电池与数字负载

随着通讯器件从模拟信号转向数字信号，对电池也提出了新的要求。同模拟收发机采用稳定的电流不同，数字收发机要求电池承受短促的尖峰电流；关于具有双向电波信号功能的通讯设备来说，要求电池内阻低；过冷或过热关于电池的工作性能也有较大影响。

1.内部连线、接触以及保护电路都要考虑；性能和电池的容量、荷电状态以及串联连接的电池数有关2.自放电在最初的24小时最高，然后逐渐下降，并且随着电池的使用时间和工作温度的新增而新增3.循环寿命基于放电深度，较浅的放电深度比深度放电具有较高的循环使用寿命4.循环寿命基于维护过程，倘若没有周期性的放电那么电池的循环寿命可能会下降1/3尽管镍氢和锂电池在蜂窝电话和笔记本电脑中具有最好的性能，但是镍氢电池在双向电波信号使用中的性能却没有得到体现，预期使用寿命下降。

图1NiCd,NiMH和Li-ion电池能量密度、内阻、自放电和循环使用寿命特性

适合数字式双向电波使用的电池当今电池的研究紧要聚集在锂电池系统，在图1中，对镍镉、镍氢锂电池的能量密度和内阻的关系进行了比较。为了达到镍基电池的预期寿命，要求对其进行周期性放电以进行维护。镍镉电池和镍氢电池为了戒备记忆性，要周期性的进行放电维护。而且关于NiCd电池使用记忆性很可能不恰当，因为今朝这种电池基本都戒备了这种现象。锂电池属于低维护型，具有其它电池所不具有的很多优良性能。不需预定的过程来延长电池的使用寿命，和相同容量的电池比起来，锂电池的质量较轻而存储的能量最大。其缺点是易碎，要一个保护电路，充放电电流较小，而且成本也较高，其使用寿命为两三年。一般来说，保持电池在中等温度下可以延长电池的使用寿命。目前电池厂家都正在提高电池的寿命，安全问题以期将来得到处理。数字收发机所需的总体能量比模拟收发机所需的低，但是数字收发机设备使用的电池要承受较高的峰值电流，通常为电池额定值很多倍。关于由1000mAh电池供电的数字收发机来说，峰值电流可达3A，要求电池供应高达3C的放电率。关于内阻低的电池来说，3C的放电率完全可以接受的，然而由于电池内阻随使用时间而新增,所以电池在使用一段时间后很可能就会有问题。通过使用较大容量的电池可以改善电池的性能，即使用电池包。通过电池的并联可得到较大容量的电池，如2000mAh的电池和标准的1000mAh电池比起来，容量几乎新增一倍，就C率而言，3C的放电率降低到1.5C。

图2镍镉电池在GSM负载程序下，以1C、2C、3C放电和通话时间关系曲线。探测电池的容量为113％额定容量，内阻为155mW

图3镍氢电池在GSM负载程序下，以1C、2C、3C放电和通话时间关系曲线。探测电池的容量为103％额定容量，内阻为778mW

图4Li-ion电池在GSM负载程序下，以1C、2C、3C放电和通话时间关系曲线。探测电池的容量为94％额定容量，内阻为320mW

探测状态好的电池不能在数字设备中工作的原由为了找到最适合通讯器件使用的电池系统，CadexElectronics对镍镉、镍氢和锂离子以不同放电率进行了探测，关于使用了一段时间的电池来说，经过电池分解仪分解可知电池的容量状态良好，其中电池分解仪相当于中等状况的负载。当对电池进行较高的放电率放电时，或者把电池安装到数字收发机中使用时，发现电池的性能大大下降。其原由就是电池的内阻较高，对性能表现正常的电池进行测量可得镍镉电池的内阻为155mW，镍氢电池较高为778mW，锂电池居中为320mW；且相应电池的容量分别为额定容量的113%,、107%和94%。从图2、图、3图4可以看出，通话时间和电池的内阻笔直相关。在相同的条件下，镍镉电池以3C放电时的性能最好，通话时间可达120分钟；而镍氢电池仅在1C的情况下表现良好，当放电率达到3C时电池将被损坏；而锂电池以3C放电时的通话时间仅为50分钟。尽管这些电池的探测是在GSM系统上实现的，但是关于各种新型的数字信号通讯系统来说，探测结果基本一致。

电池性能的测量对电池进行完全放电来测量电池的性能是可靠的，但整个测量过程较慢。另外，在数字信号设备中，使用稳定的电流来对电池进行放电并不能充足获得电池的性能。在过去几年，开发出各种各样的探测仪器来测量电池内阻。尽管这种办法很快，但是内阻判断法所得的结果往往和电池的容量值矛盾，因此预测电池的性能也就变得不可靠，CadexElectronics研发出QuickTest办法来测量电池的SoH。关于双向电波设备、蜂窝电话、笔记本、扫描仪、医疗设备、数码相机等所用的电池，仅需3分钟既可获得电池性能。QuickTest采用了一种神奇的推断算法从大量的变量中获得所需的电池性能数据，可以评价电池的容量、内阻、自放电、充电接收率、放电能力以及电解液的迁移能力，然后把这些变量结合得出一个量称为SoH。QuickTest软件嵌入在CadexC7200和C7400电池分解仪中，可以分解镍基、锂基和铅基电池。用户可对分解仪编程，实现初始化、反复的快速充电，寿命探测以及泵升功能。QuickTest充足利用了分解仪的自学习过程来获得电池特殊矩阵，并且这种自学习过程具有很强的适应性。电池的特殊矩阵存储在虚拟的电池中，并自动配置参数来调整电池设置。电池适配器在购买时通常包括QuickTest矩阵，倘若初始矩阵被改变了，那么使用者通过扫描一种良好的电池即可得到QuickTest矩阵，同时代码可以复制到其他的电池适配器，可以擦除以及重新输入。QuickTest要求的荷电水平通常为20~90％，倘若超出这个范围，分解仪将自动对电池进行充电或者放电。

结语手持通讯设备和电池密切相关，但是直到今朝，电池在使用过程中的性能变化依然很大，尤其是电池包在使用一段时间后变得更为严重。但在目前的使用中，依然没有找到一种可替代的技术来代替这种变化复杂的电化学电池。尽管电池的性能在不断地提高，但是最为关键的依然是对电池进行维护，镍基电池的维护包括周期性的放电以消除记忆性，而锂基电池的免维护性大大方便了电池性能的快速测量。

作者简介：IsidorBuchmann先生是CadexElectronicsInc的创立者和CEO，他在通讯范畴、电池使用范畴具有20多年的实际相关经验，曾在世界范围内发表大量有关电池的著作和论文并获奖。■

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