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如何判断电池的剩余容量(续)
gumphe 2005-06-03 14:42:31
首先声明, 此文是炒冷饭之作. 三年前,曾在younet发表一篇关于<<如何判断电池的剩余容量>>的文章:
http://bible.younet.com/files/2002/06/20/2822.shtml
三年后, 随着电池技术和测试技术的发展, 原文中的许多数据已经不能适应现在的要求. 特此进行更新. 当然会附上一些图表进行必要的说明.
1. 新电池的电压对容量的关系
测试对象:国产和日产电芯各一种(都是主流电芯生产商), 为避免不必要的纠纷, 所有资料中均不明写电芯厂家. 下同.
测试方法: 1K电阻恒阻放电(此时对应的放电电流非常符合目前手机3~5mA的待机电流)
数据处理方法: 积分(详细步骤不做陈述),得到电压和容量百分比关系图.
为便于查看, 提供表格一份:
容量百分比% 电池电压 V
100 4.20
90 4.08
80 4.00
70 3.93
60 3.87
50 3.82
40 3.79
30 3.77
20 3.73
15 3.70
10 3.68
5 3.50
0 2.50
以上数据基本能代表目前主流锂离子电芯的待机电压对容量的关系.
注意对象是新电池, 不是使用了1年多的电池. 一般情况下50次左右的循环电池容量和放电平台不会有太大的改变,均可以利用上述数据.
鉴于绝大多数的电池容量分布在3.4V以上, 附上局部放大图.
至此冷饭炒完.以下是附送资料.
2. 使用后的电池的情况.
许多人都会偶尔关心一下电池会不会老化, 老化后性能如何.
这里贴上一个图, 就一目了然了.
测试对象:一块使用1年半的国产电芯, 和没有使用过的国产电芯和日产电芯各一块.其中国产电芯标称950mAh.日产电芯标称1000mAh.
测试方法:500mA恒流放电(此电流比较接近极限通话平均电流)
红色曲线就是那块使用过的电池的表现.
对于这块使用过的电芯,可以得到如下几个结论
--电池的真实容量(对应放电到2.75V的容量)仍然满足要求, 达930多mAh.国标要求能达到标称的70%就还算合格. 与其同初始容量(蓝色曲线)相比, 真实容量降低了将近100mAh(10%左右)
--电池的放电平台明显降低.随之带来电量显示的不准.
--电池的实际可用容量大大的降低. 以3.3V截止电压进行评估(此电压一般是手机通话状态的强行关机电压),新电芯有超过950mAh的可用容量, 而旧电池仅700多mAh.剩下的200多mAh(20%多)的容量就无法利用起来了.
3.手机电池电量格数的定义
一般手机设计待机电量时, 比如有4格5档(4-3-2-1-0)的电量指示.
设计者不会把我上面提到的新电池的电压对容量关系进行均分,取75%-50%-25%-0%这样进行电压划分. 因为要考虑到电池使用一段时间(比如1年)后, 其放电平台会降低,上述的比例肯定会失调.
所以厂家会考虑一点点这方面的余量.以新电池的60%-40%-20%-5%这样的比例进行设计.即
4.20V~3.90V满格
3.90V~3.80V三格
3.80V~3.72V两格
3.72V~3.65V一格
3.65以下，低电压告警。
虽然在使用新电池时, 第一格会待机比较长的时间, 最后一格待机比较短. 但是当这个电池使用个一年半载后, 其容量分布就比较接近均分的情况.
以上数据仅供参考, 并不代表哪家的手机设计.
4. 手机关机电压的设置
进一步介绍关机电压.
一般手机会设置两种关机电压.
A. 通话状态(包括搜索网络/拨号等待等等), 属于手机射频发射阶段
B. 待机状态.
原因是 通话状态时会产生非常大的脉冲电流, 如果信号不好的地方, 此脉冲电流最大可达1.5A(持续0.55ms).这将极大的拉低电池的电压.以一个100mΩ内阻的电池,加上七七八八导线走线触点等等实际可以有接近200mΩ的内阻, 这样将产生0.3V左右的压降. 而一般的射频芯片可以工作在3.3V以上, 一旦电压降到3.3V一下就不能正常工作, 迫使自动关机.
而待机时, 耗电仅几mA, nokia的普遍在3mA左右.几乎不会产生太大的压降.
基于上述不同状态下电压的差异. 如果只定义电压低于3.50V(举例)就关机, 显然不能符合实际使用要求.
所以在对手机编程时会设置两档, 比如待机时只要检测电压低于3.50V就强行关机, 而在通话状态检测到电压低于3.3V就强行关机.
一旦关机, 电池的负载消失, 则电池电压会回升, 所以无论待机时自动关机或通话时(包括搜索网络)自动关机, 取下电池测量电池电压, 得到的电池开路电压相差不大(但是有差别). |
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发表于 2009-5-12 18:18:08
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