如何讓智能手機電池同時滿足大容量、體積小、重量輕?
發布時間:2012-12-06 責任編輯:abbywang
【導讀】以智能手機、平板電腦為代表的便攜式電子設備正以顯著的速度發展著。便攜式電子設備的多功能化、高(gao)性(xing)能(neng)化(hua)及(ji)其(qi)便(bian)利(li)性(xing)使(shi)我(wo)們(men)使(shi)用(yong)的(de)機(ji)會(hui)增(zeng)加(jia),也(ye)增(zeng)加(jia)了(le)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)。同(tong)時(shi),高(gao)性(xing)能(neng)化(hua)也(ye)增(zeng)加(jia)了(le)電(dian)力(li)的(de)消(xiao)耗(hao)。但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)被(bei)大(da)容(rong)量(liang)化(hua),就(jiu)會(hui)占(zhan)據(ju)很(hen)大(da)的(de)體(ti)積(ji)和(he)重(zhong)量(liang)。因(yin)此(ci),便(bian)攜(xie)式(shi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)池(chi)要(yao)求(qiu)具(ju)備(bei)大(da)容(rong)量(liang)、體積小、重量輕的特征。
便bian攜xie式shi電dian子zi設she備bei的de電dian池chi想xiang要yao同tong時shi兼jian具ju大da容rong量liang化hua和he支zhi持chi高gao負fu荷he並bing不bu容rong易yi。因yin此ci,對dui於yu高gao負fu荷he,是shi采cai用yong軟ruan件jian來lai分fen散san控kong製zhi峰feng值zhi負fu荷he的de方fang法fa等deng進jin行xing處chu理li的de,但dan由you於yu智zhi能neng手shou機ji等deng應ying用yong的de發fa展zhan,用yong戶hu使shi用yong方fang法fa的de多duo樣yang化hua,使shi整zheng機ji的de電dian源yuan設she計ji者zhe很hen難nan預yu測ce實shi際ji負fu荷he狀zhuang態tai。
如果將電池和電氣雙層電容器(EDLC)組合使用,我們則可以期待獲得前述的減輕電池高負荷狀態的效果。原理上,EDLC的內部電阻可以比電池小,此外,最適合的設計也可快速對應。
電氣雙層電容器特征
村田的EDLC采用了最適合的電極材料和構造,實現了小型化、低電阻(數十mΩ)及大容量。因此才可能在低損耗的同時釋放出A命令的大電流。另外,與電池相比,EDLC即使在低溫環境下,其特性變化也很少,並且能發揮和常溫狀態下相同水平的性能。

圖1: ESR的溫度特性

圖2: 放電特性 (5.5V、350mF、60mΩ商品)
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使用了電氣雙層電容器的電池負荷減輕效果
電池數百mΩ的內部電阻相當於村田的EDLC的數倍。假設隻從電池裏釋放A命(ming)令(ling)的(de)大(da)電(dian)流(liu)的(de)話(hua),電(dian)壓(ya)將(jiang)大(da)幅(fu)下(xia)降(jiang),損(sun)耗(hao)也(ye)會(hui)增(zeng)大(da)。此(ci)外(wai),如(ru)果(guo)電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)後(hou),超(chao)過(guo)了(le)電(dian)池(chi)設(she)定(ding)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)限(xian)的(de)話(hua),將(jiang)會(hui)強(qiang)製(zhi)停(ting)止(zhi)所(suo)有(you)作(zuo)業(ye)。會(hui)形(xing)成(cheng)電(dian)源(yuan)會(hui)突(tu)然(ran)關(guan)掉(diao)的(de)狀(zhuang)態(tai)(電源關閉)。
這裏我們列舉了使用EDLC來減輕電池負荷的具體事例。圖3是將電池以及EDLC的內部電阻部分分離開,並做了明顯標記的電路圖。為了使EDLC達到減輕電池負荷的作用,將EDLC和電池並聯連接。表1為評價條件。此處設定的負荷為設想的脈衝驅動的GSM和GPRS等通信、高輸出音頻、小型馬達等的峰值負荷。

圖3:評價電路圖

表1 :評價條件
測定結果如圖4所示。

圖4:電池電壓和負荷電流的波形(左:無EDLC、右:有EDLC)
電池的負荷電流在沒有EDLC的情況下為1.9A,和EDLC並聯連接後負荷電流的變為0.42A,電池的下降電壓也從沒有EDLC的情況下的0.38V減小到0.09V。
因此,EDLC和(he)電(dian)池(chi)並(bing)聯(lian)之(zhi)後(hou),抑(yi)製(zhi)了(le)電(dian)池(chi)的(de)負(fu)荷(he)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)變(bian)動(dong),使(shi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)處(chu)於(yu)穩(wen)定(ding)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。特(te)別(bie)是(shi)支(zhi)持(chi)短(duan)時(shi)間(jian)的(de)的(de)脈(mai)衝(chong)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu),村(cun)田(tian)EDLC內部電阻的低阻抗化實現了高速支持負荷變動。
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電氣雙層電容器產品一覽
村田的EDLC的產品一覽如表2所示。

表2: EDLC產品一覽(DME係列)
今後的展望
便攜式電子設備今後將迎來體積小、重量輕兼具多功能化為特征的市場。由於EDLC減少了電池的負荷,就可生產出更便利的產品。
村田製作所將繼續推進產品開發,通過提供當前市場所需求的產品方案,以便攜式電子設備為契機為社會的發展繼續作出貢獻。
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