯 比較老實，實標容量無灌水虛報
4顆 神火(UltraFire) 3000 mAh 電芯，名義上的電池總容量為 12000mAh
但其真實總容量只有： 4顆 x 1600mAh=6400mAh
但這還只是單純計算電池的容量而已，
實際上，4顆電池並聯模式的輸出電壓（滿電4.2~截止2.8V）
還要經過 行動電源裡的電路板，進行電壓轉換，
才能輸出穩定的 5V 電源供外部使用。
（電壓能量經過轉換一定會有損失，好的 IC 轉換效率可以接近 80%，爛的 IC 轉換效率不到 60%）
低價的行動電源 IC 也不會用太好，所以經過電路板電壓轉換 60% 的效率後，
實際容量從 3.7V x 6400mAh (6.4Ah)=23.68Whr
經升壓轉換，效率打了六折 變成 14.208Whr (電壓轉成 5V)
拿去接手機充電，手機內電路板上的充電 IC 效率約 90%（將輸入的 5V 轉換成 4.2V 幫手機電池充電）
所以實際手機電池能用到的電量約
14.208Whr 再打九折（扣除充電 IC 效率）=12.7872Whr （3.7V 3456mAh）
如果原手機內電池容量為 1500mAh，該行動電源差不多可以幫手機從沒電到充飽 兩輪 又 三成電量。
【經驗分享】行動電源 轉換效率實測
以個人的 多功能行動電源 當做例子進行實測
電芯部分 已經更換成 日本 松下 18650 (實標 3100mAh)
●測試架構方塊圖：
行動電源 接上 8歐姆電阻負載放電測試，使用 三用電錶 與 電流勾表 同步監測記錄
實際測試
記錄數據
經連續放電約 3小時後，行動電源沒電了；
計算平均 Vout 為 4.1183V, Iout=512.83mA (0.51283A)
故行動電源實際輸出容量為
Vout x Iout x Time = 4.1183V x 0.51283A x 3hr=6.336Whr
行動電源內置 單節 松下 18650 電芯容量 3.7V x 3100mAh (3.1Ah) =11.47Whr
經過 電路板 升壓轉換後，實際輸出容量只剩下 6.336Whr
計算 內置電池容量(11.47Whr) x 效率(?%) ＝ 實際輸出容量(6.336Whr)
可得知 此 行動電源的升壓 IC 效率約 55%
(※此量測方式，效率僅粗略參考，
實際上，更換 線徑較粗、阻抗較低 的線材，
再利用 電子負載儀器 加載量測，可測得更精確的轉換效率約 60% up)
【經驗分享】淺談 充電 IC 對 鋰電池 的充電模式
●預充模式 (Pre-Charge or Trickle Charge)：
當 電池電壓 低於 充電 IC 設定的 預充檢測電壓門檻值 (2.8~3.0V，各充電 IC 廠商參數略有不同)，
充電 IC 會用 十分之一 的 設定充電電流，對電池進行 預充。
●定電流模式 (Constant Current Charge)
當 電池電壓 高於 充電 IC 設定的 預充檢測電壓門檻值 (2.8~3.0V，各充電 IC 廠商參數略有不同)，
充電 IC 會轉換成 定電流模式，
用 設定充電電流 (100mA or 500mA or user defined，各充電 IC 廠商參數略有不同)，
對電池進行充電。
●定電壓模式 (Constant Voltage Charge)
當 電池電壓 達到 4.2V，充電 IC 會轉換成 定電壓模式，
調降充電電流，對電池進行充電。
●充電終止模式
當 充電 IC 偵測到 電池電壓 持續維持在 4.2V，且 充電電流 降低至 充電終止檢測電流門檻值(I TERM)，
充電 IC 即終止充電功能 。
以上，無私分享給各位
------------------------------------------延伸閱讀-----------------------------------------------
【分享】2.4" 工業便攜式內窺鏡 ＆ 多功能行動電源
【分享】改車良伴-DIY 可調速風扇 ＆ 萬用腳架燈！
【Enjoy my job！】iPhone 5 另類開箱～
【心得】獵豹 M1 行車記錄器 防脫對策 與 應用 分享
----------------------------------------------------------------------------
更多改裝資訊、技術分享、心得交流，盡在 "Spook's Xciting 500" FB 專頁～
|
70
55757
