为什么消费电子产品中的电池使用不均？

更换儿童玩具，遥控器等的电池时，我对电池进行了测试，发现它们的耗电情况有所不同。一个将死，而另一个仍在绿色中。

为什么会这样？另外，在这种极端情况下，为什么不只用一块电池呢？

它们通常是AA，并且可以与产品或可充电电池一起使用。

另外，为什么设备会停止运行而无法使用优质电池？

电池之间的容量总会有一些差异。与许多其他应用相比，在玩具用途中，电流消耗通常较高，因此电池的内阻非常重要。

在该服务中，随着寿命的临近，负载下的电压会迅速下降，因此在容量上存在微小差异的情况下，电池可以具有完全不同的电压。

但是，看起来不错的细胞也可能非常接近其寿命，除非没有同时用同样新鲜的细胞替换所有细胞。包装和使用之间的数量不匹配（例如，以4封装的电池和以3封装的电池）可能会导致容量不匹配。

在上面的Panasonic AA电池图表中，您可以看到电压在几个小时内从1V下降到0.8V。收音机持续130个小时左右，衰落更为平缓。一旦电压下降到800mV以下的使用寿命，它将迅速下降到更低的电压，甚至可能会反向（在负载下，甚至在去除负载后），因为玩具中其他电池提供的反向电流很大，服务类型。

电池测试仪通常通过向电池施加负载并测量电压来工作。施加的负载必然是不同应用程序需求之间的折衷。

如果您的电池测试仪消耗的电流较小，它可能仍会认为几乎耗尽的电池很好（在收音机中它们也不错！），但不能误认为已被反向充电的电池会被杀死。这就是为什么某些电池测试仪可以选择电流进行测试的原因-在较高的电流下，显然“绿色”电池很可能会进入琥珀色范围。

在典型的玩具中，电池只是简单地串联连接，并且玩具需要一定的总电压和相对较高的电流才能工作。电池串联链的强度与其最薄弱的环节一样强，因此，如果一个电池电量严重耗尽，电动机等将无法获得足够的电压来运行。

通常为玩具提供最便宜的电池，其容量可能较低，但公差最大。一般规则是，这种容忍度是“最弱的单元格第一次失败”。

要了解这一点，请将每个电池建模为一个充电电容器，例如1000法拉+/- 20％。然后将它们以相同的初始电压串联，并给它们加载100欧姆的电阻，并使用最坏情况的容差（例如+ 20％，0％和-20％的三个电池）模拟或计算充电结束。

然后您将了解。另一方面，锂聚合物和汽车电池从0.1％开始，然后老化到10％，然后单电池死亡，其初始充电容差超过-90％。

在充电快结束时，ESR上升，C值下降。

如果您对此进行分析，那么您将理解。

为了简单理解，我从空气中拉出了C值，但这取决于mAh小时额定值。I _c = C * dV / dt，其中dV通常为1.6到1 V = 0.6 V，具体取决于化学反应，但mAh额定值为I * dt = C * dV，因此，在一段时间内额定时，50 mAh = 50 mA * 3.6 ks例如1 C = 20 h，但每个电池也都具有一定的ESR值，在宽容度范围内，ESR通常随RISING mAh额定值而下降，这随SoC越低和寿命越长而变化。

经验法则是，ESR有时与Ah相关，但并非如此。

最后，您要回答的问题是C [F]值最低的电池最快的衰减时间。串联使用时，如果持续充电，也会变成反向充电。 请问下一个问题

OK，这里是AA电池容量的比较。

请注意，上述“ DURACELL标准”为2000 mAh或2Ah或7200A秒

• EE的常识：

  • $f_{-3dB}=\dfrac{0.35}{t_R}$
  • RC = T或L / R = T被定义为渐近时间，
    • 对于T = RC衰减从1到1 / e * 100％〜37％或0到〜63％

• 但是电池行销资讯有时会使用100％SoC到0％的Ah容量，因此在测量时间标准上会有一些差异。

但是，在这两种情况下，存储的能量均为E =½CV²，但对于电池，我建议从初始V = E = 1 / 2C（Vi²-Vf²），Vi以100％Soc到最终Vf而不是10％SoC以避免深度放电快速老化。

每个电压都取决于电池温度。但是我记得

如果您施加一点负荷以删除短期记忆，则测量Vbat（100％）

• LipoΔV= 0.7（3.6至3.0 V）
• 铅酸= 12.5至11.5 V
• 碱性= 1.5V至1V

除了有关电池制造公差的注释外，我还看到了（至少一个）将电池电连接到电路不同部分的装置。

就我而言，这是一个便宜的闹钟，带有3节AAA电池，其中2个串联运行电子设备，然后第三个与前两个串联运行LED /警报器。

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我不认为这很普遍，但这是另一种可能的解释。

回复：为什么消费电子产品中的电池使用不均？

1. 细胞质量差和/或细胞来自不同批次。这可能会导致不同的放电/充电时间。设备（玩具）通常需要一定的最低V＆A才能正常运行。一旦较弱的一个或多个单元无法提供其必需的V＆A份额以操作该设备，则该设备将开始性能不足或一起停止运行。根据电池充电器和测试仪的智能程度，随着电池单元的老化，这种差异可能会放大到这样的程度：测量电池单元时，您会发现一个电池单元在测试仪上看起来是“绿色”，而另一个电池单元看起来已经耗尽或接近耗尽。

2. 用户经常在充电器及其设备中混合和匹配电池-经常将较旧的可充电电池与较新的电池混合-有时甚至将可充电电池与一次（一次性）电池混合。随着可充电电池的老化，它们往往会失去充电能力，并且它们往往具有不同的放电特性（与新电池相比）。根据所使用的充电器，这可能意味着用户在其设备中使用了多个具有不同电荷的电池-当然，这将导致该设备仅在最弱的电池能够提供足够功率的情况下才能运行（通常比更新的更高容量的电池将为设备提供能量的时间短得多）。

回复：……为什么不只有一块电池？”

电池是电池的集合。当然可以为您的特定应用制造更大的电池。但是，与目前的电池设计相比，该电池在构建用于其他应用的电池时可能会不太有用。

回复：“为什么设备停止并且不开始使用优质电池？”

有时（取决于电池的连通性），一个好电池的能量可以使设备在其他较弱的Peter不在的情况下保持运行。在其他情况下，这是不可能的，因为电池的功率（VA）输出容量已降低到操作设备所需的最小阈值以下。

建议将电池建模为电容器，因为您无法与扼流圈（也称为电抗器）产生谐振。

这是错误的，仅证明Q值太低而无法谐振，并且不需要成为电容器（具有化学偏置结电压，如必须正确极化的二极管）

我们知道，对于串联谐振回路，电抗与电阻之比= Q必须大于> 1才能产生谐振，并且>> 1长时间保持谐振，其中Q = 0.7被定义为临界阻尼。

我可以肯定地说，电池是过阻尼的超（低）低Q电容器。

证明

对电池使用单个C模型（一阶近似）

$\dfrac{1}{ESR*2\pi fC}~~~Q=\dfrac{0.16T_r}{T} \text{ for T=ESR*C} ~~$

$~ T_o=\frac{1}{f_o} \text{ res. freq. e.g. ~LiPo: T=100kF*5mΩ=500s {min.theoretical drain time}}$

• 但切勿使未熔化的LiPo短路，因为热量上升会引起爆炸。

对于Q >> 1或0.16Tr / 500> 1，则周期Tr >> 3125 s或>> 52分钟

然后选择类似或更佳的扼流圈Q >> 1 L / R >> 52分钟，例如>> 100H /30mΩ

这就是为什么不可能用电池制造LC振荡器的原因。

如下所示的某些变压器的Q值接近，但<1且具有较长的时间常数。

顺便说一句，我在工厂的变压器的一次绕组上应用了一个18650 LiPo电池，正如预期的那样，V = LdI / dt是过阻尼的缓慢斜坡，直到饱和为止。真是坦克！

现实情况是，电池是具有成千上万法拉的巨大超级电容器，但时间常数很长，因此Q低。

但是要回答你的问题。

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

要回答您的最后一个问题：

如果设备使用2节AA电池供电，则这些电池通常串联连接，这意味着电压加起来就成为工作电压。在这种情况下，2 * 1.5V = 3V。设备只能运行到特定阈值，该阈值因设备而异。假设该设备设计用于3V，并且可以在大于2V的电压下工作。在这种情况下，一个电池仍可以充满电（例如1.4V），而另一个电池在0.2V时完全耗尽。这等于仅1.6V的组合串联电压，它将不再为器件供电。

每个电池的充电或放电周期都不同。即使是最便宜，最昂贵的电池，无论是同一公司生产的同一批次或同一型号的不同批次的电池，也会有一些不同。

您可能不仅会在便宜的玩具电池中发现这种现象，通常通常是一对成对的，而是来自各种来源。我的个人经验表明，电信网络上工业级电池的使用在同一电池组中也有不同的转换。

如前所述，即使采用相同的型号和相同的使用模式，每个电池在充电或放电循环时的原子水平也会有所不同。电池的使用环境也会受到影响（中间的电池组的电池组暴露在高温下）会造成不均匀的性能和预期寿命。

因此，这不是一个随机的情况，但是大多数情况下，即使一起行动，它们也表现出不同的性能……