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浅说电池的合理选用

文字:涂宏华供稿:教育信息中心图片:时间:2014-12-10点击数:871

 

电子技术日新月异,计算机普及突飞猛进,各类电子设备及数码产品也如雨后春笋,层出不穷,更新不断,尤其是各种移动式便携式设备给人们带来极大的方便,比如手机几乎已成生活必需品。

随着实用性的提高和功能的完善,用户要求也在水涨船高。最终用户是否满意其便携式设备的设计,很大程度上取决于电池的性能。 

电池的关键指标当然是电池的使用寿命。从表面上看,这只是一个简单的规格,但它却涉及到了许多因素,其中包括:系统负载(满负荷电流的供电时间,部分电路或微安级电流供电时间)、电源效率、系统电源管理、电池类型和充电方式。

除了特殊的重要性之外,这些特性之间的相互影响还会增强或减弱最终用户的感受。一般情况下,当用户开始注意到电池的存在时,事情就变得比较棘手!好的产品设计既不需要频繁地更换电池(如电视遥控器),也不需要频繁地给电池充电(如剃须刀),使电池从用户的眼前消失掉。避免用户像关注设备的功能一样关注电池,才会用的“省心”。

 

 

选择电池的化学性质
    电池和系统之间的相互制约是设计中常常被忽视的问题,保证电池的容量与系统的需求相吻合非常关键。常用的电池类型有:碱性电池、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池。它们之间是不可互换的,绝大多数产品都有一个最佳选择方案。

 

 

碱性电池
    碱性电池是不可充电电池(各大电池厂家的广告及电池标识中也一再强调这一点),但他们具有极低的自放电率和成本(无需充电器或交流电源插座)。对于功耗较低的应用,如各类遥控器,碱性电池将是一个很好的选择,但须合理使用,静态电流或休眠电流都必需很低。这类电池在设备中长期不用应及时取出,以免因漏液损坏设备,长时间使用也要定期观察。
    设计中一个常见的误区是:只关注工作效率,而忽视了关闭休眠状态下的电流损耗,即使从电池消耗数十μA的电流也会导致电池的频繁更换。现在,许多设计中用软开关替代了机械开关(机械开关可以完全断开电池连接),但是,这一设计误区与几年以前相比却更加普遍了。

 

可充电电池

当负载对于碱性电池而言过大时,需选用可充电电池,这对于笔记本电脑、PDA移动电话等便携式产品已经成为标准模式。可充电电池要尽可能少地打扰用户,对产品有促进作用,至少不会降低产品的性能。

 

 

 有两种可充电电池的选择:镍氢电池或锂离子电池
    NiMH电池成本比锂离子电池低,当产品的正规使用状况对电池而言不安全时,这种选择将变得很敏感。这一问题对于缺少复杂的充电设计的低成本产品更为重要,因为NiMH电池适于完全充满和完全放电的过程。这对于常常会将电能完全耗尽的产品比较适合,如:电动工具。基于“记忆效应” ,不能完全充放电的场合会使性能寿命大打折扣,但相对于淡出舞台的镍镉电池,NiMH电池已是微不足道。

另外一种适合NiMH电池的应用是替代碱性电池,电池能量耗尽时即从设备上移出电池,然后由外部充电器给电池充电。这种应用在数码相机中比较普遍,但需要用户的频繁干预。我们学校各类场馆如黄华楼礼堂的无线话筒也是如此,相对于碱性电池(不可充电)使用 NiMH电池(可充电)还是既环保又节约,而且大大降低了因电池漏液损坏设备的可能。一次性使用的碱性电池对环保是很大的不利,可重复使用的充电电池尽管最终也是电子垃圾,但是损害还是降低了很多,且长远来说也节约了很大的开支。

许多便携式产品与上述情况不同,PDA移动电话需要定期充电,但它们只是偶尔消耗电量。这些产品最好选用锂离子电池,除了重量密度外,这种电池还具有两个重要优势:低自放电率,对于短时间的充-放电没有限制。消费者不用考虑电池管理问题,简化了产品使用,此举在各类数码产品中已广泛应用,随着锂离子电池生产成本的降低,移动通讯设备已完全进入“电”时代,电将来能否“一统天下”还有待进一步探究。

 

 

 

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