為無線水表、智能傳感器等新型NB-IoT設備定下一個小目標 —— 10年不換電池!
實現小目標難,準確的測試和評估更不容易
畢竟誰也不可能花費10年的時間
在各種工作場景下進行電池續航時間的測試
電池在現代世界中是我們生活中一個重要的組成部分。毫無疑問,從汽車到手機以及其他所有一切用電設備,我們每個人每天都要使用它。
如何評估電池的續航時間呢?
簡單粗暴的估算方式,就是用電池標稱的電量,除以平均電流。但這個方法其實不太靠譜。
相信很多人有開車的經歷,除了土豪,都會關心汽車的油耗。在99%的情況下,我們的油耗要高于標稱理想油耗。這是因為標稱油耗有諸多的條件:發動機需要預熱、在80km/H勻速的情況下,不能上坡,長安街式的平整路面,沒有紅綠燈等等、等等。所以,我們正常的油耗高出20-30%是再正常不過的事情。所以,有些廠家有“綜合工況” 或“城市路況”的標注油耗參考。
同樣,電池在標稱電量的時候,電池廠家往往標稱的是“理想電量”。就是用一個固定的放電率,如0.5C,0.2C 等放電來測試電量。 但在智能設備、特別是NB-IoT 設備在工作時,脈沖式的耗電方式就像汽車不斷急加速、剎車、上坡、下坡, 無情折磨著你的可憐的小電池。
如何相對準備地驗證電池在實際工作場景下的工作時間,而且不需要10年的時間?
我們可以仿真一個NB-IoT設備的實際電流工作場景,之后對電池數十倍、甚至數百部的加速測試。
我們來看下面這張圖,典型的NB-IoT設備的電流特性。假定在每個周期的喚醒的2.67ms 中,峰值電流可能高達300mA以上,平均電流100mA:
耗電量 = 100mA x 2.67mS = 0.267mAS
在接下來的5秒中的休眠狀態,電流穩定在10uA。耗電量 =0.01mA x 5S = 0.05mAS
因此,80% 的電量用在了Active狀態,而且峰值高,時間短、功率大, 對電池性能摧殘嚴重。 在休眠狀態, 耗電低,電流穩定, 時間長,對電池性能影響小。 所以, 我們更關注一下Active狀態的功耗。
為了仿真NB-IoT 電流的實際場景,在實現加速測試,我們構建了以下環境:
第一步
利用NB-IoT的基站模擬器,仿真實際工作場景,再利用N6705+N6781A模塊捕獲電流工作狀態,特別是Active狀態的電流波形。
第二步
利用在N6705配套的14585A軟件,將電流波形鏡像反轉,變成N6781A模塊的負載工作時的任意波形,即吸收電流的波形。請注意,N6781A是一個雙象限電源,既可以做電源,又可以做負載。
▲使用電流電平觸發功能,200KSa/s高速采集輸出電流,在軟件中保存波形
▲波形鏡像后,使用Arb功能,將翻轉后的電流波形下載到N6705電源中,回放剛才開機瞬間的電流波形
第三步
把負載吸收電流的任意波形進行優化,例如將休眠時間減少到5ms,同時設置N6781A設為負載模式,接上需要驗證的電池。利用N6705仿真真實的負載,對電池進行測試。由于休眠狀態從5秒降低到 5mS,使整個測試過程加快了1000倍!對于預測10年工作時間的設備來說,一周之內即可完成評估。
電池在我們生活中非常重要,但令人驚訝的是,我們大多數人都不知道如何正確存儲和保護它。因此,本文列出了一些充分利用電池的提示和技巧,希望對大家有用。
切勿冰凍電池
將電池放入冰箱可以延長使用壽命是一個常見的神話。我們中有很多人可能記得,將幾節電量用盡的5號電池放到冰箱里,就可以讓Gameboy游戲機再玩幾分鐘的時間。
然而,這只是一個神話,實際上還有些危險。溫度的變化會對許多電池造成傷害,導致內部的液體膨脹或收縮,損壞電池的密封,進而導致有害物質泄漏。
認識電池的差異及不同用途
兩種主要的電池是鋰電和堿性電池,了解它們之間的區別有助于充分利用電池。鋰電池可以充電,因此廣泛用在手機和其他設備中。
這種電池性能很高,設計用于反復充電并緩慢釋放能量。市場上也有5號和7號可充電鋰電池售賣,并且其對環境污染不大。
堿性電池是市場上最常見的售賣品種,電視機遙控器中最常見的就是這種類型。它們更便宜、更經濟,但不能充電,因此更適合低功耗工作或偶爾使用的設備。
適當存放電池
如果想讓電池達到最大使用壽命,電池的存儲就非常重要。許多企業都由于存儲不當,導致電池的潛在使用壽命遭受大量損失。
不拆除電池包裝是保持其清潔并遠離其他金屬物體的好方法——金屬物體可能導致電池釋放掉部分儲存能量。
由于溫度波動會降低某些電池的性能,并使之產生有害的泄漏,因此最好將電池存放在室溫下并遠離熱源。
如果儲存在室溫下,圓柱形堿性電池的保質期大約為五年。圓柱形碳電池可維持兩年左右。圓柱形鋰電池可以儲存10至15年。
電池清潔
電池端子上有腐蝕和污垢,可能會大大降低其傳輸能量的能力,從而使其效率大大降低。上述情況可用外用酒精和棉簽清理,但在使用前要等電池完全干燥。保持電池清潔可以大大延長電池壽命,從而獲得最大的回報。
舊電池回收
由于舊電池含有許多有害化學物質,我們不應把它丟入垃圾堆,而應回收利用。許多回收中心都接受電池,甚至可能會為較大電池支付費用。
不亂丟棄電池非常重要,而回收是實現這一目標的好方法。在美國,Earth911網站可以為用戶提供附近回收中心的名單。
電池測試
裝好電池卻發現它電量沒了,既令人沮喪又浪費時間。為了避免這種情況發生,應在安裝前對新電池進行測試。測試電池需要有一臺測試儀,而大多數電池測試儀都很便宜,而且可以在任何硬件商店買到。
在安裝電池前,確保電池處于正常工作狀態,不僅可以節省時間,還可以節省一些錢。
選用原廠或品牌充電器
鋰電池要用專用充電器,并遵照指示說明,否則會損壞電池,甚至發生危險。此外,鋰電池有可能產生過度充電。
合格的充電器不會產生過度充電(帶過充電保護功能),但低質量充電器有可能產生這一情況,而使電池內部溫度升到很高,對鋰離子電池和充電器有害,導致運行時間縮短,電池過早失效,甚至導致火災或爆炸危險。
鋰電池的調整期
如果新買的手機電池是鋰離子,那么前3~5次充電一般稱為調整期,應充14小時以上,以保證充分激活鋰離子的活性。
鋰離子電池沒有記憶效應,但有很強的隋性,應給予充分激活后,才能保證以后的使用能達到最佳效能。
電池出廠前,廠家都進行了激活處理,并進行了預充電。如果按照調整期的時間充電后,待機仍嚴重不足,這種情況下應延長調整期再進行3~5次完全充放電。
電池自放電及活化處理
手機電池都存在自放電。不用時,鎳氫電池每天會按剩余容量的1%左右放電,鋰電池每天會按0.2%~0.3%放電。在給電池充電時,盡量使用專用插座,不要將充電器與電視機等家電共用插座。
電池的壽命決定于反復充放電次數,所以應盡量避免電池有余電時充電,這樣會縮短電池的壽命。手機關機時間超過7天時,應先將手機電池完全放電,充足電后再使用。
如果手機電池放置太長時間(比如三個月)而未用,最好到手機維修部門申請給電池做一個活化處理。
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原文標題:9個技巧,讓你的電池保持最佳狀態
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