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移动电源原理,类型

2018-01-08 10:18 来源:网络 作者:网络

可以通过电子产品直流电源输入接口直接对产品供电或充电,一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池,也叫外挂电池。可以给手机、笔记本、数码相机等应用...

移动电源概念是随着目前数码产品的普及和快速增长而发展起来的,其定义就是方便易携带的大容量随身电源。目前数码产品功能日益多样化,使用也更加频繁,如何提高数码产品使用时间,发挥其最大功用的问题就凸显重要了。移动电源,就是针对并解决这一问题的最佳方案。拥有一块电源,就可以在移动状态中随时随地为多种数码产品提供电能(供电或充电)。

移动电源目前主流的类型有五种:
类型一,带照明功能的移动电源,内置节能超强LED照明灯,非常省电。如果单纯用于LED照明上,根据内置电池容量大小可以使用3小时到30小时甚至更加,这个取决于移动电源的电池容量。

类型二,只带充电功能的移动电源,这种充电器不带任何什么其他扩展功能。优点是这类型充电器容量大,非常适合做专业外置电源。

类型三,带太阳能板的移动电源,在使用过程中可以通过太阳光充电从而达到补足电量的目的。这类移动电源以前主要应用在特种部队和特殊行业上。民用上随着太阳能板转化率的逐步提高,现在也逐步流行起来。

类型四,使用灵活的柔性单片集成电路pv薄膜太阳能面板,将太阳能储存在蓄电池中,也可以直接将太阳能转化的电能传输给电子设备。在光线不好的条件下,也能将能源捕获效率最大化,可弯曲、防水等优点,相比其他太阳能产品,更加地灵活轻便。

类型五,以最新技术及最安全的锂聚合物电芯生产出的最高质量安全品质的移动电源,将电量储存在蓄电池电芯中,更高更快的将电量传输到电子设备.随时实现可随充随用,边打边充.方便快捷,安全保护的优点,相比其他移动电源产品,安全性做到了最高.

不同种类移动电源核心部件,简要的来说有两部分,一是存储电量的介质,而是把其他能量转化成电量的介质。所以电芯的好坏可以作为衡量移动电源品质的重要标准之一。

原理
移动电源是一个集储电,充电管理于一体的便携式设备,它可以通过电子产品直流电源输入接口直接对产品供电或充电,储电介质一般采用高容量锂离子电芯,普遍由18650锂电及锂聚合物电芯组锂电的电压在2.7-4.2V 之间,电压随着电量的下降而下降。而2.7-4.2V的电压是不能直接给其它数码产品充电的,因为数码产品的锂电电压也是2.7-4.2V,同电位的电压之间是不能充电的。所以移动电源向外输出电能是必须要有升压系统,把2.7-4.2V 的锂电电压升压到5V,这样就可以给其它数码产品充电了。当然,移动电源不是一次性设备,它可以反复使用数百次以上。所以当移动电源电能使用完后,我们必须给移动电源充电。其原理和给手机充电一样。连接到5V的USB 电脑接口或USB 充电器上即可给移动电源充电。所以移动电源内部还必须有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压,自动调节充电电流。过程有:预充,恒压充电,和浮充充电等。

结构
一般而言移动电源是由三个部分组成,电芯部分、电路部分(升压系统和充电管理系统)和外壳部分。
▶电芯:
电芯是移动电源的核心部分,也就是移动电源的电量储存器,其实也是由电池组成。常用的有聚合物锂电、18650锂电、AAA镍氢电池。
1. 聚合物锂电池:标准电压3.7 V,形状较多可定制,具有容量大,物美价廉,应用广泛,如:手机,MP4,便携音箱。聚合物锂电池是一种在结构上采用铝塑软包装的锂离子电芯,它比金属外壳的电芯更安全,工作时不会出现高危的安全隐患。其电量密度高,厚度更小,重量更轻,而容量却很大,很多手机电池也是采用聚合物电芯制成。其内阻小,甚至低于35mΩ,极大的减少了电池的自耗电,使得电量的利用率更高。另外,其形状可以定制,根据外壳的外观量身定做,很多外观小巧的移动电源都是采用软包装电芯。
2. 18650锂电:标准电压3.7V,具有体积小,容量大,主要用在笔记本电脑等高端产品。18650是一种钢铝壳电芯,其技术各方面都比较成熟。18650电芯是直径为18mm,高度为65mm的圆柱型电池,其容量通常在 2000-3000mAh之间。市面上大部分移动电源里使用的18650电芯都是采用钴酸锂为正极材料的电芯,其单节标称电压为3.7V,充电电压为 4.2V。这种电芯相较于以前的镍氢、镍镉电池电量容量更大,寿命也更长,充放电的循环次数可达到500次以上,无毒且环保。
3. AAA 镍氢电池:标准电压1.2V 。容量相对较小。应该广泛,家用电器,玩家的等。
▶电路升压系统:
升压主流技术基本采用DC to DC 的升压方式。国内技术转换效率普遍低,一般在50-70%。台湾的在75-80%。美国的相对会高些。也有降压方案的,效率比较高,但对电芯的一致性要求高,所以几乎很少采用。飞毛腿移动电源多采用美系和台系方案。
▶充电管理系统:
目前国内充电管理系统比较成熟,智能IC监控整个充电过程。主流管理IC 有PT4056,PX40等。充电时间5000maH 大约8小时。过快充对电池的寿命有不良影响。
▶外壳:
塑胶壳:一般移动电源均以ABS/PC料为主。
金属壳:航空铝外壳等。

主要性能参数解释

▶容量:如无特殊说明,移动电源的容量一般情况下是指厂商在产品外包装上所标出的容量值,单位为毫安时(mAh)一般特指移动电源内部电芯的容量值,而不是许多消费者认为的实际可以使用的容量值,这一点也提醒广大消费者注意。
实际电芯容量测试:用来判断被测试移动电源是否存在容量虚标的问题。需要用专业仪器分容检测,建议消费这在购买移动电源时多选用知名品牌电芯如三洋、三星、ATL等,飞毛腿多采用三洋和三星方案。
▶实际转换效率:移动电源的转换效率也就是其内部电路板的转换效率,转换效率高的移动电源可以为用户提供更长的续航时间。计算方法为(实际放电容量×平均放电电压)/(实际电芯容量×电芯电压)=转换效率。比如一款标称电芯容量为2000mAh的移动电源,首先在得到实际放电容量1000mAh和5.1V平均放电电压两个数值的情况下,且为单块电芯,则计算其转换效率的方法为:(1000mAh×5100mV) / (2000mAh×3700mV)= 0.68 = 68%
▶实际放电电压:是指目前多数移动电源的每个输出接口在使用时的实际输出电压值。由于连接线材、插头的线阻都会使移动电源的实际输出电压有所下降,所以在我们使用过程中,通常多数移动电源的正常输出电压在4.5V-5.2V左右。
▶电压波动范围:在整个标称放电过程中输出的最高电压和最低电压之间的差值。
▶平均放电电压:用来计算移动电源在整个放电测试过程中的平均输出电压,计算方法为使用所有电压记录总合除以记录数目得出平均放电电压。平均放电电压是判断一款移动电源输出能力好坏的标准之一。
▶输出电压:仿计算机USB口和手机充电器,普遍为5V左右;
▶输出电流:500mA-2A不等,过大的输出电流对手机不利。
▶充电时间:视充电器的输出电流而定,如输出电流1A的充电器为6000mAh的移动电源充电,大约需要6-7小时充满。过快充对手机电池的寿命有不良影响。
▶循环寿命:完全充放电500次后,剩余70%左右的容量。随着充放电次数的增加,电芯容量不断缩减。
▶静态耗电量:移动电源在非使用状态下的自身耗电情况,移动电源的自损耗主要由电芯保护电路板以及主电路板来决定, 1安 = 1000毫安(mA) 1毫安 = 1000微安(μA)。
▶电芯连接方式/电路板工作模式:目前市面上所售移动电源都是使用升压(电芯并联)或降压(电芯串联、混联)两种解决方案,所以在转换能力上会存在 一些差别。通常来说,使用降压解决方案的移动电源转换效率要普遍高于使用升压解决方案的产品,但是对稳压和保护电路的要求相对要高,整体成本要比升压电路略高。

移动电源使用注意事项
▶请不要在边充边放的工作模式下运行移动电源,该模式会极快加速电芯衰减过程,缩短移动电源使用寿命,并可能会因电压不稳导致移动电源超负荷,或因内部保护电路板失效而导致设备损坏,甚至有可能造成人身伤害。
▶如遇个别型号手机用移动电源无法充电,有以下可能:①数据线不兼容(特别MOTO系列),更换成充电专用线或手机原配充电线可解决。②移动电源的输出电流与手机的输入电流不匹配。
▶请勿将移动电源放在密闭的环境中给手机充电,以免因散热不良导致移动电源和手机发烫,降低移动电源和手机的使用寿命、导致损坏、甚至引发冒烟、起火等危险;

▲如果在移动电源的使用过程中发现有异味、发烫、变色、变形、漏液等异常情况,请立即停止使用;如果电池液体不小心洒落在皮肤上面,应立即用自来水冲洗并及时就医。

▲请使用额定输出符合移动电源输入指标的充电器(正规厂商并通过3C认证),否则会造成移动电源损坏、充不进电或因超负荷引发冒烟 、起火等危险;

▲严禁使用粗暴的使用方式扔掷、敲击移动电源。粗暴的使用方式可能会损坏内部电路板及精密机械。

▲严禁将移动电源短路,自行拆解或将移动电源抛入火中,否则会导致设备起火或爆裂,造成事故;

▲请勿将移动电源长期暴露在阳光或潮湿、雨水环境之中,同时应尽量避免在此类环境中使用;

▲严禁将移动电源放入水中或用湿布进行清洁,以免造成漏电、短路或其它故障;

▲首次使用设备最好充满电再使用,这样有助于提升移动电源内置锂电池的效能。
生产过程:
不说前面的材料制备、卷绕、注液、封装等过程,只说与我们有联系的最后化成、分容的过程。封装好的锂电芯每只都卡入象立柜式的分容柜上,电芯厂这样的立柜很多,一排排的,每个柜子上可以放几百只电芯,即几百个检测点。实际上这些柜子就是象充电器一样的东西,只不过它可以同时为大量的电芯充电,并通过电脑管理得到每一个检测点的数据。锂电芯在这里化成得到容量,并知道容量的大小,就是分容。通过分容,确定了电芯的等级,比如说063048,达到700至750mAh的算A级,而仅达到650至700mAh算B级。那么今后A级的就可以多卖几块钱,而B级的就可以低价卖出,C级就可以廉价卖给专门加工垃圾电池的“山寨”厂。(当然,确定等级还要看内阻等指标)从这一点我们可以看出,锂电芯生产出后是“有电”的,并不是有些人认为的处于“没电”的状态,而需要在使用前“激活”。生产出的锂电芯是不能马上销售的,应该入库最少保存15天,在这个期间,有些内在的弊病就表现出来了,比如说自放电过大等等,在库里达到保存期限的电芯,在得到订单后,再拿出来再次检测再次分容,就是说再次充放电,把容量达不到等级,或质量出现问题的淘汰掉,然后以保持50%左右的电量交给销售部门,最后到手机电池块组装厂手中。从这一点我们又可以看出,电芯出厂时是“有电”的。电池组装厂一般都具备分容设备,只是规模没有电芯生产厂那么庞大,在收到电芯厂的电芯后,为了避免被电芯厂欺骗,和对消费者负责,把即将用于电池组装的电芯再次分容,通过这个过程,总可以挑出一些不符合要求的电芯,与电芯厂退换。我们又看出,电芯又经过了充放电,是“有电”的。所以有些客户拿到电池就有两格电,是正常的。经过这些过程的电池,没有什么“激活”的概念。有些原装电池刚买时不能开机,有几个原因,一是保护板死锁,电池没有输出电压,这样的电池在瞬间充电后就恢复电压,马上就“有电”了,这到是激活。再有就是放置时间太长,因为原装手机电池几乎不是手机厂生产的,电池从生产出到与手机配套再到消费者手中,可能时间比较长,此时电芯的电压低到了2.5V以下,而保护板的下限截止电压是2.5V,此时电池没有输出,但并不证明电芯没有电,电芯在2.2V以上,还是“活”的,对于这样的电池我们拿来正常充电使用就是了。打个比方,假如一只电池,我已经把它经过3次的14小时充电,但是我不说,卖给了你,而你不知道,是否还有必要再做3次的14小时充电呢?(当然,上面的分容过程没有持续14小时,但都是以达到电芯的设计容量为检测依据的)那充14小时是不是可以延长时间呢?绝对是,但那是过充,是在压榨电芯,过充会缩短锂电芯的使用寿命。如果想延长使用时间,正确的做法是采用新型大容量的电芯,改进电池产品,而不是压榨现有的电芯。比如说,MOTOROLA V998锂电,标签上印的容量是580mAh,原装电开始时使用的是松下电芯30486(当然现在使用的并不止松下一种),标称容量600mAh,实际容量有的可以达到690mAh,这样的电芯,再压榨也比不上现在的主流品牌的063048这一款式的电芯,基本都已经达到了750mAh了,这就是大家使用天音礼品电池的待机时间大于原装电池的原因(也不绝对,有些原装电池也使用大容量电芯了,虽然标签上印的容量还是580mAh没改)。新手机拿到手时,经常尝试功能设置,学习使用,不停地把玩,虽然没打电话,但此时的耗电也是很惊人的,或者说虽然没打电话,仅发了几个短消息,而输入汉字使用了很长时间,这时耗电也是惊人的。所谓惊人是相对于纯粹待机时使用的电量。等过了几天,手机不再新鲜了,电也就省下了,感觉到电池好用了。锂电芯在充放电20-50次时会有一个百分之几的容量衰减,然后容量才会稳定,大的甚至达到6%左右,既然这样,明知道它今后会有一个衰减,在开始时我们何必费那么多时间等三个14小时呢?

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